基于通用質量特性管理理念的半導體生產支持系統運行管理方法研究

顧琦　曹彧　王家好

摘 要：本文針對半導體行業產業升級面臨的新形勢、新趨勢和新要求，圍繞“一切滿足生產需求”的核心目的，破除傳統的固守觀念，對生產支持系統管理模式進行創新變革，構建基于質量特性管理理念的生產支持系統“五性”管理新模式，為半導體制造企業生產支持系統管理提供了新的思路。

關鍵詞：質量特性管理;半導體;生產支持

1 基于通用質量特性管理理念的半導體生產支持系統運行管理

半導體制造業作為目前制造業中資金投入最大、工藝最復雜的行業之一，其生產過程和制造工藝對生產環境的潔凈度、封閉性以及生產的連續性均有著非常高的要求。半導體生產支持系統包括潔凈凈化、水處理、工藝排氣、排風、空調、特殊氣體及大宗氣體供應、化學品配送、電力配送等多個子系統，專業性極強，任何一個子系統的異常變化，都會直接影響到整個生產線，造成在線產品全部報廢和嚴重的設備故障。且由于半導體生產設備的特殊性，一旦停機，重新恢復生產需要的時間至少在一周以上，導致高昂的成本損失。完善生產支持系統管理水平，提高生產支持系統運行質量，已成為提升半導體制造企業經營質量的難點、痛點和當務之急。

本文針對半導體行業產業升級面臨的新形勢、新趨勢和新要求，圍繞“一切滿足生產需求”的核心目的，破除傳統的固守觀念，對生產支持系統管理模式進行創新變革，構建基于質量特性管理理念的生產支持系統“五性”管理新模式：在參考武器裝備通用質量特性的管理思路的基礎上，按照“平穩運行、風險控制、動態管理、充分激勵、全員參與、持續改進”的思路，應用過程方法，研究、分析和評估生產支持系統運行管理可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性等五個“質量特性”，強化業務過程績效測量與考核，形成動態的生產支持系統管理機制，達到以技術推動管理，以管理提升系統運營能力的目的。

2 基于通用質量特性管理理念的半導體生產支持系統運行管理方法

（1）以問題為導向，構建“五性”管理目標體系

可靠性、保障性、維修性、測試性、安全性和環境適應性等通用質量特性是對武器裝備性能的定性定量要求、質量保證要求，其主要目的是通過增加武器裝備通用質量特性的早期投入，提出并落實預防和改進措施，提高武器裝備的質量水平。針對半導體生產支持系統運營異常頻發、缺乏風險識別過程、應急處置響應緩慢、設備維保實效性不足、運行費用高昂、跨部門配合不通暢等問題，參考“六性”管理的思路，在構建生產支持系統管理體系時，運用過程方法，研究、分析和評估生產支持系統的“通用質量特性”，特別是圍繞生產線對生產支持系統的工作項目要求、功能要求，提出保障生產支持系統運行系統總體性能和可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性等五方面的的標準要求，使其能夠適應半導體生產線產品化、工程化、產業化的發展目標以及以提升經營績效為目標的全價值鏈體系化精益管理要求。

可靠性：系統的可靠性是指系統在運行過程中盡量不出故障、少出故障的一種特性，是系統運行質量的時間指標。可靠性管理以“兩提高、兩降低”為實施目標，即提高系統完好性，提高運行穩定性，降低保障資源要求，降低壽命周期費用。可靠性管理以可靠度R（t）、平均故障前時間、平均故障間隔時間、故障率（λ）等定量指標管理為主，也包括對系統運行、維護及其他方面提出的其它要求。

維修性：維修性是指在規定的條件下和規定的時間內進行維修時，保持或恢復到系統規定狀態的能力。維修性的量化要求包括平均預防性維修時間、維修停機時間率、平均修復時間 、維修工時率、恢復功能用的任務時間等。

保障性：保障性是指系統性能和保障資源能滿足系統完好性要求的能力。保障性的定量要求包括保障設備利用率、可用度、保障設備滿足率、備件滿足率等，定性要求主要圍繞保障資源的提供，在人員、備件、保障設備技術資料、保障培訓等方面的具體要求。

測試性：測試性是指系統能及時準確地確定其狀態并隔離其內部故障的特性。測試性主要為定量指標，包括故障檢測率、定量指標，故障隔離率和虛警率。

安全性：安全性是指系統不導致人員傷亡、危害健康或者不給設備或財產造成破壞或損失的能力。安全性主要為定性指標，包括風險識別與評價、建立管控措施、安全性培訓等具體工作要求。

（2）建立管理流程，開展“五性”指標體系分析論證

應用過程方法理論，按照過程識別-過程分析-過程控制-過程改進的形式，建立“五性”管理的基本工作流程，明確了“需求梳理-功能分析-影響系統完好性及費用要素分析-綜合指標論證-形成定量、定性需求-形成使用方案-形成保障方案”的具體工作程序。通過對生產支持系統各分子系統全面的策劃分析和論證，定義可靠度、可用度、故障概率、故障率、平均故障前時間、平均故障間隔時間、平均修復時間 、平均預防性維修時間、虛警率、維修停機時間率、故障檢測率等性能指標，最終形成系統使用方案與保障方案，確保系統穩定運行。

