科技揚帆，制造起航。智能制造的發(fā)展使產(chǎn)業(yè)快速變革，眾多制造企業(yè)、傳統(tǒng)工廠紛紛入局，但礙于沒有成熟的方案與經(jīng)驗，在數(shù)字化轉型的路上“磕磕碰碰”。
“懂行”的華為與領航動力聯(lián)合開發(fā)的MES系統(tǒng)助力工廠和車間完成生產(chǎn)管理網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集傳輸，全面助力企業(yè)在制造自動化、工藝數(shù)據(jù)采集、品質管控、良率提升、大數(shù)據(jù)分析等領域達到業(yè)界先進水平。
本期#∑co時間#，華為與領航動力聯(lián)合講解，就當前制造業(yè)存在的痛點進行深入解讀，助力傳統(tǒng)制造工廠向數(shù)字化工廠轉變，重塑制造行業(yè)價值鏈，幫助制造企業(yè)創(chuàng)新商業(yè)模式，提高企業(yè)與產(chǎn)品競爭力。
1、華為半導體電子制造數(shù)字化解決方案
華為中國政企智能制造半導體電子行業(yè)解決方案經(jīng)理艾小平介紹到，半導體處在電子制造的上游，正面臨諸多嚴峻挑戰(zhàn)，如需求個性化、交付準時化、產(chǎn)能建設、專業(yè)知識管理、安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)等。因此，我們需要合理地引入ICT新技術來幫助半導體電子制造迎接挑戰(zhàn)。
華為聚焦于底層聯(lián)接和智能計算，一直在參與新技術的研發(fā)，推動新技術在各個行業(yè)的落地。同時，華為也是一個體量龐大的電子制造企業(yè)，在內(nèi)部也早就開始了新技術的應用探索。
隨著公司的不斷發(fā)展，華為制造主要面臨以下挑戰(zhàn)：交付壓力不斷增加、上市周期不斷縮減、產(chǎn)品工藝日益復雜、制造模式用戶定制、生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。
面對以上挑戰(zhàn)，華為最終確定了制造數(shù)據(jù)化轉型戰(zhàn)略關鍵——產(chǎn)品數(shù)據(jù)流、企業(yè)價值流、智慧實物流三流合一。利用高新技術，推行數(shù)字化轉型戰(zhàn)略，是當前制造企業(yè)應對挑戰(zhàn)，逐步達成業(yè)務目標的必由之路。
數(shù)字化工廠總體業(yè)務架構
在上圖右側是各個層級追求的目標：多層級聯(lián)動、全流程貫通、多業(yè)務協(xié)同、少人化生產(chǎn)。
數(shù)字化工廠總體技術架構
為了支撐數(shù)字化工廠業(yè)務目標的實現(xiàn)，華為還提出了技術架構，共分為五層，現(xiàn)場設備、網(wǎng)絡傳輸、集成平臺、業(yè)務組件和業(yè)務應用。
除了擁有完善的數(shù)字化工廠總體架構之外，華為還在生產(chǎn)制造全流程采用了AI能力。例如，場內(nèi)車輛智能調度、設備智能維護、移動機器人環(huán)境監(jiān)測、理貨方案仿真優(yōu)化等。
艾小平舉例表示，在生產(chǎn)問題智能診斷方面，華為打造了智能診斷模型，通過模型開發(fā)了在線自助求助平臺，診斷準確率已經(jīng)達到70%，真正實現(xiàn)了從專家經(jīng)驗到自動推薦的轉變；在生產(chǎn)質檢方面，通過機器視覺的方式來取代人眼查看，目前已經(jīng)在華為松山湖生產(chǎn)中心使用；在移動機器人環(huán)境數(shù)字化檢測方面，采用AGV平臺將數(shù)據(jù)采集處理、導航控制、電池供電與充電、無線通信等系統(tǒng)于一身，支持自主巡航與數(shù)據(jù)采集。
在包裝運輸方案仿真、作業(yè)視頻智能分析方面，基于華為EI平臺智能算法，系統(tǒng)可自動輸出預估的柜型柜量、提貨路線、貨量、車輛利用率、重心偏移情況、裝載方案等，仿真計算結果以3D展示，所見即所得。
以上是華為自身的數(shù)字化制造實踐，那么是否也可以提供給外部客戶呢？答案是肯定的。在華為半導體行業(yè)方案場景方面，華為聚焦在生產(chǎn)、研發(fā)、園區(qū)、安全、供配電和辦公等六大子場景。
生產(chǎn)制造系統(tǒng)分為兩大業(yè)務模塊，生產(chǎn)控制模塊和生產(chǎn)大數(shù)據(jù)模塊，用AI賦能制造。例如華為聯(lián)合行業(yè)頭部ISV推出的生產(chǎn)AI質檢解決方案，聚焦生產(chǎn)場景和運維場景，采用云邊協(xié)同構建智能工廠解決方案。
在研發(fā)領域，華為在EDA仿真具備以下優(yōu)勢：高性能NAS讓仿真時間縮短，OceanStor Dorado V6對位型號比業(yè)界友商性能提升20%；高可靠NAS實現(xiàn)7X24不中斷仿真，領先的RAID2.0+、八壞七架構、NAS雙活方案全面保障仿真業(yè)務7X24不中斷；QoS服務質量控制避免資源搶占，QoS限制不同項目組的OPS和帶寬，避免項目組之間資源搶占及相互干擾，資源有效利用。
