模塊化設計方法在面板行業中的應用

高俊杰

摘 要：隨著國內面板代次的不斷升級，與其對應的生產加工設備，也在不斷升級，設備體積增大，設備重量增加，制造和控制技術難度提升，施工周期加長，直接造成了設備制造企業制造成本大幅上升，利潤空間大幅縮減，此問題一直困擾著很多參與其中的設備制造企業。本文采用模塊化設計的方法，可以大幅降低設計難度，縮短施工周期，降低制造成本。模塊化設計方法已成功在京東方、華星光電、維信諾、天馬電子和惠科電子等面板廠的設備制造中應用，效果顯著，也得到了客戶的認可。

關鍵詞：面板 模塊化 應用

Application of Modular Design Method in Panel Industry

Gao Junjie

Abstract：With the continuous upgrading of domestic panel generations， the corresponding production and processing equipment is also constantly upgraded. The volume of the equipment increases， the weight of the equipment increases， the difficulty of manufacturing and control technology increases， and the construction period increases， which directly causes the equipment manufacturing enterprises manufacturing costs rise sharply， and in turn profit margins have been greatly reduced. This problem has plagued many equipment manufacturing companies involved. This article adopts a modular design method， which can greatly reduce the design difficulty， shorten the construction period， and reduce the manufacturing cost. The modular design method has been successfully applied in the equipment manufacturing of BOE， Huaxing Optoelectronics， Visionox， Tianma Electronics and Huike Electronics， etc. The effect is remarkable and it has also been recognized by customers.

Key words：panel， modularity， application

隨著國內面板生產企業的崛起，面板行業競爭越來越激烈，產品的質量和成本，決定著企業的競爭實力。所以如何控制制造成本，提升自身的競爭優勢，增加企業利潤，是亟待解決的難題。通過對汽車、機器人和軟件開發等行業模塊化設計的研究，在面板行業設備中采用模塊化設計方法，可以很好的解決上述問題。

1 影響面板行業加工設備交付的因素

面板生產企業，大多數將工廠建在離市區較遠的高新技術開發區，設備開始搬入或調試期間，周邊的配套設施和施工環境不健全，比如食宿、交通、零件加工和元件采購等。由于在現場施工過程中，客戶會要求增加設備功能，或者調整物流運輸方向或軌跡，這些勢必影響項目整體進度和設備交付，成本也會隨之增加。除此之外還有如下幾個因素。

1.1 設計因素

由于技術人員的設計習慣，設計出來的設備偏向單一整體化，雖然整齊，設備體積大偏大，而且很重，不利于移動和長途運輸（運輸車輛有高度和噸位限制），需要借助專業的大型搬運設備，由此增加了很多的人力成本和搬運成本。

1.2 組裝因素

由于跟客戶簽訂合同后，需要6個月內完成設備交付，在很短的時間內，要完成設計、組裝和調試，時間非常緊迫。設備出廠時，就要完成設備的機械和電氣裝配，以及主要功能的調試。如果完不成前述工作，剩余的工作量，就要留到現場完成。然而，在面板工廠作業區域，潔凈等級很高，常規都在1000級，特殊區域在100級，需要穿著連體潔凈服，戴潔凈口罩和手套，不利于施工作業，效率很低，容易造成作業失誤和返工，直接影響到項目進度。

1.3 調試因素

如果設備設計成一個整體，只有設備完全將機械和電氣裝配完畢，檢查沒有問題后，才能上電調試，即便是安排分區域進行機械和電氣的交叉作業，也不能完全避免等待時間，出現窩工現象，造成時間浪費。

為了保障施工人員和設備的安全，客戶有非常嚴格的安全要求，不允許有非專業和非調試人員進入調試區域;設備動作時，絕對不允許人員進入設備內部。所以，當設備調試時，要根據設備的工藝流程，只能從前至后，按工序逐個進行調試，工作效率很低，會直接影響到項目的整體進度。

1.4 維護因素

面板行業一般與客戶簽訂合同時，附件條件會包含12-18個月的維保時間。在維保期間，客戶經常會提出增加功能的要求，當設備不滿足時，就需要進行改造。當線纜損壞需要更換時，因為設備內的空間比較狹小，更換難度大，也容易損傷其他完好的線纜，會出現不可預知的故障或問題。當需要進行切割或焊接時，需要對局部進行防火防護，避免燙傷線纜或設備表面的底漆。

2 模塊化設計方法

為了有效的解決上述問題，可以借鑒汽車、機器人、計算機和軟件等行業比較成熟的模塊化設計方法，根據面板行業的實際生產情況，因地制宜，整理和制定符合面板生產設備的模塊化設計的方法。。

