半导体行业MES系统软件

半导体行业MES系统软件

半导体光电子器件主要包括发光二极管(LED)、激光器(LD)、电荷耦合器件(CCD)、太阳能电池以及光电探测器等。随着技术的进步，半导体光电子器件已经广泛应用于机械加工、光纤通信、冶金化工、医疗保健、建筑景观、国防工业以及节能环保等各个领域，在当今的信息化社会里起着无法替代的重要作用，形成了一个光电子产业。

光电子元器件的生产过程是一个典型的离散制造生产过程，具有批量不等、周期较短、产率波动、质检苛刻、个性需求等特点。由于系统的特殊性，上层企业资源计划系统ERP(Enterprise Resources Planning) 与底层基础自动化系统PCS(Process Control System)存在沟通不畅，当生产中出现扰动时，信息得不到及时反馈，具体功能不能在控制层执行;另外生产中的产品数据、工艺调整、排班调度等都由人工操作，大大地降低了效率和管理水平。制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem) MES系统就是在这样的背景需求下应运而生。美国先进制造研究机构(AdvancedManufacturing Research，AMR)提出了制造行业的ERP/MES系统软件/PCS三层企业集成模型。

MES系统是位于ERP与PCS之间的信息管理系统，起到了承上启下的桥梁作用，填补了上下两层之间信息沟通的鸿沟，主要负责生产管理和调度执行，通过控制包括物料、设备、人员、流程和环境在内的所有资源来提高竞争力。企业接到订单后MES系统可以对生产过程进行优化管理，保证及时交货，提高生产回报率；有不确定情况发生时，MES系统软件能够及时响应，根据具体情况对异常情况进行处理，保证生产连续进行。MES系统的双向通讯极大地提高了生产指令下达的准确及时性，增强了企业生产力。

随着全球经济的一体化，半导体光电子企业如果要在激烈的市场竞争中立足，就必须提高自身适应能力，满足客户瞬息万变的需求，所以建立一个完整的MES系统，提高信息沟通能力，是企业发展的必要条件，也受到业界越来越广泛的关注。

1、应用现状

MES系统产品主要分为三类，分别是软件供应商提供、企业自主开发、企业与科研院所共同开发。而按照行业来划分，主要分为半导体、电子、航空、汽车、石化、冶金、烟草等行业，迄今为止，还没有一套MES系统软件产品能够适应于所有领域。与流程工业以及半导体行业完善的MES系统软件体系相比，半导体光电子行业的MES系统软件研究起步较晚，针对这一行业生产特点的成熟软件比较少，很多中小企业自己开发系统进行生产管理，没有统一标准在一定程度上制约了行业的发展

1.1 软件应用

目前市场上成熟的MES系统产品都是针对硅片生产，如IBM公司的SIView，AppliedMaterials公司的FAB30、WorkStream、PROMIS和FactoryWorks，以上MES 系统软件产品都不能直接用于光电子器件生产，因此涌现了一批新生套件，推动了光电子器件的生产信息化。

我国光电子器件MES系统起步较晚，有代表性的公司包括巴陆科技MES系统软件、奥比特OrBit-MES系统软件等。OrBit-MES系统软件构建于中国自有知识产权的基础业务平台之上，基于MES系统软件A/ISA-S95标准，通过批次过程控制，将同步数据采集技术应用于企业内部物流的全线追溯、制造工程配置、生产及品质过程控制，填补了生产现场到ERP 间的信息鸿沟。OrBit-MES系统软件的实施为光电元器件制造商NewFocus提升了企

业的管理水平，同时该产品也应用到了太阳能行业如BP太阳能等。由于实施对象数量不多，许多企业担心国内MES系统软件产品的性能，于是有了在已有系统的基础上进行二次实施开发的方式。

此类MES系统软件应用的典型包括日银(IMP)、上海新进半导体(SBCD)等公司，由于公司规模比较大，需求很明确，市场上的软件不适合其生产特点并且价格昂贵，因此IT部门自主研发了MES系统软件。这种做法的好处在于MES系统软件上线后非常符合实际需求，维护、升级、拓展容易，缺点在于要投入大量的人力和时间，平均耗时在一年以上。

1.2 半导体光电子器件生产特点

与传统的半导体生产相比，半导体光电子器件的生产有以下特征：

1)规模小。由于全球对光电子器件的需求量一定，与半导体生产线相比，光电子器件规模较小，同类型的机台数量少，一旦某台机台故障，将有可能造成整条生产线停产，造成很大损失，因此对设备的维护、定期保养很重要。

2)周期短。硅片在生产线上的平均加工周期为十几天到几十天，典型的加工流程需要几百步，而光电子器件生产周期为两天到三天，典型的加工流程几十步，这就要求生产调度有一定的灵活性，短时间内能够调整从而指导生产。

3)半自动。半导体生产多为全自动，通过一段时间的生产可以统计分析出不同设备、不同产品的良率，而光电子器件存在大量的手工作业，影响产品良率的稳定并进一步造成库存压力，因此MES系统软件要能够合理安排作业人员，并充分考虑库存量。

4)多批次。半导体为大批量生产，一个订单的数量巨大，而光电子器件多为小批量，针对客户的特殊需求，产出特定的功率、波长的产品，这就使得设备在生产中频繁调整参数，因此投料控制极为重要。

5)非标准。半导体各产品用料可依据经验，而光电子器件涉及到非标夹具，导致lead-time各不相同，因此MES系统软件对这种辅助资源调度要做到合理的控制和优化。

1.3 MES系统功能模块

如果说生产流程是正向的物流，那么MES系统可实现反馈信息流。一个合适的MES系统软件上线，对于半导体光电子器件制造会产生很大的改善与帮助，这就需要MES系统软件在现场监控、计划规划和数据管理三方面起到推动作用。

1.3.1 现场监控

MES系统要能够覆盖到整个工作流，按照实际情况记录每一步动作的数据，显示设备工作状态，使得管理人员更加容易的控制生产。同时，MES系统对各项使用条件、参数应具有指导提醒作用，并对过程参数监控，实现无纸化操作，起到减少错误、节约时间的作用。

1.3.2 计划规划

通过MES系统软件，管理者可以全面的掌握在制品情况，了解库存信息，处理异常工况;当顾客需求变化时快速反应，辅助及时调整生产规划，改善作业绩效。

1.3.3 数据管理