歐姆龍野洲工廠 設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)的數(shù)據(jù)活用案例

歐姆龍野洲工廠的半導(dǎo)體生產(chǎn)線，在保持半導(dǎo)體/MEMS傳感器*產(chǎn)品成本競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，陸續(xù)生產(chǎn)出具有新功能的產(chǎn)品，我們充分利用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)了多品種少批量生產(chǎn)。在此背景下，我們挑戰(zhàn)在盡可能減少投資的同時(shí)，防止因設(shè)備老化而增加的突發(fā)故障。以往真空泵的維護(hù)時(shí)期由熟練維護(hù)人員定期診斷和提前定期維護(hù)來決定，現(xiàn)在通過活用數(shù)據(jù)來捕捉故障的預(yù)兆，在適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行維護(hù)。

其契機(jī)是借助于“現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)活用服務(wù) i-BELT”的診斷，“避免設(shè)備突發(fā)故障而導(dǎo)致產(chǎn)品廢棄，同時(shí)控制投資成本”的愿望，通過現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、傳感的數(shù)據(jù)化和振動(dòng)分析技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。

*MEMS：Micro Electro Mechanical Systems　在半導(dǎo)體的硅基板、玻璃基板上集成機(jī)械元件的傳感器、執(zhí)行器、電子電路等，具有微米級(jí)結(jié)構(gòu)的器件，也被稱為“微機(jī)電系統(tǒng)”

課題

設(shè)備維護(hù)從“定期”變?yōu)椤靶枰獣r(shí)”。

在熟練維護(hù)人員不斷減少的背景下，

希望通過CBM*優(yōu)化維護(hù)時(shí)期

同類機(jī)型的大量生產(chǎn)逐漸向多品種少批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，過去設(shè)定的維護(hù)周期已不再適合。而且隨著具備設(shè)備異常檢測(cè)技能的熟練維護(hù)人員逐漸減少，因過度維護(hù)而導(dǎo)致的成本浪費(fèi)和突發(fā)故障風(fēng)險(xiǎn)日益增加。與之相應(yīng)的，活用數(shù)據(jù)來捕捉故障預(yù)兆，并在適當(dāng)時(shí)機(jī)實(shí)施維護(hù)實(shí)現(xiàn)CBM化，就成為了一大課題。

*CBM：Condition Based Maintenance　僅在判斷有必要時(shí)才實(shí)施維護(hù)

半導(dǎo)體生產(chǎn)線的突發(fā)故障會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品（晶圓）報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)

解決方案

活用振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)真空泵的CBM化

半導(dǎo)體生產(chǎn)線上經(jīng)常使用的成膜裝置真空泵，由于反應(yīng)性氣體流入、生成物增加而突發(fā)停止，存在大量晶圓報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)，因此提高了維護(hù)頻率。所以，如果成膜裝置真空泵的CBM化成功，將會(huì)收獲很好的效果，通過安裝振動(dòng)傳感器，開始持續(xù)監(jiān)控振動(dòng)數(shù)據(jù)。我們使用來自振動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)和振動(dòng)分析技術(shù)，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換和監(jiān)控多個(gè)特征量。優(yōu)化傳感器的安裝位置、提取有效特征量和優(yōu)化閾值設(shè)定是成功的關(guān)鍵。通過將熟練維護(hù)人員的知識(shí)與歐姆龍的振動(dòng)分析儀和技術(shù)相結(jié)合，我們努力微調(diào)設(shè)備特有的個(gè)體差異并提高可靠性。

堆積在泵內(nèi)的生成物

捕捉泵內(nèi)部變化的特征量

成果

突發(fā)故障清零，維護(hù)成本削減15%

基于振動(dòng)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，我們成功地將真空泵的維護(hù)周期延長了30%以上。在不引起突發(fā)故障的前提下延長維護(hù)周期，可以控制檢修費(fèi)用，獲得維護(hù)成本削減15%以上的效果。通過兼顧風(fēng)險(xiǎn)降低和成本削減，向著設(shè)備維護(hù)部門實(shí)現(xiàn)CBM化的夢(mèng)想前進(jìn)了一大步。

重點(diǎn)措施

Point.1 找出現(xiàn)場(chǎng)課題并提出解決對(duì)策

雖然CBM化是維護(hù)領(lǐng)域的理想，但并未落地，過去都是交由熟練維護(hù)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，并通過設(shè)備的間歇性監(jiān)控和定期維護(hù)來應(yīng)對(duì)。

