Anlagenbediener, Produktionsleiter und Prozessingenieure sind nur allzu vertraut mit den Herausforderungen, die ein gut ausgeführter Produktfluss mit sich bringt. Das Manufacturing Execution System (MES) deckt viele Aspekte der Ausführung des Produktflusses ab und ist in vielen Fabriken von entscheidender Bedeutung. Rezeptverwaltungsfunktionen wie das Management von Rezeptkörpern und die Versionsverfolgung oder das Herunterladen und Auswählen von Rezepten auf Anlagenebene stehen aber möglicherweise nicht zur Verfügung. Ohne diese Funktionen wird die Rezeptverwaltung zu einer komplexen Aufgabe für das Personal in der Fertigung. Aus diesem Grund sind Hersteller auf der Suche nach automatisierten Rezeptverwaltungslösungen, um Effizienz, Genauigkeit und die Fähigkeit zur Prozesskontrolle zu verbessern. Dies gilt insbesondere für Halbleiterfabriken, in denen die Integrität und Vertraulichkeit der Rezepte von größter Bedeutung ist und die Rezeptdaten zur Nachvollziehbarkeit erfasst werden müssen, um die Qualitätsanforderungen zu erfüllen.
Was ist Rezeptverwaltung?
Bevor wir näher darauf eingehen, sollten wir kurz einige Begriffe und logistische Abläufe im Zusammenhang mit der Rezeptverwaltung definieren. Der Produktionsauftrag für ein bestimmtes Produkt beinhaltet, dass dieses Produkt auf der Grundlage einer Reihe von Prozessschritten oder eines „Produktflusses“ hergestellt wird. Jeder Prozessschritt innerhalb des Produktflusses ist einer bestimmten Maschine zugewiesen und mit einer Anweisungsliste oder einem „Rezept“ verbunden, der die anlagenspezifischen Einstellungen des Verarbeitungsprogramms für das Produkt enthält. Zu Beginn eines Prozessschrittes wird das zu verarbeitende Produkt identifiziert und die Anlage gemäß den Rezeptspezifikationen für diese Anlage und das Produkt (wie Temperatur, Druck, Verarbeitungszeit usw.) eingestellt. Das Produkt wird dann in die Anlage eingelegt, verarbeitet und in die Warteschlange für den nächsten Prozessschritt gestellt.
Vorteile
Rezeptmanagementsysteme machen die Arbeit von Anlagenbedienern, Produktionsleitern und Prozessingenieuren durch die folgenden Fähigkeiten einfacher, effizienter und weniger fehleranfällig:
Vorteile
Automatische Rezeptauswahl
Reduzierte Anforderungen an die Einrichtung der Anlagen
Zentrale Speicherung und Verwaltung von Rezeptkörpern
Vereinfachte Rezeptpflege
Automatisiertes und digitalisiertes Qualitätsmanagement
Fehlverarbeitungen ausschließen
Rezeptverwaltungssysteme automatisieren den Prozess der Rezeptauswahl und eliminieren damit die Möglichkeit von Fehlverarbeitungen im Zusammenhang mit der Rezeptauswahl.
Rezeptverwaltungssysteme sind in der Lage, das richtige Rezept für die Verarbeitung von Material auf folgender Grundlage zu ermitteln:
- Anlagentyp
- Verarbeitungskontext
- Anlagenkapazität
Fortgeschrittene Rezeptverwaltungslösungen können Daten zur Anlagenkapazität zusammen mit Verarbeitungsregeln integrieren, um sicherzustellen, dass selbst Anlagen mit eingeschränkter Leistungsfähigkeit mit maximaler Kapazität arbeiten. Nehmen wir zum Beispiel eine Mehrkammer-Anlage, bei dem eine Kammer nicht oder nur eingeschränkt funktionsfähig ist. Anstatt die gesamte Anlage als unbrauchbar einzustufen, können Rezeptanpassungen die Auslastung der verbleibenden funktionsfähigen Kammern sowie der Kammern mit eingeschränkter Funktionalität maximieren.
Erhöhung von Ertrag und Qualität
Rezeptmanagementsysteme können Informationen aus fortschrittlichen Prozesssteuerungssystemen (APC) nutzen, um die Möglichkeiten für automatische Prozessanpassungen in Echtzeit zu optimieren. Dies geschieht auf der Grundlage des Produktergebnisses in einem bestimmten Stadium, um die Produktqualität zu verbessern und den Ertrag zu steigern.
Steigerung der Anlagenauslastung und des Durchsatzes
Rezeptmanagementsysteme (RMS) verwenden Regeln, um das unter den gegebenen Umständen am besten geeignete Rezept zu ermitteln. Ein Beispiel sind Rezeptgruppen, die in der Reihenfolge ähnliche Verarbeitungsanforderungen haben und mit deren Hilfe Zwischenschritte bei der Anlagenkonditionierung vermieden werden. In Verbindung mit Event-Driven Dispatching Systemen erzielen Hersteller den größten Erfolge in Form von reduzierten Rüstzeiten, maximierter Anlagenauslastung und erhöhtem Durchsatz.
Verbesserung des Qualitätsmanagements
Das Qualitätsmanagement soll sicherstellen, dass jedes in der Produktion verwendete Rezept ordnungsgemäß getestet, geprüft und genehmigt wurde. Werden diese Maßnahmen manuell durchgeführt, können sie zeitaufwändig und mühsam sein. Rezeptverwaltungssysteme automatisieren und digitalisieren den Aufwand für die Rezeptversionierung und die Dokumentation der Prozesse für Rezeptprüfung und -genehmigung.
