基于通用質(zhì)量特性管理理念的半導(dǎo)體生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行管理方法研究

顧琦　曹彧　王家好

摘 要：本文針對半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級面臨的新形勢、新趨勢和新要求，圍繞“一切滿足生產(chǎn)需求”的核心目的，破除傳統(tǒng)的固守觀念，對生產(chǎn)支持系統(tǒng)管理模式進(jìn)行創(chuàng)新變革，構(gòu)建基于質(zhì)量特性管理理念的生產(chǎn)支持系統(tǒng)“五性”管理新模式，為半導(dǎo)體制造企業(yè)生產(chǎn)支持系統(tǒng)管理提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量特性管理;半導(dǎo)體;生產(chǎn)支持

1 基于通用質(zhì)量特性管理理念的半導(dǎo)體生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行管理

半導(dǎo)體制造業(yè)作為目前制造業(yè)中資金投入最大、工藝最復(fù)雜的行業(yè)之一，其生產(chǎn)過程和制造工藝對生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度、封閉性以及生產(chǎn)的連續(xù)性均有著非常高的要求。半導(dǎo)體生產(chǎn)支持系統(tǒng)包括潔凈凈化、水處理、工藝排氣、排風(fēng)、空調(diào)、特殊氣體及大宗氣體供應(yīng)、化學(xué)品配送、電力配送等多個子系統(tǒng)，專業(yè)性極強(qiáng)，任何一個子系統(tǒng)的異常變化，都會直接影響到整個生產(chǎn)線，造成在線產(chǎn)品全部報(bào)廢和嚴(yán)重的設(shè)備故障。且由于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的特殊性，一旦停機(jī)，重新恢復(fù)生產(chǎn)需要的時間至少在一周以上，導(dǎo)致高昂的成本損失。完善生產(chǎn)支持系統(tǒng)管理水平，提高生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，已成為提升半導(dǎo)體制造企業(yè)經(jīng)營質(zhì)量的難點(diǎn)、痛點(diǎn)和當(dāng)務(wù)之急。

本文針對半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級面臨的新形勢、新趨勢和新要求，圍繞“一切滿足生產(chǎn)需求”的核心目的，破除傳統(tǒng)的固守觀念，對生產(chǎn)支持系統(tǒng)管理模式進(jìn)行創(chuàng)新變革，構(gòu)建基于質(zhì)量特性管理理念的生產(chǎn)支持系統(tǒng)“五性”管理新模式：在參考武器裝備通用質(zhì)量特性的管理思路的基礎(chǔ)上，按照“平穩(wěn)運(yùn)行、風(fēng)險(xiǎn)控制、動態(tài)管理、充分激勵、全員參與、持續(xù)改進(jìn)”的思路，應(yīng)用過程方法，研究、分析和評估生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行管理可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性等五個“質(zhì)量特性”，強(qiáng)化業(yè)務(wù)過程績效測量與考核，形成動態(tài)的生產(chǎn)支持系統(tǒng)管理機(jī)制，達(dá)到以技術(shù)推動管理，以管理提升系統(tǒng)運(yùn)營能力的目的。

2 基于通用質(zhì)量特性管理理念的半導(dǎo)體生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行管理方法

（1）以問題為導(dǎo)向，構(gòu)建“五性”管理目標(biāo)體系

可靠性、保障性、維修性、測試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性等通用質(zhì)量特性是對武器裝備性能的定性定量要求、質(zhì)量保證要求，其主要目的是通過增加武器裝備通用質(zhì)量特性的早期投入，提出并落實(shí)預(yù)防和改進(jìn)措施，提高武器裝備的質(zhì)量水平。針對半導(dǎo)體生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)營異常頻發(fā)、缺乏風(fēng)險(xiǎn)識別過程、應(yīng)急處置響應(yīng)緩慢、設(shè)備維保實(shí)效性不足、運(yùn)行費(fèi)用高昂、跨部門配合不通暢等問題，參考“六性”管理的思路，在構(gòu)建生產(chǎn)支持系統(tǒng)管理體系時，運(yùn)用過程方法，研究、分析和評估生產(chǎn)支持系統(tǒng)的“通用質(zhì)量特性”，特別是圍繞生產(chǎn)線對生產(chǎn)支持系統(tǒng)的工作項(xiàng)目要求、功能要求，提出保障生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)總體性能和可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性等五方面的的標(biāo)準(zhǔn)要求，使其能夠適應(yīng)半導(dǎo)體生產(chǎn)線產(chǎn)品化、工程化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展目標(biāo)以及以提升經(jīng)營績效為目標(biāo)的全價(jià)值鏈體系化精益管理要求。

