自動物料搬運系統(tǒng)設(shè)計注意事項

劉電波

摘? 要：該文結(jié)合自己多年的實際經(jīng)驗從自動物料輸運系統(tǒng)的設(shè)計制造、控制、新技術(shù)應(yīng)用、邏輯軟件等方面引出解決高世代面板企業(yè)甚或半導(dǎo)體企業(yè)在生產(chǎn)過程中提高卡匣搬送的準確度和搬送效率，減少IDEL TIME，減少MO（Miss Operation），優(yōu)化結(jié)構(gòu)的方法。同時給正在建廠技術(shù)交流或在力于在高世代基板自動物料輸運系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)開發(fā)的國內(nèi)相關(guān)廠商提供借鑒，少走些彎路。

關(guān)鍵詞：自動物料搬運系統(tǒng)? IDEL TIME? MO? RM? FFU? MTC? 稼動率? MCS? MES

中圖分類號：TP241 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（c）-0010-02

自動物料輸運系統(tǒng)是最新的存儲技術(shù)，它集機械、電子、通信、網(wǎng)路、計算機、傳感器和自動控制技術(shù)于一體，業(yè)內(nèi)著名的自動物料輸運系統(tǒng)廠商有日本大福、村田、韓國新盛、SFA等。通過該研究，解決高世代面板企業(yè)甚或半導(dǎo)體企業(yè)在生產(chǎn)過程中提高卡匣的準確度和搬送效率，減少IDEL TIME，減少MO（Miss Operation）;對于設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，希望能夠提供些有益的提示，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，少走些彎路。該文結(jié)合自己多年的實際經(jīng)驗從自動物料輸運系統(tǒng)的設(shè)計制造、控制、新技術(shù)應(yīng)用、邏輯軟件等方面闡述自動物料輸運系統(tǒng)廠家和面板行業(yè)/半導(dǎo)體行業(yè)用戶間的技術(shù)要求，希望對致力于在高世代基板自動物料輸運系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)開發(fā)的廠商有所幫助。

1? 自動物料搬運系統(tǒng)硬件設(shè)計注意事項

自動物料輸運系統(tǒng)工作在高潔凈環(huán)境中，對廠氣流的流動與換氣量、氣流循環(huán)方式的設(shè)計、自身潔凈度維持等都有極高要求等等，這是設(shè)計的基本條件這里不再論述，該文著重點在提升效能和可維護方面。

自動物料輸運系統(tǒng)，它主要為RM，也叫堆垛機，和兩邊儲位及潔凈系統(tǒng)組成。為了提高性價比一般設(shè)計成雙RM形式，2臺車分工協(xié)作，這就引出第一個問題：雙RM控制。

堆垛機（RM）是自動物料輸運系統(tǒng)的核心，雙堆垛機的控制又是核心中的核心，如果控制不好容易出現(xiàn)機臺相撞的嚴重事故，同時又不能太過于小心從而影響到搬送效率，這就需要很好地去平衡。同一條軌道上設(shè)置有2臺堆垛機（RM）在卡匣搬運過程中為了防止相撞且提高機臺的搬送效率，提出了安全距離的概念：在2臺堆垛機上設(shè)置對照距離傳感器，設(shè)置安全距離，安全距離位置設(shè)置得當就可以均分2臺堆垛機（RM）的運力，平衡好解決效率與安全的關(guān)系。

隨著液晶面板行業(yè)的迅速發(fā)展，處理的基板尺寸從早期的1代線發(fā)展到現(xiàn)在的10.5（11）代線，處理的基板尺寸也從以前長寬300mm到現(xiàn)在超過3m，厚度越來越薄……如果卡匣放置偏位損失會很大，這就對RM放置精度提出了更高要求。

針對以上，我們做以下對應(yīng)：在堆垛機（RM）的手臂上設(shè)置檢測位置的3種測距傳感器。RM取到卡匣后及時通過手臂上的感應(yīng)器進行位置測量，計算出卡匣在手臂上的誤差量，手臂往下游放置卡匣時通過伺服系統(tǒng)反向進行補正消除誤差，此計算因在搬送途中進行故不會影響搬送效率。

存儲高世代基板的卡匣重量一般超過2t，堆垛機（RM）走行速度達到3.5m/s。堆垛機（RM）取到卡匣在加減速時會造成卡匣晃動，特別是啟動和停止時里面基板存在破片風(fēng)險，針對此問題我們在設(shè)計時就考慮到晃動抑制問題。在此引入加加速度和減減速度概念，對加速度和減速度進行動態(tài)控制，很好地解決了卡匣內(nèi)破片的問題。

隨著基板尺寸越來越大，異常導(dǎo)致的損失也會越來越大，這就要求我們能準確分析基板破片原因，采取及時對策。針對這問題我們在自動物料搬運系統(tǒng)兩端和RM兩側(cè)加裝CCD錄像設(shè)備并可保存特定時間方便追溯。這樣基板破片后查看視頻基本可找到原因，連上下游EQ破片也能看到，這就是可視化管理。

