Il contesto

Nel settore della microelettronica, come in molti altri, il costante incremento dei livelli di produttività e qualità sono essenziali per conquistare il vantaggio competitivo necessario per occupare una posizione di leadership nel mercato.

Vishay questo lo sa e ha deciso di intraprendere insieme a noi un percorso di Lean 4.0 sul suo plant di Torino per la lavorazione dei wafer di silicio (materia prima fondamentale per i semiconduttori), che permetterà di guadagnare 1000 ore/anno di produttività aggiuntiva (solo sulla prima area pilota) una volta effettuate tutte le azioni definite ed innalzare i suoi standard di qualità, grazie all’introduzione mirata di nuove tecnologie come Cyber Physical System, Dispostivi Wearable e Industrial IOT.

Attenzione però, l’introduzione di queste nuove e sofisticate tecnologie è stato solo il frutto di un intervento mirato a comprendere le reali esigenze di Vishay, identificare gli sprechi, dargli un nome ed infine aggredirli con l’introduzione di processi più efficienti rafforzati dall’industria 4.0.

 

Le analisi iniziali

L’area pilota è stata identificata nell’impianto di preparazione del silicio PEO. Nel suo ciclo produttivo è necessario che il forno lavori a temperatura costante, infatti quest’ultimo fa uso di termocoppie capaci di pilotare la temperatura e, attraverso un circuito chiuso, di correggere gli scostamenti dalla temperatura di riferimento.

Innanzitutto, quando si interviene per recuperare produttività, è di estrema importanza identificare le perdite di efficienza mappandole attraverso il calcolo dell’OEE (Overall Equipment Effectiveness).

OEE = disponibilità pratica (A)  x   efficienza prestazioni (B)    x    indice di qualità (C)

 

 

Per valutare le principali perdite che impattano sul fattore A (disponibilità) è stata effettuata sull’impianto l’analisi di Pareto dei fermi che ha permesso di identificare le due cause di fermo statisticamente più rilevanti: la sostituzione delle termocoppie e il cambio dei parametri di correzione. La loro rilevanza è dovuta alla combinazione tra la frequenza dei fermi (Mean Time Between Failures) e la loro entità (Mean Time To Repair); è infatti la combinazione di questi due fattori che determina le priorità di un intervento mirato al recupero di produttività.

E’ dunque emersa l’opportunità di agire sul metodo di utilizzo e di sostituzione delle termocoppie come elemento fortemente impattante le performance dell’impianto, individuando se necessario nuovi strumenti all’avanguardia capaci di far incrementare le performance di processo garantendo anche maggior stabilità e affidabilità nelle misurazioni e nella modifica dei parametri.

Da notare che un errore nelle rilevazioni delle termocoppie potrebbe generare danni ai wafer di silicio causando un forte impatto anche sul anche sul fattore C (Qualità) con costi enormi e rischio di ritardi di consegna al cliente.

Per quanto riguarda il fattore B invece, l’efficienza delle prestazioni, è necessario identificare una sequenza standard di operazioni del processo per misurare così il tempo di svolgimento minimo di ognuna di esse.

 

 

Grazie ad una analisi delle prestazioni si è palesata una generale instabilità delle performance, in ultima analisi dovuta alla gestione operativa di alcune attività dove la reattività dell’operatore nel carico/scarico dell’impianto gioca un ruolo fondamentale nel determinare il tempo ciclo complessivo, individuando così un altro processo critico da aggredire con effetti altamente influenzanti sulle performance aziendali.

Le soluzioni

Grazie alle analisi svolte è stato possibile isolare i problemi, riprogettare i processi sotto osservazione ed infine cercare delle soluzioni appartenenti all’industria 4.0 ad-hoc per supportare tali processi utilizzando un approccio “a tecnologia infinita”, ovvero ragionando sulle funzioni desiderate per selezionare una tecnologia e non vice-versa (come spesso accade).

Le soluzioni proposte:

  1. Sperimentazione di sensori a fibra ottica per la misura remotizzata di diverse variabili fisiche oltre alla temperatura così da eliminare i difetti di rilevazione delle termocoppie e dalle perdite date dalla loro periodica sostituzione. Così facendo infatti si può eliminare alla radice il maggior motivo di fermo dell’impianto e fare affidamento su dati più attendibili per poter pianificare meglio le attività di manutenzione programmata, allungando la vita utile dell’impianto.
  2. Utilizzo di un sistema di Industrial IOT per la raccolta, storage ed analisi dati provenienti da PLC e da sensoristica per facilitare il controllo di processo e ridurre tempi di riqualifica dopo guasto. Ad una miglioria delle tecnologie periferiche (fibra ottica) è stato affiancato un radicale miglioramento dell’elaborazione dei dati raccolti, così da poter estrarre informazioni rilevanti per massimizzare la vita utile dell’impianto e garantire elevati standard di qualità del prodotto.
  3. Utilizzo di nuovi processi operativi per ridurre le perdite dovute all’interazione uomo-macchina, eseguendo in tempo “mascherato” quelle operazioni che prima impattavano sul tempo ciclo e garantendo l’intervento tempestivo dell’operatore a fine ciclo grazie all’utilizzo di dispositivi wearable.

 

Di estrema importanza è sottolineare come in questo intervento la tecnologia sia stata messa al servizio di un nuovo modo di operare e non viceversa, con l’obiettivo di massimizzare il ROI dell’investimento, evitando di automatizzare lo spreco bensì investendo in soluzioni altamente tecnologiche, ma soprattutto funzionali alla realtà di Vichay.

Se anche tu stai affrontando una transizione verso l’industria 4.0 e vuoi ottenere il massimo dal tuo investimento contattaci nel form qui sotto.

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Paolo Sganzerla

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