「製造+環境」全面數位轉型及 創新應用 聯合打造企業韌性

現在企業面臨的問題不再是資料量不足，而是如何有效率且低成本的收集資料並妥善利用以提升生產效能、強化企業韌性，達到進階的智慧製造。北爾電子

現今，導入數位化的需求已經廣泛的被大多數企業接受並逐步建置中。在導入數位化的過程中，企業從亳無頭緒至漸漸釐清方向，從手工收集資料進步至自動收集工廠內的各種環境、生產、設備、檢測、人員、系統等資訊。現在企業面臨的問題不再是資料量不足，而是如何有效率且低成本的收集資料並妥善利用以提升生產效能、強化企業韌性，達到進階的智慧製造。
 
專案挑戰/目標

半導體晶圓製造商本身就擁有全世界最先進的晶圓製造設備，而且這些核心製造設備在建置時就完成了數位化並與公司內部的MES/ERP資料庫建立連線。但除了核心設備之外，其餘與製程相關的週邊設備例如：乾式真空泵、洗滌器、冰水機、暖通空調等環境控制相關設備皆未導入數位化。當時這些週邊設備的運轉及維護皆透過人力及紙本做記錄與整理，雖然不方便但因為不是必要設備所以數位化的需求也就被忽略了。

2019年疫情蔓延，半導體產業供不應求，工廠日夜生產，卻因為確診者的隔離限制導致工廠及外包商人員之出勤難以控制，造成週邊設備有運作及維護需求時，在人員調度上極為困難，直接影響到生產進度、良率與產能。經過疫情洗禮，客戶深刻的了解到除了主要生產設備外，還需將週邊設備皆數位化才能確保整體生產設備的穩定運行、提高生產效率、確保生產品質，進而提升企業的韌性以面對未知的挑戰。

專案挑戰：

• 整合12種不同品牌的乾式真空泵
• 整合週邊設備：洗滌器（Scrubber）、冰水機、氣瓶櫃（Gas）、暖通空調（HVAC）、環境控制（溫／濕度）等設備的資料
• 將以上各類型設備資料收集後，轉換成SECS通訊協議
• 利用SECS及OPC UA通訊協議分別與MES/ERP資料庫連線
• 提供企業專用無線網路設備

解決方案概述

北爾電子的X2智慧人機／BoX2物聯網閘道器與控制器連線時不受控制器品牌或設備類型的限制，只要通訊協議有支援，即可連線。客戶工廠內的乾式真空泵多達12種品牌且交錯建置，傳統上如欲針對不同品牌的乾式真空泵建立通訊，不僅建置過程複雜、設備管控困難、成本高且日後維護也困難。

採用北爾電子X2智慧人機／BoX2 物聯網閘道器與12種不同品牌的乾式真空泵連線時，統一使用相同的智慧人機或閘道器，也無需單獨客制軟體。安裝人員只需熟悉一套軟體，了解SOP後即可上手。可以達成快速建置（同一套軟、硬體）、易於設備管理及監控、降低建置成本及維護費用等優勢。

同樣的建置模式亦可套用在洗滌器、冰水機、氣瓶櫃、暖通空調、環境控制（溫/濕度）等週邊設備。即使面對這麼多不同類型的基礎設備，依舊可以採用同一套X2智慧人機或BoX2物聯網閘道器來與底層設備通訊。

北爾電子的X2智慧人機／BoX2物聯網閘道器可以兼具Server與Client的角色。半導體的廠域往往佔地廣闊且安全機制嚴格，任何軟體或備品的運送都很耗時且煩雜。因此，設備的監控與管理就顯得很重要，通常會以系統化的方式分區進行，形成簡單的階層架構。北爾電子的設備兼具Server與Client的角色，僅需透過勾選方式即可自行設定角色（Server或Client），提供客戶更有彈性的安裝選擇並透過彈性的角色互換優勢得以降低備品數量。幫助客戶節省硬體成本、人力成本，更縮短安裝及解決問題的時間。

北爾電子的X2智慧人機／BoX2物聯網閘道器支援SECS 通訊協議，可以將底層設備資訊轉換成SECS通訊方式後與後端MES/ERP溝通。半導體製程非常的精密且能允許的誤差範圍極小，所以半導體產業有其專用的通訊協議-SECS/GEM。傳統的做法有二種，一、購買專用的閘道器，但其不僅價格昴貴且針對控制器的通訊支援較侷限，可能要混搭不同品牌的閘道器。二、利用一般閘道器收集資料並傳送至中介伺服器去轉成SECS通訊；此方案客戶需分別自行採購高階的X86/Windows硬體及SECS/GEM軟體，另外還需自行解決閘道器至中介伺服器的通訊。不管是哪一種方法，客戶都必需要有熟悉 SECS/GEM通訊協議的工程師才能順利的完成連線。

然而，採用北爾電子的X2智慧人機／BoX2物聯網閘道器可加載北爾電子開發的SECS通訊驅動程式。客戶只需要清楚定義通訊內容即可自動將控制器的資料轉換成SECS通訊，無需額外的採購硬、軟體，也無需另外僱用專職的工程師來建立SECS通訊。

北爾電子亦提供工業級網路交換器與5G路由器。製造業的數位轉型亦倚賴現場物聯網閘道器與網路通訊設備的整合。客戶透過北爾電子的工業級網路交換器JetNet與適用於5G公用網路與專用網路的工業級 JetWave 2512 5G路由器將BoX2物聯網閘道器所處理的現場製程設備監控資訊，即時反應至MES/ERP 後台管理系統，達成生產和供應鏈的可視管理，提高產能及實時反應生產端設備的預測維護工作。

利用製造與環境的全面數位化，打造強大的企業韌性。半導體的生產良率比起其他產業已經是傲視群雄了，但追求更好的良率仍然是持續不斷的目標，因為晶圓的單價高即使是極低的不良率累積起來仍舊是一筆不小的耗損。

經過全面監控週邊設備的運轉資訊後， 客戶可以將製造資訊、環境資訊（設備原有的運作資訊，例如: 溫度、濕度、轉速、馬力、額定電流、額定電壓等… ）利用數學演算法結合機械本身設計數據來比較相關性，藉此監控生產流程的穩定度。一旦演算法的結果出現異常，可以立即檢視產線運作情況，提前監控生產品質並減少不必要的耗損。

除了生產效率的提升與稼動率極大化外。也可以利用設備資料來做預知維護保養，避免不必要的停機及定期的歲修，在設備出現異常之前安排檢查。

數位轉型勢在必行，北爾電子的產品可以協助客戶在現有設備變動最小的前提下，用模組化、系統化且符合經濟效益的方式完成數位化。在成功收集到製造與環境數據後，利用數學演算法更進一步提高生產效率進而打造更強大的企業韌性來面對市場瞬息萬變的挑戰。如欲瞭解更多北爾電子協助客戶數位轉型應用故事，請至北爾電子官網查詢。