自動物料輸運系統(tǒng)是高潔凈度系統(tǒng)，最怕灰塵，我們在系統(tǒng)中設(shè)計自動灰塵檢測裝置（MTC）。灰塵、氣流、震動等測量裝置安裝到卡匣上組成MTC，根據(jù)上位系統(tǒng)設(shè)定，定時、定路徑、定位置測量數(shù)據(jù)并自動上傳保存以備分析。我們可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)判定是否設(shè)備需要清潔保養(yǎng)，根據(jù)震動數(shù)據(jù)履歷我們可以分析到設(shè)備將要可能出現(xiàn)的故障，及時消滅在萌芽狀態(tài)。提高設(shè)備稼動率。

隨著面板世代線的提高，面板越來越大，堆垛機（RM）也越來越大走行距離變長，8代以上工廠走行達到200m，最大的摩擦源是供給RM高速運轉(zhuǎn)的電源及配線，同時也對傳統(tǒng)的坦克鏈電纜供電是嚴峻的挑戰(zhàn)，電纜移動越長，斷線等損壞的幾率越大。對此，我們研究氣隙變壓器原理使堆垛機（RM）與供電電源不用電纜相連，不接觸。RM通過勵磁線圈取電，解決了摩擦產(chǎn)塵問題和坦克鏈電纜會斷裂問題，為RM長壽命運行提供保障。

2? 自動物料搬運系統(tǒng)軟件設(shè)計注意事項

自動物料輸運系統(tǒng)的大腦就是MCS物料控制系統(tǒng)：在液晶工廠，配置于上層管理系統(tǒng)（MES）與自動物料輸運系統(tǒng)搬送設(shè)備Controller之間，把從上位得到的搬送指令分割為以搬送設(shè)備為控制單位的子命令，并考慮搬送設(shè)備的狀態(tài)來選擇最適當?shù)陌崴驮O(shè)備進行搬送。

大數(shù)據(jù)分析功能：MCS要有強大的服務(wù)器與內(nèi)存，在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中按一定的規(guī)則不斷存儲整個系統(tǒng)的參數(shù)與數(shù)據(jù)，作為用戶的我們可以根據(jù)自己的需求設(shè)置。我們可以客制化監(jiān)控目標（OS、數(shù)據(jù)庫等）收集到的數(shù)據(jù)存儲在監(jiān)控系統(tǒng)積累成歷史數(shù)據(jù)，同時我們可以在監(jiān)控系統(tǒng)中根據(jù)需要設(shè)置不同的闕值進行篩選我們需要的數(shù)據(jù)即向客戶提供服務(wù)。

可以實現(xiàn)更有效率的搬送：通過控制信號控制單一路徑的卡匣數(shù)量，根據(jù)控制邏輯關(guān)系提前或另外規(guī)劃路徑可以實現(xiàn)卡匣在整個系統(tǒng)內(nèi)的有序流動。

通過系統(tǒng)的控制邏輯提前將相關(guān)制程卡匣就近放到棚位zone區(qū)，制程機臺需要卡匣時就可就近搬送，節(jié)省遠程搬送時間，如必須從遠處搬送則可自動調(diào)整搬送動作的優(yōu)先權(quán)，其他搬送指令會讓路。

特殊需求的制程機臺（有時間限制）通過MES系統(tǒng)預(yù)估自動物料輸運系統(tǒng)以指定時間到達的搬送方式縮短制程機臺的待機時間;從制程機臺的搬送指令在自動物料輸運系統(tǒng)中優(yōu)先執(zhí)行，提高效率。

因為設(shè)有備用群組，在工廠運轉(zhuǎn)中即使系統(tǒng)控制硬件宕機的情況下可以自動切換到備用群組;因系統(tǒng)設(shè)計為冗余結(jié)構(gòu)，檢測到故障時冗余模組會自動啟動;在數(shù)據(jù)庫宕機的情況下，系統(tǒng)可以使用內(nèi)存處理數(shù)據(jù)，待數(shù)據(jù)庫回復(fù)后自動拷貝到數(shù)據(jù)庫中。

為了節(jié)省人力和實現(xiàn)自動化，軟件設(shè)有狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序）異常時并可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到客戶指定終端，告用戶當問題發(fā)生時應(yīng)當怎么處理。通過收集的大數(shù)據(jù)可在發(fā)生故障前檢知實現(xiàn)預(yù)防保養(yǎng)。在系統(tǒng)更新時不需要停止軟件實現(xiàn)無停止情況下更新程序功能。

3? 結(jié)語

自動物料輸運系統(tǒng)是一個復(fù)雜的自動化程度很高的調(diào)度用設(shè)備，近期液晶面板和半導(dǎo)體行業(yè)對自動物料輸運系統(tǒng)的要求越來越高，針對這一市場國內(nèi)的廠商研究力度也在不斷深入。該文只是結(jié)合自己的工作實際和目前世界上領(lǐng)先的自動物料輸運系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品與之使用新技術(shù)方面做個敘述，希望此文可以給正在建廠技術(shù)交流或踏入或在此行業(yè)打拼的國內(nèi)相關(guān)廠商提供借鑒。

參考文獻

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