可靠性：系統(tǒng)的可靠性是指系統(tǒng)在運(yùn)行過程中盡量不出故障、少出故障的一種特性，是系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的時間指標(biāo)。可靠性管理以“兩提高、兩降低”為實(shí)施目標(biāo)，即提高系統(tǒng)完好性，提高運(yùn)行穩(wěn)定性，降低保障資源要求，降低壽命周期費(fèi)用?？煽啃怨芾硪钥煽慷萊（t）、平均故障前時間、平均故障間隔時間、故障率（λ）等定量指標(biāo)管理為主，也包括對系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)及其他方面提出的其它要求。

維修性：維修性是指在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行維修時，保持或恢復(fù)到系統(tǒng)規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性的量化要求包括平均預(yù)防性維修時間、維修停機(jī)時間率、平均修復(fù)時間 、維修工時率、恢復(fù)功能用的任務(wù)時間等。

保障性：保障性是指系統(tǒng)性能和保障資源能滿足系統(tǒng)完好性要求的能力。保障性的定量要求包括保障設(shè)備利用率、可用度、保障設(shè)備滿足率、備件滿足率等，定性要求主要圍繞保障資源的提供，在人員、備件、保障設(shè)備技術(shù)資料、保障培訓(xùn)等方面的具體要求。

測試性：測試性是指系統(tǒng)能及時準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)并隔離其內(nèi)部故障的特性。測試性主要為定量指標(biāo)，包括故障檢測率、定量指標(biāo)，故障隔離率和虛警率。

安全性：安全性是指系統(tǒng)不導(dǎo)致人員傷亡、危害健康或者不給設(shè)備或財(cái)產(chǎn)造成破壞或損失的能力。安全性主要為定性指標(biāo)，包括風(fēng)險(xiǎn)識別與評價(jià)、建立管控措施、安全性培訓(xùn)等具體工作要求。

（2）建立管理流程，開展“五性”指標(biāo)體系分析論證

應(yīng)用過程方法理論，按照過程識別-過程分析-過程控制-過程改進(jìn)的形式，建立“五性”管理的基本工作流程，明確了“需求梳理-功能分析-影響系統(tǒng)完好性及費(fèi)用要素分析-綜合指標(biāo)論證-形成定量、定性需求-形成使用方案-形成保障方案”的具體工作程序。通過對生產(chǎn)支持系統(tǒng)各分子系統(tǒng)全面的策劃分析和論證，定義可靠度、可用度、故障概率、故障率、平均故障前時間、平均故障間隔時間、平均修復(fù)時間 、平均預(yù)防性維修時間、虛警率、維修停機(jī)時間率、故障檢測率等性能指標(biāo)，最終形成系統(tǒng)使用方案與保障方案，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3 以“五性”管理聚焦團(tuán)隊(duì)目標(biāo)，組建專業(yè)保障團(tuán)隊(duì)

（1）梳理工作流程，加強(qiáng)過程控制，優(yōu)化調(diào)整運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)

以原有運(yùn)行團(tuán)隊(duì)架構(gòu)為基礎(chǔ)，組建由運(yùn)行部門、系統(tǒng)管理者和生產(chǎn)部門共同參與的運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)。對 OP（運(yùn)行維護(hù)）值班人員的工作職責(zé)，工作紀(jì)律，工作內(nèi)容進(jìn)行明確的規(guī)范，細(xì)化值班、運(yùn)行維護(hù)、交接班的各項(xiàng)管理要求，提高運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量。