Vereinfachung der Rezeptpflege
Die Rezeptpflege wird mit einem Rezeptmanagementsystem durch Parametrisierung und zentralisierte Rezeptspeicherung vereinfacht.
Rezeptparametrisierung
Produktvariationen sind in der Fertigung häufig anzutreffen und führen oft dazu, dass mehrere Rezepte erstellt werden müssen. Ein alternativer Ansatz, bei dem ein Rezeptverwaltungssystem zum Einsatz kommt, sieht wie folgt aus: die Gesamtzahl der Rezepte wird auf eine kleine Anzahl von Basisproduktrezepten mit Parametern reduziert, bei denen es möglich ist Werte einzugeben, um die gewünschte Rezeptvariation für ein bestimmtes Produkt zu erreichen. Der Vorteil? Es muss nur ein Rezept für ein bestimmtes Produkt gepflegt werden, so dass Rezeptänderungen leicht möglich sind.
Zentrale Rezeptspeicherung
Die zentrale Rezeptspeicherung bietet den Produktionsanlagen globalen Zugriff auf die Rezepte. Ein bekanntes Szenario in der Produktion ist der Aufwand für die Änderung und/oder Pflege von Rezepten, wenn mehr als ein Gerät auf lokal gespeicherte Rezepte zugreift. Dadurch muss die Rezeptpflege an jedem Gerät einzeln durchgeführt werden. Durch die globale Zugänglichkeit entfällt die mühsame Aufgabe der lokalen Rezeptpflege.
Funktionen
Die Funktionen eines automatisierten Rezeptmanagementsystems (RMS) reichen von einfachen bis hin zu hochentwickelten Funktionen und sind je nach den Anforderungen des Herstellers anpassbar. Neben der Automatisierung der Rezeptauswahl erfüllen RMS die folgenden Funktionen:
- Kontrolle und Dokumentation von Rezeptänderungen
- Verwaltung von Zustand und Version der Rezepte
- Verwaltung von Benutzerrechten
Rezeptstatus und Versionskontrollen
Die Komplexität der Rezeptverwaltung steigt mit zunehmender Komplexität der Rezepte selbst und/oder wenn Rezeptänderungen auftreten. Zum Beispiel fordern bei der Ausführung eines Produktflusses bestimmte Prozessschritte eine Qualitätsbewertung. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Bewertung können Rezeptanpassungen erforderlich sein. Die automatisierte Rezeptverwaltung stellt sicher, dass die neue Rezeptversion aktiv wird, sobald die Rezeptanpassungen vorgenommen und genehmigt worden sind. Das aktive Rezept, gemeinhin als das „Goldene Rezept“ bezeichnet, wird dann für alle nachfolgenden Produktflüsse in diesem Prozessschritt verwendet.
Umgekehrt kann es auch passieren, dass eine bestimmte Rezeptversion eine hohe Menge an Ausschuss produziert und nicht mehr verwendet werden sollte. Ein automatisiertes RMS, das in die Produktionsanlagen und das MES integriert ist, gewährleistet, dass nur das richtige Rezept für das zu verarbeitende Material auf einer bestimmten Anlage verwendet wird. Obwohl es sich hierbei um einige sehr einfache Beispiele handelt, erkennt man dennoch den Wert einer automatisierten Handhabung von Rezeptversionierung und -validierung.
Benutzerberechtigungsverwaltung
Die Festlegung von Benutzerrechten ist ein wichtiger Aspekt der Rezeptverwaltung. Es können Benutzergruppen mit der Berechtigung zum Hinzufügen, Ändern und Definieren von goldenen Rezepten erstellt werden. Gleichzeitig haben andere Benutzer nur die Berechtigung zum Anzeigen von Rezepten und zum Auswählen von genehmigten oder goldenen Rezepten. Die Festlegung von Benutzerrechten verhindert unbeabsichtigte und/oder nicht autorisierte Änderungen von Rezepten und bietet eine Kontrollebene, die sicherstellt, dass nur goldene Rezepte ausgewählt werden.
Betrachtungen
Automatisierte Rezeptverwaltungssysteme ermöglichen fortgeschrittene Features und Funktionen, die von der vorhandenen Automatisierungsinfrastruktur abhängig sind. Ihre Produktionsumgebung sollte mindestens über die folgenden Systeme verfügen, bevor Sie ein RMS mit den oben beschriebenen Merkmalen einführen:
Sollten die Anforderungen Ihrer Fabrik nicht so komplex sein, kann eine weniger ausgefeilte, abgespeckte RMS-Lösung implementiert werden. Diese bietet Rezeptauswahl, Versionsmanagement und andere Funktionen nach Bedarf und wird von der vorhandenen Soft- und Hardware in der Fertigung unterstützt. Wie bei allen Bemühungen um die digitale Transformation ist es wichtig, die kurz- und langfristigen Anforderungen an Ihre Produktionsumgebung sorgfältig zu prüfen und dann die am besten geeignete Lösung auszuwählen.
Die Rolle von SYSTEMA
Seit 30 Jahren entwickelt und implementiert SYSTEMA Lösungen, die speziell auf die Anforderungen von Halbleiterherstellern zugeschnitten sind. SYSTEMA bietet auch maßgeschneiderte Rezeptmanagement-Lösungen für die Halbleiterindustrie, die eng mit der SYSTEMA Equipment Integration & Automation Suite (EI Suite) verbunden sind.