[半导体封装行业ERP与MES融合初探] 半导体封装

　　摘要:以半导体封装行业为例,从客户需求、过程管控、质量、成本等四个方面,探讨了ERP和MES融合的必要性;并且分析了融合要必备的条件,智能化和数字化程度高的加工设备、完备的产品身份标识、功能完备的ERP系统、资金的支持四个方面。提出了系统融合的架构和设想,通过对ERP和MES系统现状分析,得出ERP和MES系统的融合是大势所趋。最后预测封装企业由于加工设备具有数字化、智能化程度较高的优势,必将会走在系统融合的前列。
　　关键字:半导体封装;ERP(企业资源计划);MES(制造执行系统);融合
　　
　　Exploration of ERP and MES Integration in Semiconductor Industry
　　
　　GUO Yan-bing,ZHOU Jun-de
　　(Tianshui Huatian Technology Co., ltd)
　　
　　Abstract: The semiconductor industry needs to take care of customer demand, process auditing, quality improving and cost reducing. The ERP and MES system are playing an important role in the above aspects. Due to the equipment’s intelligentization and digitalization, perfect identity, well-functioned ERP and capital support, the integration system between ERP and MES is necessary. This paper analyzes the necessary conditions of system integration and predicts the popularity of system integration in semi-conductor industry.
　　Key Words:Semi-conductor assembly;ERP: enterprise resources planning; MES(manufacturing execution system); integration
　　
　　1引言
　　
　　随着生产过程控制和信息技术的不断发展,利用信息化提升传统工业化水平已经成为工业企业尤其是规模生产企业发展的必然趋势。半导体封装企业作为我国21世纪的新兴产业,面对国内外激烈市场竞争,如何在竞争中求得生存和发展,必须采用高新技术来提升企业的核心能力,减低产品消耗。目前很多企业,在不同程度上开展了企业资源计划(Enterprise Resource Planning 简称ERP)管理等企业信息化建设。我们公司自主开发,实施了销售、采购、库存、工艺、现场数据收集、质量、设备等管理模块,解决了企业内部的资源的有效管理和有效利用等问题,并从中获益。
　　制造执行系统(Manufacturing Execution System,简称MES)是现代集成制造系统中制造管理自动化领域的一项重要技术,它定位于企业上层ERP与底层设备自动控制系统之间、面向车间工序作业层的管理系统,解决企业信息“闭环”问题,加强计划管理层与底层控制之间的沟通,起到了承上启下的作用。
　　封装行业的生产是以订单为导向的线性加工型作业方式,但是又存在产品种类多,加工工艺路线多样以及数量大、工期短等特性,作为日产量过千万的IC封装企业,如不考虑现场管理的信息化,生产将无法进行。虽然在我们在ERP实施时具备了PDM、MRP等功能,还引入了现场资料收集、设备管理和质量管理模块,可以基本能够满足生产管理和客户WIP查询的需求,但是一些基础数据都是通过条码技术人工采集,虽然可以得到较为准确的数据,但是存在数据的延时、人为因素较多和占用人力资源等问题。
