一、项目建设情况介绍
***（因与客户签订了保密协议，故用*号代替客户名称）半导体生产企业是目前中国最大的半导体硅材料生产基地之一，大规模生产集成电路级硅抛光片，其生产规模和技术水平、管理水平目前在国际、国内同类产品中处于领先地位，为积极响应我国“中国制造2025”战略重点——“芯片国产化”大战略实施，突破高端芯片制造技术壁垒，重点推进打造“自主可控+工业互联+智能制造”的芯片制造数字化工厂，实现世界先进半导体供应商定位成为该企业近年的战略愿景。
在此背景下，企业根据生产业务要求，进行MES系统的建设，覆盖单晶区域、切磨区域、抛光区域、洁净区域整个生产流程的关键业务、生产设备、检测设备、机器人识别系统等，建立管理业务、生产业务、物流业务全网管控系统，将生产现场设备的状态信息、加工参数、人员信息、物料信息、计划执行情况、异常事件等生产状态在安灯系统中直观展现，管理人员通过车间监控大屏、PC终端可以一目了然地获取工厂生产运行情况，提高生产过程透明度。
二、项目实施方案/技术路线
2.1总体架构
（1）在“工业4.0”及“中国制造2025”的推进下，结合我司在半导体行业积累的深厚知识体系，为企业设计自动化、数字化、智能化的数字化工厂智能平台，助力企业打造核心智能制造能力。
图1 系统总体架构
（2）既支持集团集中部署、各分工厂分布式应用，又支持分工厂独立部署等多种灵活部署架构，形成对各分厂生产的实时监控和数据采集，集团对海量生产数据的大数据分析、决策管理。
图2 系统网络架构
（3）提供丰富的集成接口供外部系统连接集成使用，支持OPC 、TIA、OAG、S95/B2MML等行业标准协议，使用可扩展标记语言，实现企业应用集成框架或其他应用系统之间的直接连接。
图3 系统集成架构
2.2技术方案
按照“整体设计，分步实施”原则，设计时需要整体考虑业务关联和未来应用，MES系统相关技术方案如下：
（1）生产计划管理：对生产过程进行规划与控制，指导企业计划期内生产活动的纲领性方案。
（2）现场执行管理：以批次为主线实现生产过程的控制，以工艺路线和物料清单（BOM）为核心，对产品生产过程及物料使用等情况实现可选择的防错、防漏、防呆功能。
（3）生产质量管理：通过工艺指定检验工序进行工序检验，并记录实际值进行采集自动预警；对各道关键工序进行的检验，对产品质量做出判定，严格控制产品质量，符合规格标准的要求，杜绝质量事件发生。
（4）生产设备管理：通过设备联机，自动统计每台设备、核心部件使用次数，实现智能预防保养。
（5）生产看板管理：将工厂数字化模型、车间/产线生产计划、计划产量、实际产量、质量、合格率、报警等信息通过智能显示屏展示出来，以供车间、生产调度室、调度指挥中心、职能部门及高层领导办公室先关人员使用。
（6）生产报表管理：将各类生产计划信息、进度信息、完工信息、产量信息和图形分析等以直观、实时、统一的方式展现给所有人员。
（7）系统集成管理：用微服务方式来满足本次项目的数据集成需要，ERP系统将生产订单信息及工序参数卡信息下发Camstar MES，MES将生产过程中7个关键工艺点信息回传ERP。同时MES与ERP备品备件模块集成，能够实时获取ERP中备品备件库存信息。
（8）用户权限管理：MES系统安全管理综合考虑各方面的安全、权限配置、菜单管理、用户定制化需求问题。全面分析整个系统，并保证各部门在进行制造，运行的决策时可正常使用。
2.3核心工艺
（1）MES系统是基于Siemens Camstar框架的平台化的软件套件，它提供完善的平台管理功能和二次开发支持功能，以保证系统的稳定性、安全性和可扩展性，在国际半导体行业得到广泛的应用，并且通过众多国际半导体客户多年的应用验证了其实用性、可靠性、稳定性。
（2）其除了标准的Portal操作页面外，还包括：服务器配置管理工具、Designer标准开发工具、Portal Studio标准前台开发工具、标准化菜单配置工具、制造审计跟踪配置工具、数据采集开发工具、Excel标准化数据导入工具等，各种平台化的标准工具满足系统日常应用、维护使用。
三、项目实施效果
MES系统实施后，将为硅抛光片车间建立生产的大数据平台，实现全流程生产追踪，实现全面质量管控，形成工艺改进和制造闭环，为企业建立起智能制造的数据支撑；为企业建立起从物料AQL到生产过程中的物料全过程追溯、生产全过程质量管控，再到成品出货的产品生产全生命周期管理。为企业从传统的单一品种大批量生产向多品种小批量生产方式的转变奠定了基础，从而实现企业在保质、保量的前提下快速交货的目标，并且为企业实现智能制造工厂奠定了基础。
具体表现如下：
（1）打通ERP、MES、WMS、设备自动化信息链路，信息反应能力提高60%。
（2）工艺路线可配置，动态路由选择，生产组织管理效率提高55%。
（3）规划完整的检验代码，建立全面的质量体系，产品质量提高37%。
（4）动态、柔性的设备运营管理，大幅提高设备OEE，以及设备的可维护性。
四、案例的行业推广性
通过在半导体硅材料生产企业进行智能制造MES系统建设，将业界领先的数字化智能制造技术与半导体硅材料企业制造业务结合、应用，全面赋能半导体硅材料行业的数字化转型升级；建立全面的生产过程管控体系，实现正向逆向可追溯机制，构建企业大数据分析模型，用数据驱动企业高层决策，提升产品和营销价值；平衡技术能力与生产能力，优化产业结构，显着提高企业生产效率和产品市场竞争力。
通过研发与制造打通来提升制造质量和效率，以设计与制造数字化融合为整体建设架构进行布局规划，使企业迈向数字化工厂之路。实现对生产管理业务全面信息化支撑，提高生产效率，降低生产成本，使得企业始终以最经济、优化的方式生产，实现企业卓越运营，生产效率提升15%，经济效益提升25%以上。