MES在半導(dǎo)體生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

引言

隨著日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和客戶需求的多樣化，半導(dǎo)體 制造企業(yè)必須適應(yīng)信息化時(shí)代特點(diǎn)，將生產(chǎn)工藝制造過程與信 息化有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在線控制，從而優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低成本， 縮短周期，提高質(zhì)量，提供差異化產(chǎn)品和服務(wù)。

MES即是為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)而專門設(shè)計(jì)的生產(chǎn)控制軟件系 統(tǒng)，能夠根據(jù)宏觀數(shù)據(jù)計(jì)劃，指揮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的過程控制系統(tǒng) 進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行工藝管理、物流管理、質(zhì)量管理、 生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤管理、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督及控制等生產(chǎn)管理和調(diào)度 執(zhí)行。當(dāng)前，MES在半導(dǎo)體制造行業(yè)中已成為提高企業(yè)核心 競(jìng)爭(zhēng)力的主要組成部分，是半導(dǎo)體制造企業(yè)必不可少的核心系 統(tǒng)。

MES的定義

MES (Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng) / 生產(chǎn)實(shí)施系統(tǒng))是面向車間的生產(chǎn)過程管理與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)。 它主要解決車間生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行問題。

MES將生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，可提供從訂單投入到產(chǎn)品完 成的整個(gè)過程所需的信息。MES將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的信息正確、 實(shí)時(shí)地向現(xiàn)場(chǎng)操作者或管理者報(bào)告，通過及時(shí)地應(yīng)對(duì)生產(chǎn)環(huán) 境，減少無附加值的生產(chǎn)活動(dòng)，從而提高生產(chǎn)效率，改善生 產(chǎn)條件，減少庫存周轉(zhuǎn)、按要求準(zhǔn)時(shí)出貨、增加生產(chǎn)毛利及現(xiàn) 金流量等效益；同時(shí)，在企業(yè)與供應(yīng)鏈之間提供一個(gè)雙向的 生產(chǎn)信息流，通過MES能夠“透明地看到”制造現(xiàn)場(chǎng)，并根 據(jù)制造現(xiàn)場(chǎng)的變動(dòng)，及時(shí)制定工程計(jì)劃，實(shí)時(shí)下達(dá)作業(yè)指示, 進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)交貨期，安排調(diào)整加班計(jì)劃等。

MES的發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代末，美國的先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(AMT) 首先提出MES的概念；1992年，美國成立以宣傳MES思想和產(chǎn)品為宗旨的貿(mào)易聯(lián)合會(huì)，即MES國際聯(lián)合會(huì)(MESA International) ； 1997年，MESA發(fā)布修訂后的6個(gè)關(guān)于MES 的白皮書，對(duì)MES的定義與功能、MES與相關(guān)系統(tǒng)間的數(shù) 據(jù)流程、應(yīng)用MES的效益、MES軟件評(píng)估與選擇以及MES 發(fā)展趨勢(shì)等問題進(jìn)行了詳盡的闡述；1999年，美國國家標(biāo)準(zhǔn) 與技術(shù)研究所(NIST)在MESA白皮書的基礎(chǔ)上，發(fā)布有關(guān) MES模型的報(bào)告，將MES有關(guān)概念標(biāo)準(zhǔn)化。

國內(nèi)工業(yè)信息化基本上是沿著西方工業(yè)國家的軌跡前進(jìn)。 最早的MES是20世紀(jì)80年代寶鋼建設(shè)初期從西門子公司引 進(jìn)；90年代初期，開始對(duì)MES以及ERP進(jìn)行跟蹤研究、宣 傳或試點(diǎn)，而且曾經(jīng)提出了“管控一體化”，“人、財(cái)、物、產(chǎn)、 供、銷”等頗具中國特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念, 但僅限于總結(jié)、歸納、宣傳、堅(jiān)持或者提煉、提升還不夠，發(fā) 展勢(shì)頭不快。