然而，由于生產(chǎn)量的變動(dòng)和品種的變化，恰當(dāng)?shù)木S護(hù)時(shí)期也會(huì)大幅變動(dòng)，難以兼顧維護(hù)周期的優(yōu)化和故障突發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，熟練維護(hù)人員逐漸減少也是一大問題，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化維護(hù)時(shí)期的CBM化成為了當(dāng)務(wù)之急。

尤其是成膜設(shè)備真空泵由于突發(fā)停止而導(dǎo)致晶圓報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)很高，維護(hù)頻率不斷提高，如果CBM化成功，將收獲很大效果。

Point.2  數(shù)據(jù)收集

聽說過聽診棒嗎？熟練維護(hù)人員可以使用聽診棒，通過聽聲音來識(shí)別泵中堆積物引起的振動(dòng)變化。如果能將該技術(shù)數(shù)字化，確立高精度的判定算法，就可以實(shí)現(xiàn)CBM化。就這樣基于工匠技術(shù)決定振動(dòng)傳感器的安裝位置和方法，開始收集數(shù)據(jù)。

Point.3  可視化/分析

實(shí)時(shí)分析真空泵的振動(dòng)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為各種特征量，進(jìn)行可視化。對(duì)運(yùn)行周期不同的泵實(shí)驗(yàn)性地收集和分析數(shù)據(jù)，確定可用于監(jiān)控的特征量。來調(diào)整傳感器理想的安裝位置和安裝方法，更加可靠地捕捉變化。

Point.4  為實(shí)現(xiàn)完全CBM化采取的舉措

為實(shí)現(xiàn)完全CBM化，首先，實(shí)施持續(xù)監(jiān)控，并將維護(hù)間隔延長了30%。通過分析在此獲取的數(shù)據(jù)，技術(shù)人員與現(xiàn)場(chǎng)共同創(chuàng)造出準(zhǔn)確度更高的預(yù)測(cè)性維護(hù)。

員工的聲音

CBM化是長年以來的夢(mèng)想

尤其是半導(dǎo)體被稱作裝置產(chǎn)業(yè)，即使是像野洲工廠這樣相對(duì)小規(guī)模的工廠，光真空泵就有200多臺(tái)，如果這些設(shè)備突發(fā)停止，很可能導(dǎo)致大量的產(chǎn)品報(bào)廢。為了避免突發(fā)故障，一旦縮短維護(hù)間隔，維護(hù)成本和工時(shí)也會(huì)增加。

此外，近期產(chǎn)品種類和數(shù)量變動(dòng)較大，以前設(shè)定的維護(hù)時(shí)期過長，也會(huì)引起突發(fā)故障。今后，不僅限于振動(dòng)，我們希望利用各種傳感器的數(shù)據(jù)，改進(jìn)CBM化的技術(shù)。

—— 歐姆龍株式會(huì)社 事業(yè)開發(fā)本部 MEMS開發(fā)生產(chǎn)中心

生產(chǎn)部 生產(chǎn)1課

特級(jí)機(jī)械維護(hù)技師　后藤 則和

希望“可視化”此前積累的設(shè)備維護(hù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，并傳承下去

歐姆龍積累了20多年的維護(hù)記錄，擁有維護(hù)人員的寶貴知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和維護(hù)技術(shù)。失去這些不僅對(duì)本公司來說是一個(gè)巨大的損失，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)也是如此。

這次，我們從振動(dòng)/真空泵開始構(gòu)建了CBM化的系統(tǒng)。我們正通過此系統(tǒng)積累各個(gè)其他設(shè)備特有的維護(hù)信息，著手在本部門實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和可視化。希望通過“現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)活用服務(wù) i-BELT”這一服務(wù)，將這些應(yīng)該傳承下來的技術(shù)推廣給客戶。

——?dú)W姆龍株式會(huì)社 事業(yè)開發(fā)本部 MEMS開發(fā)生產(chǎn)中心 

生產(chǎn)部 生產(chǎn)1課

課長　中村 智史

引入解決方案

“現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)活用服務(wù) i-BELT”

“現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)活用服務(wù) i-BELT”集結(jié)了歐姆龍豐富的產(chǎn)品陣容、公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的knowhow和設(shè)備合作伙伴的knowhow。

與客戶共同面對(duì)現(xiàn)狀課題，驗(yàn)證應(yīng)關(guān)注的數(shù)據(jù)，并收集和可視化數(shù)據(jù)。

使用歐姆龍的knowhow分析積累的數(shù)據(jù)，將獲得的分析結(jié)果轉(zhuǎn)換為控制算法，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)。引入系統(tǒng)后，仍與客戶共同持續(xù)地活用數(shù)據(jù)，挑戰(zhàn)將管理與現(xiàn)場(chǎng)融為一體的課題解決方式。

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