3 以“五性”管理聚焦團隊目標，組建專業保障團隊

（1）梳理工作流程，加強過程控制，優化調整運行維護團隊

以原有運行團隊架構為基礎，組建由運行部門、系統管理者和生產部門共同參與的運行維護團隊。對 OP（運行維護）值班人員的工作職責，工作紀律，工作內容進行明確的規范，細化值班、運行維護、交接班的各項管理要求，提高運行維護質量。

過程控制是整個生產支持系統有效運行的關鍵。在運行中充分發揮生產支持系統信息化系統的作用，強調全過程監控、全系統參與，導入 SPC 控制理論對功能系統運行狀況進行實時監控，采用科學方法來保證全過程的預防。通過對 CPK 參數的分析，量化運行控制指標，通過控制圖形對 CPK 進行監控。

（2）加強過程風險識別與控制，組建風險應對團隊

組建專業技術團隊，應用風險管理理論，按照風險辨識-風險評估-風險分析-風險控制的基本原則，研究系統運行的各個階段可能出現的各種風險，提出出防范風險的措施。通過潛在失效模式與效應分析（FMEA）及故障樹分析（FTA）工具的應用，對系統日常運行和設備維護作前瞻性分析，識別系統運行的各個階段可能出現的各種風險并有側重點地管理好風險，降低風險損失。

針對日常運行管理進行FMEA分析：按照梳理操作流程-開展過程FMEA-編制控制程序-編制作業指導書-過程驗證-持續改進的工作流程，識別系統運行過程中潛在的失效及后果，找到能夠避免或減少這些潛在失效發生的措施，并通過作業指導書、設備規程等固化成果，確保有效執行。

針對設備管理進行FTA分析：利用FTA工具，由系統可能發生的故障（頂事件）開始，往下分析直接原因（中間事件），依次往下直到找出全部基本原因（底事件）。以頂事件為“根”，中間事件為“節”，底事件為“葉”，形成反應故障因果關系的樹狀結構圖，做為制定系統的使用、及維修程序提供技術依據。

實行緊急反應制度，明確事故緊急應變處置程序，根據事故的影響范圍和危害性，由OP團隊組織對運行風險進行快速反應。

（3）強化技術支持與服務，組建設備維護團隊

設備作為生產支持系統的組成單位，是整個生產支持系統功能性和可靠性的物質基礎，也是發揮生產運作支持作用的前提。保證硬件系統的完備性、可靠性和控制精確性，是廠務正常功能的前提條件。

組建由系統維護部門、系統管理者和系統供應商共同參與的 TPM 團隊，按照功能系統劃分為機械，電氣，化學三個小組，以“零故障，零缺陷，零事故”為工作目標，保證所管轄系統設備功能的完好性，能夠隨時投入運行。主要工作內容包括編制標準管理程序文件;提供設備專業技術支持;制定工作計劃并實施;建立設備管理標準流程、制定管理制度辦法等。

（4）立足精益思想，組建持續改進團隊（CIP）

以“提高質量和效率、減少浪費和消耗、優化流程和服務”為工作目標，結合生產支持系統各班組工作職責、崗位特性和業務內容，在業務相近、專業相關的人員中，組建持續改進團隊，開展集體性自主改善活動，提高管理水平。

改善活動圍繞“三高、三優、三低、一準確”，即 “高品質、高效率、高效益”、“優化工藝、優化流程、優化環境”、“降低成本、降低消耗、降低管理浪費”、“班組信息管理準確”的原則，按照研討分析-確定立項項目-制定改善方案-提出計劃-專家組評審-確立立項-組織項目實施-形成改善成果-驗收評價-進行成果發布-交流共享的工作程序開展改善工作。過程中強調運用“三查一分析”方法，查找工作流程、作業環節、管理環節是否精益，從中找出降低成本、提高效率的可改善點，進行原因分析，并運用科學的管理工具，例如“魚骨圖”、SWOT、PDCA方法等，提出改進措施。

（5）組建績效評估團隊（PE），雙向分解能源消耗管控目標

按系統和關重設備橫向分解：所謂橫向分解就是針對系統和關重設備。就半導體制造業的特點來說，由于半導體生產線的設備需要連續運行來維持穩定，能源消耗主要由設備運行產生。橫向分解就是針對不同型號的設備基于歷史數據分別設定相應的控制目標。

按管理結構縱向分解：所謂縱向分解就是針對企業管理結構的不同等級設定目標，如部門、生產線、班組等，分解的實質就是將橫向目標落實責任。主要圍繞水、電、氣等能源消耗，針對各生產線不同特點設定消耗定額標準，以各工序班組的具體情況設定實際消耗的控制目標。

按照雙向能源消耗目標分解的原則，組建專業績效評估團隊，核算各單元能源消耗管控目標，完成情況作為班組、生產線與部門的完成情況作為對應層級管理人員以及部門績效考核的重要依據。

結論

隨著半導體制造平臺信息化和自動化技術的飛速發展，半導體制造企業生產支持系統的管理水平已經成為制約企業發展的重要因素。針對半導體制造企業生產支持系統穩定性不足、管理水平偏低的問題，構建基于通用質量特性管理理念的半導體生產支持系統運行管理新模式，在降低運行成本、提升生產效率以及提高產品質量和公司競爭力等方面具有十分重要的意義。

參考文獻

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