　　ERP的含义很宽泛,现在论述它与MES的融合,特指传统意义上的ERP与信息化管理分支子系统的融合。以我的理解企业所有的活动都可以涵盖在ERP内。
　　
　　2 半导体封装行业
　　将ERP融合MES的必要性
　　
　　 2.1 客户的需求
　　 随着经济一体化进程的加快,作为二十一世纪经济发展驱动力之一的电子制造行业,竞争日趋激烈,关注的焦点已从产品质量,延伸到满足客户特性的要求。半导体封装作为电子产品制造产业的中段,在供应链上起着承前启后的环节。客户能将晶圆(wafer)交给封装厂代工,投单前都会进行严格的评审,经过工程批次的可靠性验证和小量生产,才会转入量产。因此客户更为重视对自己产品的跟踪和监控,他们一般都会要求实时了解自己的产品是在晶圆库、加工线、还是在成品库;在加工产品所处的状态是处于正常加工还是异常扣押;各工序的加工良率状况以及报废原因;预计的交货期在什么时候等等需求。以便更好的掌握产品的产出情况,为自己的客户及时、准确地提供产品供货信息,确保供应链不会断裂。
　　
　　 2.2 生产过程管控的需求
　　随着生产技术的发展,各种管理体系,如:ISO9000、TS16949等的引入,都强调对产品实现过程的监控,强调过程中的PDCA。过程控制也不仅仅局限在产品加工的过程,它涵盖了产品实现的整个阶段。
　　半导体封装行业对过程的控制更加严格,为了避免在大批量加工过程中出现严重的生产事故,每单产品都有严格准确的工艺路线、参数及QC Gate控制点;SPC的控制也引入其中,当产品出现某种趋势还没有造成报废时就要采取措施;以一个工单批次制定了的原材料消耗定额,核算物料的消耗的盈亏状况,就连产品的存贮都有明确的要求;为了提高效率,产品在各个工序的加工时间都作了明确的定义。但是以上的各项规定是否执行?结果如何?是否符合生产计划的节拍?解决这些问题的关键就在于能否将信息闭环反馈到ERP系统中,将现场作业信息实时反映到ERP系统中,为生产管理者及时采取措施提供数据支撑。如果没有这样的系统工具来参与半导体封装的生产,企业将很难进一步发展。
　　例如:现在存在问题较多的是用错材料、用错加工程序等。如果设定了产品的BOM,在现场以条码识别产品,并以加工数来领取原材料,就可以避免用错和浪费材料;如果加工设备可以直接调用ERP中设定好的工艺参数对应的文件,就可以避免用错程序导致的损失。
　　
　　 2.3 质量管控的需求
　　质量是过程的结果,质量是企业生存和发展的基础。半导体封装行业对质量的要求非常严格,从原材料进料检验到生产过程中的首检、巡检、按批检验、扣押、报废等现场作业质量活动,以及现场作业指导书等文件的版本控制,均要进行记录,对这些数据进行分析统计是后期持续改进的数据基础。如果这些信息的获取靠手工操作,基本是不能实现的。
　　
　　 2.4 成本管控的需求
　　成本的管控在封装企业来看,主要反映在材料的消耗、劳动效率和设备的驾动率上,如何降低直接、间接、辅助材料的消耗,考核劳动效率,提高设备的驾动率,没有现场执行系统,就无法统计到每个批次的物料消耗,员工的产量是否达到标准的UPH值?一定时间内的设备运行状况,那么就无法有针对性地进行改善、提高。
　　
　　3系统融合所需条件
　　
　　 3.1 智能化和数字化程度高的加工设备
　　随着技术的发展,加工设备不仅仅是产品实现的工具,同时也是信息采集的工具。需要加工设备具有状态标注字,能够体现设备运行状态,能够区分试机和产品加工,计数器要能识别出有效动作,能够将加工数量等信息通过数据通道流入ERP系统。没有这一数据通道,则会占用大量人力资源。
　　
　　 3.2 完备的产品身份标识
　　客户和企业的关注焦点是产品,产品身份的标识是MES系统和ERP系统融合的纽带,以产品身份标识在ERP系统中确定产品实现的过程以及记录产品实现过程中的数据;在MES系统中则是以产品身份标识,来监控产品是否执行了既定的工艺路线。如果产品的身份定义或标识不全面、唯一,会导致系统运行“两张皮”。
