Технико-экономическое сравнение систем Адаптивного и Массового производств

Традиционны й подход к организации полупроводникового прои зводства , который называется Мас совая Производственная Система (MMS - Mass Manufacturing System), в большей степени ориентирован только на минимизацию себестоимости в расчете на единицу продукции , что является не совсем оптимальным , потому что не учитывает важность таких показателей как : сроки выход а на рынок , капитальные затраты и способно сть адаптироваться к разнообразию продукции . Именно поэтому начал развиваться альтернативный подход к организации полупрово д н икового производства , получивший название Адаптивная Производственная Система (AMS - Adaptable Manufacturing System). В данной работе будет сделана попытка показать (на основе резул ьтатов моделирования AMS и MMS фабрик представленных на симпозиуме IEEE/SE MI International Semiconductor Manufacturing Science в 1993 году ), что создание более гибкой маркетинговой полит ики основанной на быстрой реакции к измен ению потребностей рынка , позволяет не только быть первыми на рынке , но также не терять способность к м ассовому вы пуску продукции . Т.е ., другими словами , за сч ет увеличения себестоимости изделия , AMS позволяет выйти первыми на рынок с достаточным о бъемом готовой продукции (качественной ), тем са мым обгоняя конкурентов на срок от нескол ьких дней до двух и бо л ее недель (зависит от вида продукции ), что соз дает временную монополию на этот вид прод укции . Причем , оборудование AMS фабрик и методы функционирования выбраны так , чтобы оптимизиров ать себестоимость с учетом сроков реализации . А по мере выхода конкуренто в на рынок с той же продукцией , но пр и более низкой цене , AMS способно быстро и с минимальными затратами перестроиться в м ассовое производство , где себестоимость на ед иницу продукции почти не будет отличаться от MMS фабрики. Сравним AMS и MMS фабрики снача ла в стадии технологической зрелости . На рисунке 1 и 2 отображены результаты моделирования в в иде зависимостей темпа производства и среднег о срока производства от общего количества обрабатываемых партий , где размер одной пар тии , на обоих фабриках , оставал с я постоянным и составлял 24 подложки. Кластера очистки , осаждения металлов и литографии находились в конфигурации кон вейера . При рассмотрении рисунков 1 и 2 видно , что увеличение уровней загрузки приводит к увеличению темпов производства за счет у лучшения использования , но также к ухудшению сроков производства , что объясняется эффекто м насыщения . Объеди няя рисунки 1 и 2, а также преобразуя темпы производства в себестои мость подложки получаем кривые предст ав ленные на рисунке 3. Как показано на этом рисунке , модель предсказывает , что AMS фабрика , даже в конфигурации технологическ ой зрелости , может производить подложки прибл изительно в два раза быстрее , чем MMS фабрика . Минимальная прибыль получаемая от AMS фабрики примерно на 15% выше , чем от MMS фабрики. Для дальнейшего анализа сравним результат ы моделирования AMS и MMS фабрик сконфигурированных и управляемых на получение быстрых сроков производства . На обоих фабриках размер па ртии составлял 6 подложек . Также на AMS фабрике были изменены конфигурации кластеров , кот орые теперь были рассчитаны на серийное п роизводство . В сущности метод анализа ничем не отличается от уже рассмотренного за исключением того , что конечным результатом пр именения этого метода стал рисунок 4. В это м случа е модель предсказывает , что AMS фабрика должна будет производить подложки примерно в три раза быстрее , чем MMS фабри ка (на изгибе кривых ). Однако , минимальная с ебестоимость подложек на обоих фабриках получ ается значительно выше (приблизительно в 3 раза ) по сравнению с конфигурацией тех нологической зрелости. Фабрики как AMS, так и MMS работающие в пилотной стадии являются во много раз сло жной моделью , чем фабрики с коротким сроко м производства или в конфигурации технологиче ской зрелости . Объясняется это тем , что затраты на производственные мощности и н а оборудование по контролю за браком стан овятся выразительной частью всех основных зат рат . Причем , эти затраты изменяются в широ ких пределах (в два и более раз ), даже для фабрик работающих в одном и том же техно л огическом уровне . В добавок , научно-исследовательская база может иметь разнообразное оборудование охватывающее несколь ко технологических поколений . По этим причина м моделирование фабрик работающих в пилотной стадии не производилось . Затраты на произ водств е нные мощности являются первооч ередной важностью , что служит причиной для совместного использования производственных мест с высокообъемными фабриками . Например , маленька я 0.25 мкм фабрика работающая в пилотной стад ии может параллельно работать с большой 0. 5 мкм фабрикой. Рисунок 5 показывает различие в себестоимо стях подложек для области находящейся слегка справа от рабочих точек кривых на ри сунке 3. Оборудование и другие капитальные влож ения обесценивались свыше пяти лет . Накладные расходы включают жидкие х имикаты на MMS фабрике , запасные части , поддержка внешних обязательств , а также косвенные расходы на администрацию и специалистов . Но рисунок 5 не включает распределение расходов возникающие вне фабрики , такие как расходы на рук оводство корпорацией и усов е ршенствов ание продукта . Если бы эти величины были включены , то себестоимость подложек была бы выше . Большая часть фабричных расходов не зависит от использования фабрики , кроме затрат на материалы и оператора , которые частично пропорциональны использованию. Основ ным оправданием высокой себестоимости подложек в AMS по сравнению с MMS, рисунки 3, 4 и 5 - это увеличенные расходы на обслуживание оборудован ия . Так как процесс новый , то ожидается , что улучшение литографических кластеров и использование одноподло ж ечной жидкой очистки (в противоположность сухой ) уменьшит э ти расходы до низкой значимости. Преимущества производства AMS фабрик является результат появления целого ряда доступных техноло гий . Например , многовариантное независи мое управление многозонными лампами недавно с делало технически осуществимым быстрое выращиван ие и осаждение термической пленки . Стратегия изолированного контроля сделало возможным об ъединять такие машины друг с друго м в последовательность для серийной обра ботки , которая не должна будет зависеть от интерактивных измерений для того , чтобы п оддерживать управление процессом . Для AMS фабрики доступны три главные технологические изменения в производстве : 1). Способность заме нить фактически в се установки групповой обработки на установки индивидуальной обработки подложек , причем за трачивая на это минимум средств ; 2). Возможность сгруппировать эти устройства не подвергаясь значительным потерям в уп равлении процессом ; 3). Снижени е времени наладки , особенно в степперах. Заменяя оборудова ния групповой обработки пластин , особенно печ ей и линий влажной обработки , уменьшается минимальное время всего процесса обработки . С группированное оборудование позволяет дальнейшее уменьшение времен и , предлагая конвейерную загрузку партий (коротко-срочный режим ) или параллельную обработку партий (режим технологичес кой зрелости ). Удаляя часть оборудования и уменьшая время наладки создаем экономически выгодные маленькие размеры партий , которые мо гут б ы ть использованы для дальней шего уменьшения сроков производства. Адаптивная Прои зводственная Система представляет собой новый подход к альтернативной системе полупроводнико вого производства , как с точки зрения физи ческого оборудования , так и эксплуатации , ч то послужило причиной возрастающей важнос ти к основным затратам и срокам производс тва в добавлении к традиционной себестоимости подложек.