模塊化設(shè)計方法在面板行業(yè)中的應(yīng)用

高俊杰

摘 要：隨著國內(nèi)面板代次的不斷升級，與其對應(yīng)的生產(chǎn)加工設(shè)備，也在不斷升級，設(shè)備體積增大，設(shè)備重量增加，制造和控制技術(shù)難度提升，施工周期加長，直接造成了設(shè)備制造企業(yè)制造成本大幅上升，利潤空間大幅縮減，此問題一直困擾著很多參與其中的設(shè)備制造企業(yè)。本文采用模塊化設(shè)計的方法，可以大幅降低設(shè)計難度，縮短施工周期，降低制造成本。模塊化設(shè)計方法已成功在京東方、華星光電、維信諾、天馬電子和惠科電子等面板廠的設(shè)備制造中應(yīng)用，效果顯著，也得到了客戶的認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：面板 模塊化 應(yīng)用

Application of Modular Design Method in Panel Industry

Gao Junjie

Abstract：With the continuous upgrading of domestic panel generations， the corresponding production and processing equipment is also constantly upgraded. The volume of the equipment increases， the weight of the equipment increases， the difficulty of manufacturing and control technology increases， and the construction period increases， which directly causes the equipment manufacturing enterprises manufacturing costs rise sharply， and in turn profit margins have been greatly reduced. This problem has plagued many equipment manufacturing companies involved. This article adopts a modular design method， which can greatly reduce the design difficulty， shorten the construction period， and reduce the manufacturing cost. The modular design method has been successfully applied in the equipment manufacturing of BOE， Huaxing Optoelectronics， Visionox， Tianma Electronics and Huike Electronics， etc. The effect is remarkable and it has also been recognized by customers.

Key words：panel， modularity， application

隨著國內(nèi)面板生產(chǎn)企業(yè)的崛起，面板行業(yè)競爭越來越激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，決定著企業(yè)的競爭實力。所以如何控制制造成本，提升自身的競爭優(yōu)勢，增加企業(yè)利潤，是亟待解決的難題。通過對汽車、機器人和軟件開發(fā)等行業(yè)模塊化設(shè)計的研究，在面板行業(yè)設(shè)備中采用模塊化設(shè)計方法，可以很好的解決上述問題。

1 影響面板行業(yè)加工設(shè)備交付的因素

面板生產(chǎn)企業(yè)，大多數(shù)將工廠建在離市區(qū)較遠(yuǎn)的高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，設(shè)備開始搬入或調(diào)試期間，周邊的配套設(shè)施和施工環(huán)境不健全，比如食宿、交通、零件加工和元件采購等。由于在現(xiàn)場施工過程中，客戶會要求增加設(shè)備功能，或者調(diào)整物流運輸方向或軌跡，這些勢必影響項目整體進(jìn)度和設(shè)備交付，成本也會隨之增加。除此之外還有如下幾個因素。

1.1 設(shè)計因素

由于技術(shù)人員的設(shè)計習(xí)慣，設(shè)計出來的設(shè)備偏向單一整體化，雖然整齊，設(shè)備體積大偏大，而且很重，不利于移動和長途運輸（運輸車輛有高度和噸位限制），需要借助專業(yè)的大型搬運設(shè)備，由此增加了很多的人力成本和搬運成本。

1.2 組裝因素

由于跟客戶簽訂合同后，需要6個月內(nèi)完成設(shè)備交付，在很短的時間內(nèi)，要完成設(shè)計、組裝和調(diào)試，時間非常緊迫。設(shè)備出廠時，就要完成設(shè)備的機械和電氣裝配，以及主要功能的調(diào)試。如果完不成前述工作，剩余的工作量，就要留到現(xiàn)場完成。然而，在面板工廠作業(yè)區(qū)域，潔凈等級很高，常規(guī)都在1000級，特殊區(qū)域在100級，需要穿著連體潔凈服，戴潔凈口罩和手套，不利于施工作業(yè)，效率很低，容易造成作業(yè)失誤和返工，直接影響到項目進(jìn)度。

1.3 調(diào)試因素

如果設(shè)備設(shè)計成一個整體，只有設(shè)備完全將機械和電氣裝配完畢，檢查沒有問題后，才能上電調(diào)試，即便是安排分區(qū)域進(jìn)行機械和電氣的交叉作業(yè)，也不能完全避免等待時間，出現(xiàn)窩工現(xiàn)象，造成時間浪費。