過程控制是整個生產(chǎn)支持系統(tǒng)有效運(yùn)行的關(guān)鍵。在運(yùn)行中充分發(fā)揮生產(chǎn)支持系統(tǒng)信息化系統(tǒng)的作用，強(qiáng)調(diào)全過程監(jiān)控、全系統(tǒng)參與，導(dǎo)入 SPC 控制理論對功能系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，采用科學(xué)方法來保證全過程的預(yù)防。通過對 CPK 參數(shù)的分析，量化運(yùn)行控制指標(biāo)，通過控制圖形對 CPK 進(jìn)行監(jiān)控。

（2）加強(qiáng)過程風(fēng)險(xiǎn)識別與控制，組建風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對團(tuán)隊(duì)

組建專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)管理理論，按照風(fēng)險(xiǎn)辨識-風(fēng)險(xiǎn)評估-風(fēng)險(xiǎn)分析-風(fēng)險(xiǎn)控制的基本原則，研究系統(tǒng)運(yùn)行的各個階段可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)，提出出防范風(fēng)險(xiǎn)的措施。通過潛在失效模式與效應(yīng)分析（FMEA）及故障樹分析（FTA）工具的應(yīng)用，對系統(tǒng)日常運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)作前瞻性分析，識別系統(tǒng)運(yùn)行的各個階段可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)并有側(cè)重點(diǎn)地管理好風(fēng)險(xiǎn)，降低風(fēng)險(xiǎn)損失。

針對日常運(yùn)行管理進(jìn)行FMEA分析：按照梳理操作流程-開展過程FMEA-編制控制程序-編制作業(yè)指導(dǎo)書-過程驗(yàn)證-持續(xù)改進(jìn)的工作流程，識別系統(tǒng)運(yùn)行過程中潛在的失效及后果，找到能夠避免或減少這些潛在失效發(fā)生的措施，并通過作業(yè)指導(dǎo)書、設(shè)備規(guī)程等固化成果，確保有效執(zhí)行。

針對設(shè)備管理進(jìn)行FTA分析：利用FTA工具，由系統(tǒng)可能發(fā)生的故障（頂事件）開始，往下分析直接原因（中間事件），依次往下直到找出全部基本原因（底事件）。以頂事件為“根”，中間事件為“節(jié)”，底事件為“葉”，形成反應(yīng)故障因果關(guān)系的樹狀結(jié)構(gòu)圖，做為制定系統(tǒng)的使用、及維修程序提供技術(shù)依據(jù)。

實(shí)行緊急反應(yīng)制度，明確事故緊急應(yīng)變處置程序，根據(jù)事故的影響范圍和危害性，由OP團(tuán)隊(duì)組織對運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行快速反應(yīng)。

（3）強(qiáng)化技術(shù)支持與服務(wù)，組建設(shè)備維護(hù)團(tuán)隊(duì)

設(shè)備作為生產(chǎn)支持系統(tǒng)的組成單位，是整個生產(chǎn)支持系統(tǒng)功能性和可靠性的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是發(fā)揮生產(chǎn)運(yùn)作支持作用的前提。保證硬件系統(tǒng)的完備性、可靠性和控制精確性，是廠務(wù)正常功能的前提條件。

組建由系統(tǒng)維護(hù)部門、系統(tǒng)管理者和系統(tǒng)供應(yīng)商共同參與的 TPM 團(tuán)隊(duì)，按照功能系統(tǒng)劃分為機(jī)械，電氣，化學(xué)三個小組，以“零故障，零缺陷，零事故”為工作目標(biāo)，保證所管轄系統(tǒng)設(shè)備功能的完好性，能夠隨時投入運(yùn)行。主要工作內(nèi)容包括編制標(biāo)準(zhǔn)管理程序文件;提供設(shè)備專業(yè)技術(shù)支持;制定工作計(jì)劃并實(shí)施;建立設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)流程、制定管理制度辦法等。