2.1 模塊化設計的方式

在進行面板行業生產設備的設計時，根據面對設備的物流輸送方向（即人的觀察視線與物流輸送方向保持一致），可以分為以下幾種模塊化設計方式。

2.1.1 上下結構

上下結構，是指設備可以根據設備功能或用途按上下兩層或上中下三層（或多于三層）進行設計，方便制造和組裝，既是有機整體，又是相對獨立單元。如圖1所示。

此種結構在面板廠的前段Array和中段Cell工序中應用非常多，典型設備為Index設備。Index設備有1-8個Port，可以根據工藝要求，分成單層或雙層結構。單層結構，主要以1-4個Port居多，單排并列布局。雙層結構，主要以6-8個Port居多，且為偶數，按上下兩層布局。另外，Port數量大于等于4個時，一般每2個Port再作為1個獨立的單元。這樣做的目的，就是便于設計，方便制造、組裝、拆卸和搬運。

2.1.2 左右結構

左右結構，是指設備可以根據設備功能或用途按左右兩部分或左中右三部分（或多于三部分）進行設計，方便制造和組裝，既是有機整體，又是相對獨立單元。如圖2所示。

此種結構在面板廠中段Cell和后段Module工序中應用較多，典型設備為Stocker設備。在Stocker設備中，有MGV Port、AGV Port和OHCV設備，此類設備是配合Stocker中的核心設備Crane進行產品輸送的設備，常規情況以左右兩臺相同的設備作為產品流入和流出的通道。這樣的目的，是便于MES系統統計生產數據和提高輸送效率。

2.1.3 前后結構

前后結構，是指設備可以根據設備功能或用途按前后兩部分或前中后三部分（或多于三部分）進行設計，方便制造和組裝，既是有機整體，又是相對獨立單元。如圖3所示。

此種結構在面板廠后段Module工序中應用較多，典型設備為輸送CV（輸送設備）。在Module段車間，輸送CV長度在幾十米，上百米不等。為了方便設計、制造、組裝和調試，按功能分成等長的單元，相同功能的CV只需設計一份圖紙，可以重復使用，效率大幅度提升。

2.1.4 混合結構

混合結構，是指設備可以根據設備功能或用途對上下結構、左右結構和前后結構進行組合（或更多部分）設計，這樣可以兼顧上下結構、左右結構和前后結構的優點，便于設計、制造、組裝、搬運和調試，此種情況，更容易實現分散控制，集中管理的電氣控制思路。如圖4所示。

此種結構在面板廠工藝設備中應用較多，典型設備為后段Module工序中的清洗機設備。清洗機兼有清晰功能和輸送功能，上部是水汽收集排放，中部是輸送CV和清洗，下部為管路鋪設。其中輸送CV又是按前后結構機械能設計，電控柜和水泵的布局又是左右結構。

2.2 模塊化設計方式的選擇

根據前段、中段和后段的不同功能和用途，以及不同設備的要求和難易程度，選擇合適此設備的一種或多種模塊化的設計方式。其目標是簡化設計、便于設備拆解和組裝、便于設備包裝和搬運、便于調試和維護。

設備控制部分的PLC（可編程序控制器）程序，可以采用結構化編程，也可以根據不同功能和工序進行分塊設計，實現模塊化設計，形式可以參考上述方式。

3 模塊化設計方法的優缺點

每一種設計方法都有其優缺點，模塊化設計方法同樣不例外?，F列舉模塊化設計方法的優缺點如下。

3.1 模塊化設計方法的優點

模塊化設計方法的優點主要體現在以下幾個方面：

（1）可以對復雜的設備進行細化分工，大幅度的提升設備產出的效率。（2）可以大幅降低時間成本、人工成本和公司運營成本，增加企業利潤。（3）提高企業的交付能力，以及品牌的影響力，為參與競爭奠定良好的實力基礎。（4）有效的降低復雜設備的設計、制造、組裝和調試等方面的技術難度。（5）實現設計標準化，大幅降低設備的設計、制造、組裝和調試等方面的失誤率。（6）可以有效的降低設備單元的重量，便于設備拆卸、移動、包裝和運輸。（7）可以同時進行多單元同步調試，提升工作效率，縮短施工周期。（8）可以有效的降低設備程序的復雜度和難度，便于后期設備維護和升級。

3.2 模塊化設計方法的缺點

模塊化設計方法的缺點主要體現在以下幾個方面：

（1）初始階段投入的人力、物力較多，開發周期長，成本投入大。（2）設備單元之間的連接數量增加（包括水、電和氣），設備故障點增多，增加了日常維護的工作量，工作效率隨之下降。（3）有電氣屏蔽和抗擾要求時，會增加設計難度和材料成本。

4 結語

通過模塊化設計方法在面板行業的應用，是符合國內和國外的設計發展趨勢的，在滿足客戶的要求的同時，可以有效的降低設備承制方的制造成本，增加企業效益。模塊化設計的方法可以應用到更多的設備制造設計領域，創造更多的效益價值。

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