從2002年開始，國家863科研計(jì)劃已將MES系統(tǒng)作為 重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，并出臺(tái)了具體的扶持辦法，從戰(zhàn)略高度上給予 重視，確定了 “工業(yè)化帶動(dòng)信息化、信息化促進(jìn)工業(yè)化”的發(fā) 展戰(zhàn)略。目前，幾乎絕大多數(shù)大學(xué)和工業(yè)自動(dòng)化研究單位, 甚至于國家、省、市級(jí)政府主管部門都開始跟蹤、研究MES。 從中央到地方，從學(xué)會(huì)到協(xié)會(huì)，從IT公司到制造生產(chǎn)廠等, 都卷入到MES熱潮之中。

MES功能模塊

目前半導(dǎo)體業(yè)界廣泛使用的MES系統(tǒng)主要包含13個(gè)子 模塊，其各部分功能概述如表1所列。

MES應(yīng)用分析

從生產(chǎn)實(shí)際效果來看，在半導(dǎo)體制造行業(yè)引入MES系 統(tǒng)，可有效地降低工藝設(shè)備誤操作、減少生產(chǎn)線的在制品數(shù)量、 縮短生產(chǎn)周期，從而提高設(shè)備利用率、提升產(chǎn)品質(zhì)量與合格率、 達(dá)到增加產(chǎn)出、增加銷售收入的目的。

對(duì)于半導(dǎo)體制造企業(yè)來講，MES生產(chǎn)應(yīng)用可歸納為以下幾個(gè)方面：

實(shí)時(shí)管控生產(chǎn)狀況：導(dǎo)入MES系統(tǒng)，生產(chǎn)管理單位 能夠?qū)崟r(shí)管控在制品的生產(chǎn)狀況，為管理階層實(shí)時(shí)提供各種 生產(chǎn)和質(zhì)量報(bào)表；

快速查找分析問題：應(yīng)用工程數(shù)據(jù)采集EDC模塊和 品質(zhì)分析報(bào)表，快速找出制程存在的主要問題與產(chǎn)品主要缺 陷，進(jìn)而加以改善，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量提升的目標(biāo)；

提升信息回應(yīng)速度：對(duì)于在制程中所產(chǎn)生的各種品 質(zhì)相關(guān)紀(jì)錄，可在客戶查詢時(shí)即時(shí)回復(fù)，針對(duì)批次或物料的 追溯，在系統(tǒng)中有明確的歷史紀(jì)錄，以節(jié)省未來查詢時(shí)的反應(yīng)速度。品管可藉由上述資訊于短時(shí)間內(nèi)追溯生產(chǎn)品質(zhì)資訊以 回應(yīng)客訴，并匯總品質(zhì)報(bào)表以供管理階層審查。

根據(jù)美國MESA協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，MES實(shí)施對(duì)生產(chǎn)、 經(jīng)營(yíng)、管理、產(chǎn)品等方面的提升效果顯著，表2所列是MES 實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)分析表。

由上述分析可知，將MES信息系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)制造活 動(dòng)全過程，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與信息化的有效融合，可以通過及時(shí)、 準(zhǔn)確的信息，指導(dǎo)、啟動(dòng)、響應(yīng)并記錄生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié), 從而能夠?qū)ιa(chǎn)條件的變化做出迅速響應(yīng)，減少非增值活動(dòng), 縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)制造過程的質(zhì)量與合格率。同時(shí), MES還可以改善設(shè)備投資回報(bào)率，有助于加快庫存周轉(zhuǎn)、實(shí) 現(xiàn)及時(shí)交貨、提高收益和現(xiàn)金流等績(jī)效。

5 結(jié) 語

MES 的運(yùn)用，可將企業(yè)的生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理與信息化相融合，推進(jìn)企業(yè)管控一體化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過程的有效提醒、迅速反饋、質(zhì)量控制、可追溯性，易于遠(yuǎn)程辦公、經(jīng)驗(yàn)傳承 ；不僅可以節(jié)約成本、提高產(chǎn)出效率、經(jīng)濟(jì)效益明顯，而且搭建了工業(yè)和信息化交流的綜合平臺(tái)，以信息化指導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)全過程，將進(jìn)一步縮小國內(nèi)外技術(shù)差距，因此得到了國家政策的大力支持和推廣。

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