Giải pháp của Advantech hỗ trợ giám sát thông số quy trình theo thời gian thực cho nhà máy sản xuất panel
12/04/2021
Giới thiệu
Steppers là thiết bị quan trọng giúp chuyển các mẫu mặt nạ lên đế thủy tinh trong quá trình quang khắc trong sản xuất panel và độ chính xác của các thông số quy trình có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Tuy nhiên, các steppers bị thay đổi tham số sau thời gian chạy kéo dài. Nếu không có hệ thống phản hồi thời gian thực để phản hồi các thông số quy trình, các nhà sản xuất sản xuất tấm nền không ngừng 24 giờ một ngày sẽ phải xử lý các vấn đề như sửa chữa lại các lỗi hoặc tạm dừng sản xuất để khắc phục sự cố.
Hơn nữa, mặc dù các stepper có thể được thiết lập với các dụng cụ đo để kiểm tra tín hiệu và thông số, nhưng các máy hiện sóng này chỉ có thể cung cấp dữ liệu dạng sóng dưới dạng hình ảnh, điều này không phù hợp cho người dùng trong việc phân tích thông số và tối ưu hóa quy trình. Nếu được lắp đặt rộng rãi trong các nhà máy chế tạo, các dụng cụ đo đắt tiền cũng sẽ làm tăng chi phí chế tạo lên rất nhiều.
Giải pháp của Advantech, hoàn chỉnh với phần mềm và phần cứng tích hợp, cung cấp khả năng giám sát thông số quy trình trong thời gian thực cho các stepper. Với thẻ thu thập dữ liệu chính xác, máy tính công nghiệp ổn định và phần mềm giám sát không cần mã hóa, các nhà sản xuất panel có thể cài đặt hệ thống giám sát thời gian thực với tỷ lệ hiệu suất/giá cao và tìm ra các biến thể thông số càng sớm càng tốt để cải thiện tỷ lệ năng suất sản phẩm và hiệu quả sản xuất.
Yêu cầu hệ thống
Để duy trì thị phần trong thị trường cạnh tranh, một tập đoàn sản xuất panel nổi tiếng đứng top 5 trên thế giới đã luôn nỗ lực cải thiện tỷ lệ năng suất sản phẩm trong khi vẫn kiểm soát được chi phí sản xuất. Gần đây, công ty đã nghĩ đến việc tối ưu hóa việc quản lý quy trình quang khắc để nâng cao khả năng cạnh tranh sản phẩm của họ.
Việc giám sát thông số các stepper của nhà sản xuất panel luôn có vấn đề về chênh lệch thời gian. Nguyên nhân chính là do thiết bị đo tín hiệu do nhà cung cấp stepper cung cấp có giá thành cao nên nhà máy chỉ lắp đặt một thiết bị đo duy nhất cho hàng chục thiết bị stepper của mình. Nhân viên chỉ điều chỉnh và giám sát các thông số khi thay đổi dây chuyền sản xuất cho các sản phẩm khác nhau.
Vì không có ai giám sát trong quá trình sản xuất, bất kỳ sự thay đổi thông số nào xảy ra trong thời gian đó thường sẽ bị bỏ qua cho đến khi kiểm tra thành phẩm hoặc bán thành phẩm. Kết quả là luôn có nhiều sản phẩm lỗi cần phải xử lý lại hoặc loại bỏ, làm tăng chi phí sản xuất. Danh tiếng của công ty thậm chí có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu việc giao hàng bị chậm trễ.
Do giá dụng cụ đo cao, nhà sản xuất panel đã quyết định mua phần mềm và phần cứng để tự xây dựng hệ thống giám sát thời gian thực nhằm giảm chi phí. Hệ thống nắm bắt các thông số chính ảnh hưởng đến quá trình thông qua các cảm biến bước và phát hiện ra các vấn đề biến đổi thông số sớm hơn bằng cách giám sát liên tục.
Mô tả hệ thống
Để đơn giản hóa quy trình mua hàng và đánh giá, đồng thời đảm bảo tính tương thích giữa phần mềm và phần cứng, công ty ưu tiên tìm kiếm một nhà cung cấp có khả năng cung cấp cả hai. Phần mềm / phần cứng được yêu cầu phải đáp ứng các tiêu chí sau:
- Phần mềm trực quan hóa dữ liệu đơn giản để hỗ trợ khối lượng công việc phát triển của nhà thiết kế hệ thống và đẩy nhanh quá trình thực hiện.
- Hiển thị dữ liệu đã chụp dưới dạng hình ảnh dạng sóng, với tất cả dữ liệu kênh trong cùng một hình.
- Cung cấp các chức năng cài đặt và gửi cảnh báo ngưỡng trên và ngưỡng dưới để thông báo ngay lập tức về bất kỳ thông số nào.
- Tải dữ liệu lên cơ sở dữ liệu hàng ngày để phân tích bởi các hệ thống IT cao hơn nhằm cải thiện quy trình sản xuất.
- Thẻ thu thập dữ liệu đa kênh để thu thập 40 tín hiệu từ mỗi stepper.
- Tốc độ thu thập 1.000S/s để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu.
- Máy tính công nghiệp nhỏ gọn để phù hợp với không gian lắp đặt tại chỗ hạn chế
Triển khai dự án
Advantech đã cung cấp ba sản phẩm (phần mềm giám sát tình trạng máy DAQNavi / MCM, thẻ PCI đầu vào analog số kênh cao PCI-1747U và máy tính công nghiệp không quạt MIC-7500) để đáp ứng các yêu cầu giám sát thời gian thực thông số quy trình của dự án.