為了保障施工人員和設(shè)備的安全，客戶有非常嚴(yán)格的安全要求，不允許有非專業(yè)和非調(diào)試人員進(jìn)入調(diào)試區(qū)域;設(shè)備動作時，絕對不允許人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。所以，當(dāng)設(shè)備調(diào)試時，要根據(jù)設(shè)備的工藝流程，只能從前至后，按工序逐個進(jìn)行調(diào)試，工作效率很低，會直接影響到項目的整體進(jìn)度。

1.4 維護(hù)因素

面板行業(yè)一般與客戶簽訂合同時，附件條件會包含12-18個月的維保時間。在維保期間，客戶經(jīng)常會提出增加功能的要求，當(dāng)設(shè)備不滿足時，就需要進(jìn)行改造。當(dāng)線纜損壞需要更換時，因為設(shè)備內(nèi)的空間比較狹小，更換難度大，也容易損傷其他完好的線纜，會出現(xiàn)不可預(yù)知的故障或問題。當(dāng)需要進(jìn)行切割或焊接時，需要對局部進(jìn)行防火防護(hù)，避免燙傷線纜或設(shè)備表面的底漆。

2 模塊化設(shè)計方法

為了有效的解決上述問題，可以借鑒汽車、機器人、計算機和軟件等行業(yè)比較成熟的模塊化設(shè)計方法，根據(jù)面板行業(yè)的實際生產(chǎn)情況，因地制宜，整理和制定符合面板生產(chǎn)設(shè)備的模塊化設(shè)計的方法。。

2.1 模塊化設(shè)計的方式

在進(jìn)行面板行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計時，根據(jù)面對設(shè)備的物流輸送方向（即人的觀察視線與物流輸送方向保持一致），可以分為以下幾種模塊化設(shè)計方式。

2.1.1 上下結(jié)構(gòu)

上下結(jié)構(gòu)，是指設(shè)備可以根據(jù)設(shè)備功能或用途按上下兩層或上中下三層（或多于三層）進(jìn)行設(shè)計，方便制造和組裝，既是有機整體，又是相對獨立單元。如圖1所示。

此種結(jié)構(gòu)在面板廠的前段Array和中段Cell工序中應(yīng)用非常多，典型設(shè)備為Index設(shè)備。Index設(shè)備有1-8個Port，可以根據(jù)工藝要求，分成單層或雙層結(jié)構(gòu)。單層結(jié)構(gòu)，主要以1-4個Port居多，單排并列布局。雙層結(jié)構(gòu)，主要以6-8個Port居多，且為偶數(shù)，按上下兩層布局。另外，Port數(shù)量大于等于4個時，一般每2個Port再作為1個獨立的單元。這樣做的目的，就是便于設(shè)計，方便制造、組裝、拆卸和搬運。

2.1.2 左右結(jié)構(gòu)

左右結(jié)構(gòu)，是指設(shè)備可以根據(jù)設(shè)備功能或用途按左右兩部分或左中右三部分（或多于三部分）進(jìn)行設(shè)計，方便制造和組裝，既是有機整體，又是相對獨立單元。如圖2所示。

此種結(jié)構(gòu)在面板廠中段Cell和后段Module工序中應(yīng)用較多，典型設(shè)備為Stocker設(shè)備。在Stocker設(shè)備中，有MGV Port、AGV Port和OHCV設(shè)備，此類設(shè)備是配合Stocker中的核心設(shè)備Crane進(jìn)行產(chǎn)品輸送的設(shè)備，常規(guī)情況以左右兩臺相同的設(shè)備作為產(chǎn)品流入和流出的通道。這樣的目的，是便于MES系統(tǒng)統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù)和提高輸送效率。

2.1.3 前后結(jié)構(gòu)

前后結(jié)構(gòu)，是指設(shè)備可以根據(jù)設(shè)備功能或用途按前后兩部分或前中后三部分（或多于三部分）進(jìn)行設(shè)計，方便制造和組裝，既是有機整體，又是相對獨立單元。如圖3所示。

此種結(jié)構(gòu)在面板廠后段Module工序中應(yīng)用較多，典型設(shè)備為輸送CV（輸送設(shè)備）。在Module段車間，輸送CV長度在幾十米，上百米不等。為了方便設(shè)計、制造、組裝和調(diào)試，按功能分成等長的單元，相同功能的CV只需設(shè)計一份圖紙，可以重復(fù)使用，效率大幅度提升。

2.1.4 混合結(jié)構(gòu)

