信息化建設提升現場管理績效
——全國“五星級現場管理”上海華虹宏力案例介紹

◆張 堅/ 文

信息化建設提升現場管理績效
——全國“五星級現場管理”上海華虹宏力案例介紹

◆張 堅/ 文

上海華虹宏力半導體制造有限公司，是世界領先的8英寸純晶圓代工廠,擁有3條8英寸集成電路生產線，每月產能達到14.3萬片。華虹宏力的工藝技術覆蓋從1微米至90納米各節點，在標準邏輯、嵌入式非易失性存儲器、電源管理、功率器件、射頻、模擬和混合信號等領域形成了具有競爭力的先進工藝平臺。

華虹宏力先后通過了ISO9001質量管理體系、ISO14001環境管理體系、OHSAS18001職業健康安全管理體系、ISO27001信息安全管理體系、ISO/TS16949汽車業管理體系、QC080000有害物質過程管理體系認證，獲得Sony Green Partner證書，并獲得由APQO（亞太質量組織）授予的全球卓越績效獎最高級別World Class獎項。

華虹宏力的產品品質和高信息安全性，與華虹宏力通過不斷升級優化信息化平臺功能，推動生產控制集成系統更加嚴謹分不開。獲得2016年全國“五星級現場管理”稱號的華虹宏力二廠生產線充分說明了這一點。

一、信息化滲透每個生產控制環節

華虹宏力的整個生產控制集成系統，從功能分類上分為生產計劃、設備管理、安全管理、人員管理、文件管理以及物料管理系統六個部分。在系統分類上，信息化平臺由控制設備自動化運轉的EAP系統、生產制造執行系統MES、數據分析整合編制生產報表的Cimpress系統和相關的子系統平臺組成。各個系統環環相扣，緊密連接，實時采集“人機料法環”各要素所產生的相關數據，并配備相關的工程技術人員（圖1）。

1.擁有強大的控制集成系統

生產線配置了強大的IT硬件和軟件，使得數據的收集處理得心應手。在硬件方面，配備了15臺服務器，29臺PC Server服務器。在數據庫方面，生產線上擁有Promis、SemiSuite、ODS報表、EDC工程數據、CIMDB外聯、ARC歸檔數據查詢等數據庫。在工廠內，配置有2臺CIM專用網絡核心交換機，以及15臺1000Mbps網絡交換機，強大的網絡配置使得數據交換的速度高效便捷（圖2）。

據統計，生產線上平均每分鐘產生數據量25G，數據總量相當于500本辭海的容量。大數據處理有嚴密的路徑和備份流程，從而高效有序地完成數據的收集整理及分析！

2.有預測能力的PPS生產計劃系統

圖1

圖2

產品按期交貨OTDO是滿足客戶需求的重要指標，生產線的制品出貨計劃尤為重要。根據客戶的需求結合實際生產能力，通過生產計劃系統，優化產品投入，制定出對應的月生產計劃制定周作業計劃、在線制品數、每日進步數，再通過系統分解出現場重點設備需要每日完成的作業指標。該系統可以預測未來一個月產品的出貨情況，根據時間和客戶以及產品種類生成不同的分析報表。

3.包含6大子系統的設備管理系統

華虹宏力通過設備運行監控系統對設備作業情況進行實時監控，根據周和日生產計劃確定當日重點設備，進行工事作業和維護的合理安排。通過產品優先級調整系統實時進行等級調整，通過PUSH排程，提高作業效率。當客戶產品有緊急需求時，配有特殊產品跟蹤系統進行進度管控。通過該系統，可以保證產品在生產線的正常流通，相同產品的DPML在同行業也屬于領先水平，生產線的按期交貨率始終保證在98%以上。

華虹宏力的設備管理系統包含6大子系統，通過各子系統的不同功能來支持設備管理運營全過程。

（1）Chart Board（預警系統）：支持日常點檢數據的控制。對每臺設備設定日常點檢頻度、點檢項目以及控制規格。當點檢數據、項目不符合規格時自動關閉設備作業，發出警報。對數據進行分類整理和趨勢預警自動計算指標結果，設備點檢參數在測定后被判定為超規格時，每筆超規格會自動統計。

（2）Equipment Constraint System（ECS設備限制系統）：是設備及設備腔體條件限制系統，負責設備條件限制，與EAP系統連接，實時監控設備、工藝腔室的加工作業情況。