Giải pháp hoạt động bằng cách lắp đặt máy tính công nghiệp MIC-7500, đã cài đặt DAQNavi / MCM và PCI-1747U, bên cạnh các stepper của dây chuyền sản xuất, nơi các tín hiệu cảm biến được thu thập nhanh chóng và liên tục. Dữ liệu được lưu trữ tạm thời trong máy tính và có thể được tải lên cơ sở dữ liệu hàng ngày khi cần thiết, nơi hệ thống quản lý quy trình của nhà máy có thể sử dụng dữ liệu đó để phân tích. Dữ liệu đã thu thập sẽ được tính toán và các thông số chính ảnh hưởng đến quá trình được hiển thị dưới dạng dạng sóng. Sau đó, người quản lý có thể so sánh dữ liệu với các giới hạn báo động đặt trước và tìm hiểu xem các thông số có dịch chuyển hay không, thông báo cho dây chuyền sản xuất để điều chỉnh kịp thời.
Sản phẩm cốt lõi của toàn bộ giải pháp là phần mềm DAQNavi / MCM, cho phép người dùng thu thập và phân tích tín hiệu cảm biến mà không cần mã hóa và hiển thị dữ liệu dưới dạng sóng động, giống như máy hiện sóng. Người dùng cũng có thể chọn cách trình bày dữ liệu trực quan hóa theo yêu cầu của riêng họ. Ví dụ, trong dự án này, tất cả dữ liệu kênh đều ở cùng một hình ảnh để dễ theo dõi. Ngoài ra, công cụ đo lường con trỏ có thể gắn nhãn các phép đo tại vị trí của con trỏ chuột, hỗ trợ người quản lý quan sát các thay đổi của tín hiệu.
Chức năng trích xuất tính năng của DAQNavi / MCM cung cấp các thuật toán xử lý trước dữ liệu khác nhau giúp chuyển số lượng lớn dữ liệu thành thông tin hữu ích. Ví dụ: dự án này yêu cầu giá trị tối đa, giá trị trung bình và giá trị nhỏ nhất để thiết lập giới hạn cảnh báo, nhưng các kỹ sư có thể dễ dàng hoàn thành điều này thông qua cấu hình phần mềm. Phần mềm cũng chủ động gửi đi các thông báo để thông báo cho người quản lý về những trường hợp bất thường xảy ra.
Bên cạnh dữ liệu trực quan, DAQNavi / MCM cung cấp các chức năng hiển thị lưu trữ, tìm kiếm, so sánh và phát lại dữ liệu để hỗ trợ phân tích tối ưu hóa quy trình. Chức năng diễn giải cho phép người dùng lập trình các biểu thức logic đơn giản để đưa ra quyết định sâu hơn với các giá trị riêng được trích xuất.
Về phần cứng, 64 kênh được cung cấp bởi PCI-1747U-AE là quá đủ để thu thập 40 tín hiệu trong dự án này. Tốc độ lấy mẫu lên đến 250 kS / s cũng tạo ra các dạng sóng chính xác hơn và giảm biến dạng. MIC-7500 có bộ vi xử lý hiệu suất cao cung cấp hiệu suất tính toán mạnh mẽ. Thiết kế nhỏ gọn của nó chiếm ít diện tích, giúp dễ dàng lắp đặt ở những nơi có không gian hạn chế. Các công nghệ i-Modules và iDoor của Advantech được hỗ trợ để mở rộng giao diện I/O linh hoạt. Trong dự án này, mô-đun MIC-75M11 đã được chọn để bổ sung các khe cắm PCI để lắp thẻ ghi dữ liệu.
- DAQNavi / MCM: Phần mềm giám sát tình trạng máy
- PCI-1747U: 250 kS / s, 16-bit, 64-ch Analog Input Universal PCI Card
- MIC-7500: Hệ thống máy tính công nghiệp không quạt nhỏ gọn với bộ vi xử lý Intel Core i thế hệ thứ 6
Sơ đồ hệ thống
Kết luận
Các nhà sản xuất panel phải cẩn thận trong việc lựa chọn các giải pháp khi triển khai các hệ thống giám sát thời gian thực để cải tiến quản lý quy trình. Nếu các sản phẩm phần mềm và phần cứng được mua từ các nhà cung cấp khác nhau, thì sẽ cần thêm thời gian thực hiện cho các bài kiểm tra tính tương thích. Ngoài ra, ngay cả sau khi thực hiện, việc làm rõ trách nhiệm giải trình giữa các nhà cung cấp sẽ rất khó khăn nếu các vấn đề hệ thống phát sinh trong tương lai.
Giải pháp giám sát thời gian thực của Advantech dành cho các stepper của nhà máy sản xuất panel là một giải pháp toàn diện với hiệu quả cao, cung cấp tất cả phần mềm và phần cứng cần thiết từ thu thập tín hiệu cơ bản đến tính toán và tải lên dữ liệu. Không chỉ bắt tín hiệu chính xác, dự án có thể được thiết lập trong thời gian ngắn chỉ với vài bước với phần mềm DAQNavi / MCM tiện lợi và dễ dàng áp dụng cho các thiết bị khác để triển khai hàng loạt.
Sau khi hoàn thành giai đoạn chứng minh khái niệm (Proof-of-Concept), khách hàng của dự án đã triển khai giải pháp của Advantech cho tất cả các khu vực quang khắc và thậm chí nhân bản ứng dụng này trong ba nhà máy sản xuất panel của họ trên khắp Đài Loan. Với việc giám sát và quản lý thông số quá trình quang khắc theo thời gian thực, năng suất và hiệu quả sản xuất panel đã tăng lên đáng kể.
-25/MIC-7700_0120250724201330.png)