（4）立足精益思想，組建持續(xù)改進(jìn)團(tuán)隊(duì)（CIP）

以“提高質(zhì)量和效率、減少浪費(fèi)和消耗、優(yōu)化流程和服務(wù)”為工作目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)支持系統(tǒng)各班組工作職責(zé)、崗位特性和業(yè)務(wù)內(nèi)容，在業(yè)務(wù)相近、專業(yè)相關(guān)的人員中，組建持續(xù)改進(jìn)團(tuán)隊(duì)，開展集體性自主改善活動，提高管理水平。

改善活動圍繞“三高、三優(yōu)、三低、一準(zhǔn)確”，即 “高品質(zhì)、高效率、高效益”、“優(yōu)化工藝、優(yōu)化流程、優(yōu)化環(huán)境”、“降低成本、降低消耗、降低管理浪費(fèi)”、“班組信息管理準(zhǔn)確”的原則，按照研討分析-確定立項(xiàng)項(xiàng)目-制定改善方案-提出計(jì)劃-專家組評審-確立立項(xiàng)-組織項(xiàng)目實(shí)施-形成改善成果-驗(yàn)收評價(jià)-進(jìn)行成果發(fā)布-交流共享的工作程序開展改善工作。過程中強(qiáng)調(diào)運(yùn)用“三查一分析”方法，查找工作流程、作業(yè)環(huán)節(jié)、管理環(huán)節(jié)是否精益，從中找出降低成本、提高效率的可改善點(diǎn)，進(jìn)行原因分析，并運(yùn)用科學(xué)的管理工具，例如“魚骨圖”、SWOT、PDCA方法等，提出改進(jìn)措施。

（5）組建績效評估團(tuán)隊(duì)（PE），雙向分解能源消耗管控目標(biāo)

按系統(tǒng)和關(guān)重設(shè)備橫向分解：所謂橫向分解就是針對系統(tǒng)和關(guān)重設(shè)備。就半導(dǎo)體制造業(yè)的特點(diǎn)來說，由于半導(dǎo)體生產(chǎn)線的設(shè)備需要連續(xù)運(yùn)行來維持穩(wěn)定，能源消耗主要由設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生。橫向分解就是針對不同型號的設(shè)備基于歷史數(shù)據(jù)分別設(shè)定相應(yīng)的控制目標(biāo)。

按管理結(jié)構(gòu)縱向分解：所謂縱向分解就是針對企業(yè)管理結(jié)構(gòu)的不同等級設(shè)定目標(biāo)，如部門、生產(chǎn)線、班組等，分解的實(shí)質(zhì)就是將橫向目標(biāo)落實(shí)責(zé)任。主要圍繞水、電、氣等能源消耗，針對各生產(chǎn)線不同特點(diǎn)設(shè)定消耗定額標(biāo)準(zhǔn)，以各工序班組的具體情況設(shè)定實(shí)際消耗的控制目標(biāo)。

按照雙向能源消耗目標(biāo)分解的原則，組建專業(yè)績效評估團(tuán)隊(duì)，核算各單元能源消耗管控目標(biāo)，完成情況作為班組、生產(chǎn)線與部門的完成情況作為對應(yīng)層級管理人員以及部門績效考核的重要依據(jù)。

結(jié)論

隨著半導(dǎo)體制造平臺信息化和自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體制造企業(yè)生產(chǎn)支持系統(tǒng)的管理水平已經(jīng)成為制約企業(yè)發(fā)展的重要因素。針對半導(dǎo)體制造企業(yè)生產(chǎn)支持系統(tǒng)穩(wěn)定性不足、管理水平偏低的問題，構(gòu)建基于通用質(zhì)量特性管理理念的半導(dǎo)體生產(chǎn)支持系統(tǒng)運(yùn)行管理新模式，在降低運(yùn)行成本、提升生產(chǎn)效率以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和公司競爭力等方面具有十分重要的意義。

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