（3）Internal E-RunCard（電子簽核系統）：對制品異常、分批等操作實現在線操作。節約了人力資源，無需人為管控，制定程序站點可自動跑貨，同時電子檔可保留處置履歷，方便查詢分析。使用在跨廠區的作業中，使不同命名規則下的條件能夠統一有效的進行識別和管理！

（4）PM M S（設備維護系統）：是支持設備定期維護保養管理的系統。根據設置信息提前通知相關責任人對設備安排保養作業，超過時間未做保養的會自動禁止該設備進行制品加工并發出警報提醒，保障了設備保養的時效，對制品的良率起到了監控作用。

（5）EQP Alarm（設備報警系統）：當設備報警時，系統根據用戶設置的各類預警信息，對設備運行時產生的預警信息進行統計分類處理，并且提醒相關人員，由此提高對設備各類狀況的深度把握，提前對設備做出非計劃性和非預見性的設備保養，降低設備故障率，提高產品的穩定性。

（6）Trouble System系統：對設備故障發生的原因和修復過程以及對制品的影響進行監控記錄，通過對設備故障以及后續維修記錄的統計分析實現對設備故障的管理提升。

除了上述6大子系統以外，華虹宏力還擁有Knowledge Management System（知識管理系統）。工程技術人員會定期將設備修理和維護過程中的新發現，頻發故障的原因調查，設備部品失效分析，零部件的更換工藝和校準手法，新型部品或新增供應商的評價數據等經驗以文檔形式上傳至該系統。文件也可在授權范圍內水平展開到其他的工廠，實現資源共享。這也為公司多個FMEA項目的推進提供了基礎。

4.人員管理系統

華虹宏力的人員管理系統主要在“電子化考核”和“人均作業效率管理”這兩大塊。

1、電子化考核：在線培訓考核系統通過電子化考核避免人為考核標準變動，考核成績與設備操作權限的聯動確保上機操作權限控制。電子考核系統通過大量題庫以隨機抽取方式進行電子化考核，并通過考核成績與所有設備操作權限連鎖，讓只有通過考核的人員才有權限操作現場設備并進行作業。所有設備都會先從系統中確認操作人員權限才接受該工號發出的操作指令進行工作。電子考核系統從第一次考核記錄開始，定期重復提交該員工的考核需求，如果沒按時參加再考核，過期后系統自動關閉現場設備操作權限，考核不通過需在48小時內進行重新測定，離崗6個月以上的員工操作設備需重新進行考核。以此確保現場人員作業資質安全有效。

2、人均作業效率管理：華虹宏力有整條生產線每個職能班組人員的作業量統計，并使用E f f i c i e n c y核算公式（Efficiency=Active WPH/ Standard WPH=Actual Prod Move ＊ (1-Rework Rate)/ Uptime/∑(Daily Prod Move by Recipe ＊ IE specified WPH)/ Actual Prod Move）精準統計每個員工的人均作業效率，以此確保生產線上的人員配備充足。

5.DCC文件管理系統

依據華虹宏力文書管理規程和DCC文件管理系統對公司所有文書實現在線管理，使管理步驟明確化、使信息傳遞更順暢。文書作成人通過DCC文件管理系統上傳和審核，并選擇對應的上級主管進行查閱承認，審核通過后發行。標準作業指導書的各個管理環節都有相關人員負責實施（包括作成人、審批人、文書控制人等）。通過該系統每個崗位的文書回覽記錄在線管理，不同崗位設定不同的文書閱覽權限，每臺設備配備一對一的設備操作指導書和作業條件表，所有文書定期更新，到期的廢版文書會自動提醒部門文書管理員處置。

6.物料管理系統和STOCKER自動搬送系統

生產線的原材料管控通過物料管理系統來實現。做到從領用、配送、放置、使用都有據可循。例如硅片的領用流程，由制造部內生產計劃組給出相關基片信息，物料管理組會根據對應品名到系統內開領料單，在倉庫確認后臺相關信息都正確后發放基片。系統采用FIFO先入先出的原則管理物料，實現原材料的時效管控。生產線上還配備了擁有5個STOCKER的自動搬送系統，可容納的制品容量為1240個單位，所有搬送系統里的制品可隨時調取和放置，并通過搬送通道進行運輸，提高了制品搬送的效率，降低了搬送風險，確保制品安全。

