一、案例简介

云南鑫耀半导体材料有限公司（以下简称“云南鑫耀半导体材料”）单晶炉集中采集集控系统是解决半导体单晶生长过程中对所有单晶炉温度、环境参数进行的严格集中监控，实现数据化、实时化、场景化、可追溯化管理。按照车间地域分界使用工业以太网协议进行组网通信，所有设备的数据都集中采集存储到指定核心交换机中，对接MES+ERP系统平台、智慧监控平台，推动企业半导体材料统计控制数字化转型。

二、总体规划

采用工业以太网将所有设备间通讯进行连接，在网络硬件系统中，按照设备所在区域产品不同，集中组网采集、分类展示。一是分别设计现场客户端操作员站，可以直观观测到本工艺段所有设备实时状态数据、曲线趋势报表。二是合工艺要求，对相关重要工艺点进行报警。三是实时监控各设备温度状态及相关工艺段曲线变化情况，减少传统的来回巡检、来回调整的时间间隔，实现多人管控监控运行。四是数据采集后，采用标准采集软件IOServer，与前端数据展示平台scada进行模块化连接，实现数据实时存入相关数据库，并同步服务于MES系统Scada系统。

   通过该项目实施，实现半导体材料核心单晶生长过程数据化、实时化、场景化、可追溯化管理。

图1 单晶炉集中采集集控系统框图

三、具体举措

图2 MES+ERP系统框架图

一是生产设备自动化。通过引入机器人，提高生产效率，降低人为流动给洁净空间造成的污染，提高产品质量。

二是建设ERP系统。实现生产订单（研发）导入，生产任务管理、供应商管理、物料平衡管理、订单过程跟踪管理、产品出入库管理等。

三是建设MES系统。实现生产制造过程中人员、设备、材料（物料）、作业方法、环境的管控及分析，重点是来料质量管控、过程工艺质量管控分析、设备管控、操作人员管理、生产制造环境管理等。

四是单晶炉集中采集集控系统。实现半导体材料核心单晶生长过程数据化、实时化、场景化、可追溯化管理。

五是厂务在线监控系统。厂务指标的实时监控，超规报警，提升厂务系统异常处理响应速度。

六是引入俄罗斯CGSIM单晶数值模拟软件，实现高压高温不可视单晶生长环境下热场、流场等数值模拟，提高研发效率。

四、工作成效

一是通过生产设备自动化，引入机器人，降低人为流动给洁净空间造成的污染，提高产品质量，生产效率提高8%～12%。同时降低人力成本，每班组人员可减少50%以上，减少清洗人员个体对产品带来的影响，保证产品一致性和稳定性。

二是通过建设ERP系统，实现生产订单（研发）导入，生产任务管理、供应商管理、物料平衡管理、订单过程跟踪管理、产品出入库线上管理，生产管理效率提高10%～15%。

三是通过建设MES系统，实现生产制造过程的人、机、料、法、环管控及分析，单晶生长合格率提高5%～8%，后成品加工段合格率提高3%～5%。

四是通过单晶炉集中采集集控系统，实现半导体材料核心单晶生长过程数据化、实时化、场景化、可追溯化管理，通过大数据对比对工艺过程进行优化，数据自动采集率达92%～95%。

五是通过厂务在线监控系统，实现厂务指标的实时监控，减少人员巡检频次，避免监控盲区，提升厂务系统异常处理响应速度。