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善用RFID力量 让石英制程可视化
 

【作者: 王明德】2020年01月07日 星期二

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半导体是支撑台湾经济的重大关键,随着产业蓬勃发展,对於周边设备及材料零件需求越来越大,带动相关产业持续成长,石英元件制造商便是其中的受惠者。


随着竞争日益激烈,石英制造厂也面临「提升竞争力」的压力,如何改善制程、缩短交期、增加产能,进而增加接单率,成为业者最关心的课题,台湾的石英制造厂在之前就透过RFID系统,搜集制造现场的资讯、掌握产品生产状况,作为日後高阶管理改善制程决策时的叁考。


无法掌握确切时间 如何让制程向上提升?

石英厂主要业务是生产石英舟或石英管,供应给半导体客户做为存放晶圆之用,由於石英从原料到成品必需经过多道加工程序,每一道加工程序皆独立成一个房间,例如:研削室、乾燥室、火加工室、酸洗室等,作业员用推车推着原料石英管进出各个制程室,待完成所有加工程序,才能送入QC检查室,通过QC检查後再入库等待出货。


这种作法的难题在於管理者无法掌握实际的制造时间,当作业员将推车推到研削室时,看见每一台研削设备恰好都在使用中,便把推车暂时置放在研削室,先去做其他工作,於是,这部推车可能在研削室待了一天的时间,才会开始进行研削,但实际进行研削过程只需30分钟。


如果推车在进出每一道制程室时,皆发生类似上述的状况,那麽这批货从原料到成品可能得用上一个礼拜的时间,但实际制程也许只要八小时就可以了,管理者在无法确切掌握制程时间的情况下,也就难以判定究竟是因为生产设备数量不足、亦或作业流程不对,才会导致成品时间拉长。


善用RFID设备 让制程可视化

导入RFID的目的,是透过系统让制程可视化,从而解决问题,其作法是在制程室出入囗上方架设RFID读取器,并在作业工单上贴上RFID标签,就能纪录与管理作业工单的进出状况,进而掌握真正的制造时间。



图1 : 导入RFID的目的,是透过系统让制程可视化,从而解决生产瓶颈与良率问题。(source:Siemens)
图1 : 导入RFID的目的,是透过系统让制程可视化,从而解决生产瓶颈与良率问题。(source:Siemens)

当厂方接获客户订单後,生管课会依据订单内容产生作业工单,并在工单贴上一个UHF频段的RFID标签,再交付予作业人员,作业人员携带工单和石英原料或半成品)出每一道制程室时,出入囗上方的RFID读取器就会自动读取工单上的标签,并将进出时间传回中央伺服器记录下来。


对石英厂来说,汇总分析这些资讯後,可??产生两点效益:改善制程及精确掌握出货时间。


先就改善制程来看,系统可计算出每一道制程平均花费多少时间,管理者只要针对超出平均值的异常状况进行分析,就能找出制程瓶颈,诸如:人力与设备比例是否得宜、接单数量是否超出产能、现有设备应否扩充等,提供经营高层拟定改善制程决策时的叁考;再就确实掌握出货时间这一点来看,系统完整纪录每一笔工单的进出资料,当面对客户「何时可以出货」的疑问时,只要去资料库查询即可得知答案。


现场测试 确保读取资料正确性

整个导入过程前後花费将近半年左右时间,包含系统规划、软体开发、测试、现场测试及实际建置等作业,其中以现场测试最为重要、所花费的时间也最长,这是为了要确保系统运作流程及读取资料的正确性,何谓正确资料?简单来说,就是系统所读取到的讯息,必需是管理者想要的资料。


进行现场测试时就发现重覆读取及错读等两个问题,第一个重覆读取问题,这是因为作业员并未确实将原料推车送入制程室,而是放在出入囗附近,此时读取器就会重复感应标签,可能每隔30秒就会纪录下读取到的资讯,导致资料量太大,必需进行除错动作,也就是只抓取头尾各一笔资料,这个动作可视为系统的第一层过滤器。



图2 : 半导体是支撑台湾经济的重大关键,随着产业蓬勃发展,对於周边设备及材料零件需求越来越大。(source:South China Morning Post)
图2 : 半导体是支撑台湾经济的重大关键,随着产业蓬勃发展,对於周边设备及材料零件需求越来越大。(source:South China Morning Post)

至於第二层过滤器,则是为了解决错读问题,在石英厂的厂房设计中,某几个制程室的出入囗距离较为靠近,导致读取器容易出现错读现象,亦即A、B两间制程室在同一时间读取到同一笔标签资讯,必需透过下一笔进出纪录来决定前面A、B哪一笔资料是正确的。


这种错读问题虽然也可藉由调整功率的方式来解决,但是功率要调到多大,才能让读取器读到应该读取的资料?当读取器架在出入囗上方,如果功率太小,又会变成无法读取,在功率不能太小、读取器距离又近的前提条件下,惟一方法还是得透过系统来解决困扰。


选择硬体设备 首重稳定与读取率

RFID系统是个高度客制化的系统,必需配合使用环境来建置,才能发挥效益,前述二项过滤器属於软体客制化的例子,在实际建置阶段,也有客制化设计的需求。


举例来说,系统原始规划在每个制程室出入囗的上方架设读取器,但在酸洗室就不是如此、仅架设在入囗处而已,一方面是因为酸洗室与乾燥室彼此相连,前者的出囗就是後者的入囗,当石英原料推车进入乾燥室就等於离开酸洗室的意思,在酸洗室内架设读取器的意义不大,另一方面则是酸洗室含有大量的湿气与酸气,容易导致设备故障。


最後来看RFID硬体设备的选择考量有两点,第一是维修考量,必需选择品质稳定的设备,价格虽然比较昂贵,但故障率低,可有效降低後续的维修成本。


第二则是考量到作业方便性,要选择读取率较好的设备,石英厂作业人员常把工单卷起来放在裤子後面的囗袋,导致读取器不易读到资料,厂方除了宣导教育作业员将工单放在推车上,同时也采用读取率较好的设备,降低资料未被读取的风险。


**刊头图(source:Siemens)


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