不僅如此，為了保障研發(fā)數(shù)據(jù)安全，華為還可以提供研發(fā)桌面云解決方案，其支持多操作系統(tǒng)，廣泛的移動端，同時還支持PC利舊，瘦終端靈活選擇。
在園區(qū)方面，華為可提供智慧園區(qū)整體解決方案，將訂單數(shù)據(jù)、貨物數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、車輛數(shù)據(jù)等諸多數(shù)據(jù)進行打通，實現(xiàn)在一張屏上做到業(yè)務的狀態(tài)可視、事件可控、業(yè)務可管。
在安防領域，華為聚焦視覺感知數(shù)據(jù)密集型邊緣場景,提供最佳智能視頻云解決方案，以云服務為核心，構筑“端邊云”協(xié)同解決方案和最佳商業(yè)模式，構建開放、有粘性、可運營的智能安防解決方案。
在FAB網(wǎng)絡安全方面，華為提出了微隔離方案，網(wǎng)絡安全設計維度包括：分區(qū)分域隔離，所有需要從OA進入FAB的流量需要在數(shù)據(jù)交互區(qū)進一步檢測和隔離；通過沙箱運行分析檢測未知文件威脅；通過旁路的探針提取元數(shù)據(jù)，給大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)做高級威脅分析；通過誘捕系統(tǒng)主動誘捕潛在威脅。
在供配電方面，華為可提供半導體產(chǎn)線UPS5000全場景解決方案，擁有高密度和模塊化設計，采用無中線設計，讓客戶大大節(jié)約了初始投資。
在行政、辦公領域，華為可提供WeLink辦公平臺，實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)無縫融合，讓公司內(nèi)外部人員順暢，有效聯(lián)接溝通。
2、領航磐石智能制造解決方案
領航動力大數(shù)據(jù)事業(yè)部技術總監(jiān)辛琳分別從智能制造的基石-CIM系統(tǒng)和智能制造的前瞻-大數(shù)據(jù)兩個部分介紹了領航磐石智能制造解決方案。
辛琳以一個工廠CIM系統(tǒng)的簡單雛形為例，導入CIM解決方案分為三個階段：階段一精細化管理；階段二設備效率最優(yōu)化；階段三全自動化工廠。辛琳表示，智能制造解決方案是一個持續(xù)演進的過程。
在階段一精細化管理方面，設備自動化模塊（EAP）具備以下功能：實時采集設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)，工藝數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)；控制設備行為；收集產(chǎn)品和載具作業(yè)信息，聯(lián)動MES系統(tǒng)，驗證設備/載具/產(chǎn)品/工藝步驟；選擇/驗證當前Recipe ID，Recipe內(nèi)容上傳到配方管理模塊(RMS), 從RMS下載到設備；定時通知，聯(lián)動保養(yǎng)系統(tǒng)；為監(jiān)控大屏提供實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，Alarm數(shù)據(jù)。
設備自動化模塊（EAP）支持多種協(xié)議，其優(yōu)勢在于可實時管理和監(jiān)控各設備的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)制程風險減少損失，提高生產(chǎn)管理的智能化水平，減少人力消耗，提高產(chǎn)品良率。
在設備保養(yǎng)系統(tǒng)（EPM）方面，我們實現(xiàn)了點巡檢保養(yǎng)無紙化，做到了線邊倉統(tǒng)一管控，自動關聯(lián)保養(yǎng)、維修庫存精確管控；匯總每月領料數(shù)據(jù)，比對實際發(fā)料、ERP領料；在精細化耗用分析方面，實現(xiàn)了關聯(lián)保養(yǎng)、維修，匯總各設備耗用量，分析設備耗用集中性，尋找耗用成本過高設備，針對性降低庫存占用。
在制造執(zhí)行（MES）方面，我們研發(fā)了眾多功能、如工藝設定、預約操作、標簽管理、監(jiān)控報警系統(tǒng)、Q-Time管控、挑選操作等等。
在階段二設備效率最優(yōu)化方面，配方管理模塊(RMS) 具備以下功能：集中存儲和管理Recipe Body。Recipe內(nèi)容比對，確保每批產(chǎn)品使用正確的Recipe內(nèi)容；支持Recipe上傳；Golden Recipe可以部署到相同類型設備；記錄Recipe修改歷史，使用歷史，版本歷史；歷史查詢，用戶權限管控。Applied RMS具有高可用性，高可靠性，負載平衡，可以實現(xiàn)在線部署。