　　
　　 3.3功能完备的ERP系统
　　居于系统顶层的ERP系统是为MES设定规则,又要对MES系统采集来的数据进行分析统计。因此ERP系统应该有别于现在国内一些通用的系统,功能延伸至现场作业的人、机、料、法、环等,并为信息的流动,预留足够的输入、输出接口。同时还要是一个柔性防呆系统,能够应对各种变更。
　　
　　 3.4 资金支持
　　任何新技术、新设备和应用系统的开发和完善都离不开资金的保证,半导体封装行业ERP与MES融合也不例外,因此,资金投入的必要性就不言而喻了,这里不再赘述。
　　
　　4系统融合的构想
　　
　　通过对两个系统融合必要性和必备条件进行论述分析,那目前我们的信息化系统应该是什么样的架构呢?如下图:
　　处于顶层的ERP系统制定完整的计划,并发起一系列的加工任务,这些信息有些是直接进入MES软件系统,有些通过数据接口进入加工、检验设备,有些用于监控空凋、给水等动力系统;MES系统依靠条码技术等识别产品,确定产品需要经历的加工路线,需要什么原材料,需要多少,什么时间要;产品在加工线的停留是否超标准时间等等。最终将产品加工进度、物料消耗、质量、设备运行状况等信息反馈到ERP系统,给客户和管理者提供相关信息。
　　封装产品的加工一般要经历八个以上的工序,涉及到至少7种以上加工设备,由于目前还没有明确的行业标准,不同生产厂商同类型的设备,存在数据格式不统一,通信接口各异等问题。要完成数据的通信,就要解决设备与软件系统的接口问题,现在主要依靠一些做“中间件”的系统集成公司来进行接口整合,软、硬件投资规模较大,这也是很多公司由于资金等方面原因没能实现的。目前可以通过条码技术人工采集,用以识别产品、定位测试程序、检索物料等等,初步实现现场资料信息的收集和设备中工艺文档的查询。
　　最终设想是封装设备能制定统一的数据链标准,直接可以进行ERP到加工设备的数据通信。首先,可以解决用错加工程序和数据手工录入问题,当产品流动到某种设备时,设备通过条形码直接可以调用数据库中的加工程序,加工完成后将合格数、报废数、加工时间等所需数据直接汇聚到ERP系统中。其次,可以得到设备是处于故障维修、维护保养、停机待料等状态的明确信息,为精准的生产排程提供依据。再次,当环境中的温湿度、离子水、洁净度等超标时可以停止或提示停止相关设备的加工工作,避免废品的产生。
　　
　　5总结
　　
　　随着精益生产理念的引入以及节能降耗需要,随着客观条件的具备,能在很大程度上可以实现生产过程控制、管理和执行的协调一致,实时反映作业过程,为企业快速应变市场提供了一个有效控制的响应机制。企业原有的ERP系统与生产执行不直接关联或关联度不高,ERP管理数据与工序实时作业数据之间采用手工方式进行传递,信息自动化程度不高,大量手工操作和数据摆渡,降低了信息传递时效,不可避免产生管理漏洞和操作误差,不利于企业开展工业化和信息化的融合;不利于企业领导快速决策,导致了生产和管理信息之间的中间断层和隔离,管理者无法实时了解车间实际生产的动态信息,形成管理和生产各自的信息孤岛,因此ERP和MES系统的融合是大势所趋。
　　 目前,由于封装行业加工设备没有统一的数据链标准,在信息化建设方面存在一定的技术和资金瓶颈,随着系统装备的升级和改造,企业的现场作业管理必将实现信息化,通过系统融合,数据会无缝归集到决策层。封装企业由于具有加工设备具有数字化、智能化程度较高的优势,必将走在系统融合的前列。
　　封装行业的ERP系统将有别于传统意义上的ERP,功能会涵盖MRP、PLM、CAPP、MES等等子系统,组成一个有“大脑”的“神经”系统,向外拓展至客户、供应商管理等,向内渗透至人、机、料、法、环等,实现了企业资源的有效规划和有效利用。
　　
　　作者简介
　　郭雁冰,本科,2001年起从事半导体封装管理体系信息化整合项目管理工作。
　　周军德 ,毕业于天水师范学院,2002年起从事半导体封装测试行业ERP及相关软件的开发与实施。