OEE在晶圓打點工序中的應用研究

摘 要：全面設備效率（OEE）是由國際半導體設備與材料組織（SEMI）提出的能準確計算設備效率的方法，其計算簡單、準確，是產能分析的有效工具，因此在各個行業有廣泛的應用。半導體測試產業屬于技術密集型產業，其設備機器昂貴、更新速度快，因此最大限度的提高設備效率從而充分挖掘產能顯得尤為重要。本文運用OEE方法研究晶圓打點工序機臺的設備綜合效率，確認效率損失點，從而一步步進行改善，達到提升產能的目的，收到了不錯的效果。

關鍵詞：OEE；產能提升

1 研究背景

企業經營的目的是現在和未來都能獲利，而要達到這一目的企業就要不斷滿足顧客在成本、質量、交期、服務等方面的要求，做到客戶滿意和忠誠，建立起自身的競爭優勢。充分提高設備的使用效率，降低消耗、提高靈活性，才能有效的降低生產成本、提高有效產出，達到利潤最大化。打點工序是晶圓測試產業中的重要組成部分，但經常出現在制品積壓，有效產出不足的問題，甚至由于延期供貨而收到客戶抱怨。

本文針對該工序的設備引入運用OEE方法，通過定量分析，建立設備綜合效率的時間模型，找到主要的改進方向，并一步步提高改進。

2 OEE理論介紹

綜合設備效率的英文全稱是：Overall Equipment Effectiveness，簡稱 OEE，它由全面生產維護的觀念發展而來，并在1999年由SEMA提出，用于衡量設備生產能力的計算方法標準。OEE是周期內用于加工合格產品的理論時間和負荷時間的百分比，它能夠全面地反映單個臺設備的有效利用率。OEE方法將損失分為三類，對應的衡量指標為可用性效率、運作效率、速度效率和品質效率。OEE是這3個要素百分數的乘積，即：

瀑布圖是OEE模型分析與建立的常用工具之一。其特點是能夠方便、直觀的展現出OEE的組成以及損失情況。瀑布圖中各因子以時間的百分比例為單位，并依此排列，形成瀑布一樣的圖形，各個因子的時間損失情況以方框表示，通過查看方框的大小可以直觀的判斷損失情況，并確定最大的損失項目。

3 OEE在打點工序產能提升中的應用

3.1 收集數據，計算OEE

根據以上對設備狀態的劃分，對打點工序全部的8臺設備進行數據采集。探針測試車間是兩班制，分為白班和夜班，工作時間為12小時。從ERP系統中抓取過去一個月相應的數據，并制作成以下表格。收集過去一個月中次品與返工的數據，用來計算良品率和返工時間。該月返工晶圓數量為29片，共用時173分鐘，折合2.88小時。OEE模型分析與建立

3.2 建立OEE模型

圖3-4 OEE瀑布圖

在得到設備利用放的數據之后，我們開始建立模型。將生產過程的各種時間損失的項目進行總結，歸納到OEE的三種損失類型：時間損失、性能損失和良品率損失， 并建立打點工序設備的OEE瀑布圖，如圖3-4所示。

3.3 建立帕累托圖，找出關鍵改進因素

瀑布圖模型后，能夠直觀的發現打點工序的設備綜合利用率OEE僅僅是68.1%，尚有很大的提升空間。繪制帕累托圖可以看到，調試時間、空閑時間、非計劃停機時間等占據了太大的份額。在這種情況下，果斷的放棄以購買新機器增加打點工序的產能的方案，集中精力從提升OEE入手，挖掘自身產能。如圖4-5為設備時間損失帕累托圖：

圖4-5 設備時間損失帕累托圖

從圖中我們可以看出調試時間占到了整個損失項目的將近40%，是我們提高的重中之重；其次空閑等待時間占了五分之一，作為瓶頸工序有這么多的空閑時間是無法接受的，需要近一步分析原因并祛除。再次，非計劃停機也有不小的份額，占到了將近20%，還有很大的提升空間。最后，工程時間貢獻了8.4%的占比。綜合考慮，這前四大損失項占到了總損失的87%，成為團隊接下來的實施分析和改善的的關鍵因素。

4 基于關鍵影響因素的改進

4.1 調試時間的改進

改進小組調查發現生產過程中經常換模，而換模之后需要調試才能重新生產。這是因為當前生產線上存在兩種墨筆型號，分別是A5型和A8型，給生產加工帶來了復雜性，造成不必要的切換，增加了調試時間。改進小組分析了兩種墨筆的使用范圍，并通過實驗證明兩種型號均可以覆蓋所有產品，因此最終選擇A5墨筆作為唯一的生產資料，徹底解決經常換模的問題。

目前有上百種產品類型通過晶圓打點工序，因此更換產品變得非常頻繁。生產規定更換不同的產品需要對機器進行調試，理由是不同的晶圓有不同的參數，可能會可能影響墨點的質量。針對這一情況，改進小組對所有產品進行分類，總結出兩個重要參數，晶圓厚度和晶圓表面鈍化層類型。之后選取不同類型的晶圓設計實驗，收集數據后進行多變異源分析，發現晶圓厚度對墨點的大小影響不顯著，而不同鈍化層的晶圓，其墨點大小存在明顯差異，但這種差異并不大，相對于墨點大小控制范圍200um來說，是可以接受的。因此換料時不需要對機器做調試。

4.2 針對工程時間的改進

工程時間是指工程師調試新產品，進行技術升級，或者解決質量問題而占用的機臺時間。其中新品調試占據了整個工程時間的80%。一個產品在第一次在打點工序機器上的調試時間大約為1個小時。縮短工程時間主要是縮短新品第一次的調試時間和之后其他機臺的審核時間，因此，有兩個方面的改進。第一，采用SMED方法，將各個操作劃分為內換模和外換模，最大限度的避免機臺閑置造成的生產時間浪費。這樣做可以將新品調試時間由原來的一小時縮短為35分鐘。第二，改造機器并實現所有機器聯網，使機器文件自動上傳到服務器，并實現共享，從而避免了創建文件的工作，節省了大量的時間。此項改進可以將以前30分鐘的機臺審核時間縮短至10分鐘，大大提升了機臺審核的效率，為解決因機臺未審核而產生的機臺空閑時間問題，打下了基礎。

5 總結

通過項目成員實際努力，成功將晶圓打點工序的OEE從68.1%提升到79.83%，而且理論基本達到了目標，這是一個令人興奮的改善，從此晶圓打點工序帶脫了瓶頸工序的頭銜，探針測試生產線的總體產能至少提高了17.9%。項目實施后對效果進行確認，從顯性效益和隱性效益兩方面對實際改善效果做分析。顯性效益是指項目實施后實際產生的財務效益；隱性效益是指項目除了財務效益收益以外，對提升人員能力、增強士氣、構筑企業文化等方面帶來的提升和改善，這些是用財務數據無法來衡量的效益。

參考文獻

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作者簡介

劉瑞雨（1981-），男，天津市，助理工程師，研究方向：半導體測試。