在派工系統(tǒng)（RTD）方面，根據(jù)工廠目標（如及時交貨、周期時間、瓶頸利用率等）設置和啟勱生產(chǎn)活動和說明，最終實現(xiàn)把正確的物料在正確的時間放在正確的位置。其用途是RTD (Real Time Dispatching) 派工控制系統(tǒng)，MES的子系統(tǒng)，負責根據(jù)MES生產(chǎn)需求，向MCS發(fā)送調度（搬送）指令以及監(jiān)控物料數(shù)據(jù)。其特點是及時性，系統(tǒng)實時監(jiān)控自動化設備物料狀況，自動生成物料搬運指令；無需/減少人工干預，系統(tǒng)支持全自動和半自動兩種模式生成搬運指令。
在MCS系統(tǒng)方面，MCS調度系統(tǒng)，負責根據(jù)相應的指令生成方，從物料起點搬運物料至物料終點的控制系統(tǒng)。其具備多類型搬運設備的對接經(jīng)驗，多種導航類型的AGV對接經(jīng)驗，在執(zhí)行過程可做到全指令跟蹤，便捷的log查詢，快速定位異常點，各個功能的模塊化，僅需適當配置即可實現(xiàn)自動搬運的場景應用。
MCS系統(tǒng)的核心功能包括倉庫管理、存儲優(yōu)化、多路徑規(guī)劃、多任務分配、交通動態(tài)管理等等。MCS調度系統(tǒng)兼容OHT、OHS、Stocker、磁導航激光導航、二維碼導航自動智能動態(tài)計算路線路線動態(tài)編輯快捷方便。系統(tǒng)支持所有設備客戶端不服務端模式切換大大提高設備的兼容性、支持對接自定義協(xié)議設備。
在SPC系統(tǒng)方面，SPC是應用統(tǒng)計技術收集制程中的各個關鍵階段的數(shù)據(jù)進行分析，并調整制程，從而達到改進與保證質量的目的。
在功能上，通過設置管制圖，MES程序將上報的量測信息與基礎數(shù)據(jù)設定的信息匹配，以便量測值與量測類型對應；將這些信息傳遞給SPC程序；然后對管制圖進行分析，并對超規(guī)產(chǎn)品進行預約hold，在產(chǎn)品出賬時將其hold，以供產(chǎn)線人員檢查原因，避免損失，還可處理大數(shù)據(jù)量SPC的上報與查詢。
在階段三全自動化工廠方面，Run To Run（R2R）可減少OOS，提高Cpk，改進質量，提高良率，優(yōu)化工藝。
在全自動化（無人化）方面，全自動可以被描述為無需人工干預即可實現(xiàn)物料派送和加工。全自動是通過使用和集成多個計算機集成制造（CIM）相關的軟硬件系統(tǒng)來實現(xiàn)的。全自動三個關鍵目標是自動決策、自動執(zhí)行和自動物料處理。AMA實際上是扮演“操作人員”的角色，串聯(lián)生產(chǎn)作業(yè)流程，除支持正常的跑貨流程外，AMA還會處理一些異常場景。
此外，辛琳還與大家分享了智能制造的前瞻-大數(shù)據(jù)方面的內(nèi)容，缺陷偵測系統(tǒng)(FDC)是一個設備實時監(jiān)控的方法論和系統(tǒng)，主要用來偵測設備工藝潛在問題，在影響大量產(chǎn)品之前及時采取措施 (Notify/HoldLot/HoldEQP)；挖掘FDC數(shù)據(jù)中的有用信息來發(fā)現(xiàn)設備瓶頸,解決設備問題進而提升整體效能；幫助提高設備工藝的穩(wěn)定性以提升良率和設備稼動率。
辛老師舉例表示，客戶發(fā)現(xiàn)WOOPE（Wafer out of Pocket Errors）導致晶圓破裂，晶圓破損導致工具組不按預期的PM停機，WOOPE發(fā)生在事后，通常無法恢復（晶圓已經(jīng)破損）。那么，利用FDC監(jiān)測RTP工藝內(nèi)部壓力，在發(fā)生WOOPE前偵測壓力波動。模型經(jīng)過調優(yōu)可對壓力波動異常能有效檢出，可以應用于實際生產(chǎn)。這樣的好處在于可有效的避免損壞晶圓，避免對產(chǎn)品造成沖擊，同時避免不必要的PM停機時間。
工廠是否需要大數(shù)據(jù)平臺呢？大數(shù)據(jù)平臺承擔了一個企業(yè)知識庫的角色。大數(shù)據(jù)平臺可以提前發(fā)現(xiàn)問題、監(jiān)控關鍵指標、建立知識模型，通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和實時監(jiān)控系統(tǒng)，打造品質智能分析平臺。工程師將有更多的時間學習新的品質分析知識，發(fā)現(xiàn)和解決新的問題后，建立新模型以完善知識庫，促成品質分析良性循環(huán)鏈。
3、寫在最后
如今，新一代信息技術與制造業(yè)的深度融合，帶來了影響深遠的產(chǎn)業(yè)變革，大規(guī)模個性化定制、全球協(xié)同設計、基于物理信息系統(tǒng)的智能工廠正在重塑產(chǎn)業(yè)價值鏈，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟增長點。未來，華為將攜手全球合作伙伴基于云計算、大數(shù)據(jù)、IoT等技術幫助制造行業(yè)客戶重塑制造行業(yè)價值鏈，創(chuàng)新商業(yè)模式，實現(xiàn)新的價值創(chuàng)造。