7.安全管理系統

考慮到集成電路生產線是使用特殊氣體和化學品比較集中的場所，因此安全管理非常重要。為此，工廠配備了大量的氣體檢測裝置和煙感檢測裝置等安全技防裝備，通過安全智能集中管理系統，可以早期發現災害點以利于應急搶險隊伍及時有效的采取對應處置。有機化學品的設備也都配置了自動化智能滅火系統，如果發生異常，系統將自動中止設備運行，啟動滅火動作，確保生產線的安全運行。

二、信息化貫穿整個品質管理網絡

華虹宏力建立了各類功能緊密配合的信息化管控質量的網絡（圖3）。

（1）AIT在線缺陷監控系統

在線缺陷監控系統分為監測和管控兩個方面：一是通過在產品工藝流程中的關鍵步驟增加缺陷監測步驟，從而發現產品生產過程中的突發缺陷和慢性缺陷。二是對檢測出來的缺陷進行分析及管控。日常工作中，缺陷監測設備將監測到的缺陷信息匯總到強大的缺陷管理系統（Defect Data Management System）中，良率工程師可以借助系統中缺陷的光學影像、電子影像、成分以及晶圓上缺陷分布情況等信息來分析缺陷產生的原因，從而大大縮短缺陷分析的時間。當有了分析結果良率工程師還會及時和各工藝部門合作改善缺陷，達到缺陷控管的目的，避免后續產品發生相同的缺陷問題，進而提高產品質量。

（2）SPC管理系統

圖3

系統按照工藝工程師對每臺設備的關鍵工藝參數設定的檢測頻度進行數據處理。在有效作業時間內，當檢測數據正常時，設備繼續制品作業；當檢測數據超出管理規格和技術規格時，系統立即自動停止正在作業運行的設備，切換設備狀態，并短信通知設備和工藝工程師，檢驗設備的運行狀態。當到達有效作業時間點時如果沒有新的檢測數據輸入系統，系統自動關閉制品作業，并且發出警報。當檢測數據發生傾向性波動異常時，系統能夠及時將異常數據短信告知該設備和工藝工程師，提醒相關人員進行檢驗。

（3）CP/CPK監控系統

CPK工程能力是Complex Process Capability index的縮寫，是現代企業用于衡量生產制程達成客戶要求規格之能力，衡量工程能力的穩定與可靠性的指標。制成能力是過程性能允許的最大變化范圍與過程的正常偏差的比值，CPK越大表示品質越佳。華虹宏力二廠所有項目的CPK都必須達到1.33以上。現場所有的CPK數據都由系統自動收集數據，采集的數據進行分類整理，對運行趨勢預警，自動計算。系統可自動進行運算，實時分類整理，對數據趨勢進行預警，監控超規格的設備和工序。

（4）PCCB過程變更系統

PCCB：過程變更控制委員會，(Process Change Control B o a r d)。包括EC C P:工程變更計劃(Engineering Change Certification Plan)、STR:特殊實驗要求(Special Test Request)、T E C N:短期工程變更通知(Temporary Engineering Change Notice)和ECN:工程變更通知(Engineering Change Notice)。通過申請需求，確認核準，評審通過后進入風險評價階段，得到終端客戶的認證方可變更條件，確保產品的良率提升客戶的滿意度相結合，全面把握工程條件變更控制各個環節。

三、回顧以及展望

華虹宏力根據各相關方的需求推動了各功能塊的信息化建設，并且堅持系統的開放性以利于后期的持續改善。在這些信息系統的有效運行后，推動了現場的管理水平，使得二廠生產線的相關生產指標取得了很大的進步。華虹宏力二廠的產品合格率、按期交貨率、每層光刻進步度、每層光刻平均成本等處于業界的領先地位，獲得了國內外客戶的肯定和信賴。二廠生產線先后榮獲了“青年文明號”“工人先鋒號”、上海市“五星級現場管理”等榮譽，并榮獲2016年全國“五星級現場管理”的光榮稱號！

華虹宏力二廠生產線的努力方向是依托現有的強大信息化平臺不斷完善優化，做強“特色化”工藝，打造高端的功率半導體器件，構建一個信息化和工業化深度融合，持續提升現場管理水平和產品質量，致力成為“中國制造2025”宏偉計劃的智能工廠。

（作者單位：上海華虹宏力半導體制造有限公司）