混合結(jié)構(gòu)，是指設(shè)備可以根據(jù)設(shè)備功能或用途對上下結(jié)構(gòu)、左右結(jié)構(gòu)和前后結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合（或更多部分）設(shè)計，這樣可以兼顧上下結(jié)構(gòu)、左右結(jié)構(gòu)和前后結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，便于設(shè)計、制造、組裝、搬運和調(diào)試，此種情況，更容易實現(xiàn)分散控制，集中管理的電氣控制思路。如圖4所示。

此種結(jié)構(gòu)在面板廠工藝設(shè)備中應(yīng)用較多，典型設(shè)備為后段Module工序中的清洗機設(shè)備。清洗機兼有清晰功能和輸送功能，上部是水汽收集排放，中部是輸送CV和清洗，下部為管路鋪設(shè)。其中輸送CV又是按前后結(jié)構(gòu)機械能設(shè)計，電控柜和水泵的布局又是左右結(jié)構(gòu)。

2.2 模塊化設(shè)計方式的選擇

根據(jù)前段、中段和后段的不同功能和用途，以及不同設(shè)備的要求和難易程度，選擇合適此設(shè)備的一種或多種模塊化的設(shè)計方式。其目標(biāo)是簡化設(shè)計、便于設(shè)備拆解和組裝、便于設(shè)備包裝和搬運、便于調(diào)試和維護(hù)。

設(shè)備控制部分的PLC（可編程序控制器）程序，可以采用結(jié)構(gòu)化編程，也可以根據(jù)不同功能和工序進(jìn)行分塊設(shè)計，實現(xiàn)模塊化設(shè)計，形式可以參考上述方式。

3 模塊化設(shè)計方法的優(yōu)缺點

每一種設(shè)計方法都有其優(yōu)缺點，模塊化設(shè)計方法同樣不例外?，F(xiàn)列舉模塊化設(shè)計方法的優(yōu)缺點如下。

3.1 模塊化設(shè)計方法的優(yōu)點

模塊化設(shè)計方法的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）可以對復(fù)雜的設(shè)備進(jìn)行細(xì)化分工，大幅度的提升設(shè)備產(chǎn)出的效率。（2）可以大幅降低時間成本、人工成本和公司運營成本，增加企業(yè)利潤。（3）提高企業(yè)的交付能力，以及品牌的影響力，為參與競爭奠定良好的實力基礎(chǔ)。（4）有效的降低復(fù)雜設(shè)備的設(shè)計、制造、組裝和調(diào)試等方面的技術(shù)難度。（5）實現(xiàn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，大幅降低設(shè)備的設(shè)計、制造、組裝和調(diào)試等方面的失誤率。（6）可以有效的降低設(shè)備單元的重量，便于設(shè)備拆卸、移動、包裝和運輸。（7）可以同時進(jìn)行多單元同步調(diào)試，提升工作效率，縮短施工周期。（8）可以有效的降低設(shè)備程序的復(fù)雜度和難度，便于后期設(shè)備維護(hù)和升級。

3.2 模塊化設(shè)計方法的缺點

模塊化設(shè)計方法的缺點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）初始階段投入的人力、物力較多，開發(fā)周期長，成本投入大。（2）設(shè)備單元之間的連接數(shù)量增加（包括水、電和氣），設(shè)備故障點增多，增加了日常維護(hù)的工作量，工作效率隨之下降。（3）有電氣屏蔽和抗擾要求時，會增加設(shè)計難度和材料成本。

4 結(jié)語

通過模塊化設(shè)計方法在面板行業(yè)的應(yīng)用，是符合國內(nèi)和國外的設(shè)計發(fā)展趨勢的，在滿足客戶的要求的同時，可以有效的降低設(shè)備承制方的制造成本，增加企業(yè)效益。模塊化設(shè)計的方法可以應(yīng)用到更多的設(shè)備制造設(shè)計領(lǐng)域，創(chuàng)造更多的效益價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃方怡，鄭浩.汽車模塊化設(shè)計應(yīng)用優(yōu)勢[J].汽車實用技術(shù)，2020，07：177-179.

[2]曾華娟.汽車底盤的模塊化設(shè)計技術(shù)研究與應(yīng)用[J].內(nèi)燃機與配件，2020，15：34-35.

[3]邱洪輝.模塊化設(shè)計方式在機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2020，10：132.

[4]房嶺鋒.基于三維模塊化設(shè)計下的智能變電站設(shè)計[J].電力與能源，2020，04：452-454.

[5]毛敏，雷歡，雷黎智，等.機器人模塊化編程教學(xué)的探索與實踐[J].科技世界，2020，18：172-173.