Экономико-математическое моделирование

Технико-экономическое сравнение систем Адаптивного и Массового производств

      Традиционный подход  к  организации  полупроводникового  производства,
который  называется  Массовая   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
выхода  на  рынок,  капитальные  затраты  и  способность  адаптироваться   к
разнообразию продукции.  Именно  поэтому  начал  развиваться  альтернативный
подход к организации полупроводникового  производства,  получивший  название
Адаптивная Производственная Система (AMS - Adaptable Manufacturing  System).
В данной работе  будет  сделана  попытка  показать  (на  основе  результатов
моделирования AMS  и  MMS  фабрик  представленных  на  симпозиуме  IEEE/SEMI
International  Semiconductor  Manufacturing  Science  в  1993   году),   что
создание более гибкой маркетинговой политики основанной на  быстрой  реакции
к изменению потребностей рынка,  позволяет не только быть первыми на  рынке,
но также не терять способность к массовому выпуску продукции. Т.е.,  другими
словами, за счет  увеличения  себестоимости  изделия,  AMS  позволяет  выйти
первыми на рынок с достаточным  объемом  готовой  продукции  (качественной),
тем самым обгоняя конкурентов на срок от нескольких дней  до  двух  и  более
недель (зависит от вида продукции), что создает временную монополию на  этот
вид продукции. Причем, оборудование AMS  фабрик  и  методы  функционирования
выбраны так, чтобы оптимизировать себестоимость с учетом сроков  реализации.
А по мере выхода конкурентов на рынок с той  же  продукцией,  но  при  более
низкой цене, AMS способно быстро и с минимальными затратами перестроиться  в
массовое производство, где  себестоимость  на  единицу  продукции  почти  не
будет отличаться от MMS фабрики.
Сравним AMS и MMS фабрики сначала  в  стадии  технологической  зрелости.  На
рисунке 1 и 2 отображены результаты моделирования в виде зависимостей  темпа
производства  и   среднего   срока   производства   от   общего   количества
обрабатываемых  партий,  где  размер  одной  партии,  на   обоих   фабриках,
оставался постоянным и составлял 24 подложки.

                                    [pic]


                                    [pic]

Кластера очистки, осаждения металлов и литографии находились в  конфигурации
конвейера. При рассмотрении рисунков 1 и 2  видно,  что  увеличение  уровней
загрузки  приводит  к  увеличению  темпов  производства  за  счет  улучшения
использования, но также к ухудшению  сроков  производства,  что  объясняется
эффектом насыщения. Объединяя рисунки  1  и  2,  а  также  преобразуя  темпы
производства в себестоимость  подложки  получаем  кривые  представленные  на
рисунке 3.
                                    [pic]

Как показано на этом рисунке, модель предсказывает, что AMS фабрика, даже  в
конфигурации   технологической   зрелости,   может   производить    подложки
приблизительно в два раза быстрее,  чем  MMS  фабрика.  Минимальная  прибыль
получаемая от AMS фабрики примерно на 15% выше, чем от MMS фабрики.

                                    [pic]

      Для дальнейшего анализа сравним результаты  моделирования  AMS  и  MMS
фабрик  сконфигурированных  и  управляемых  на  получение   быстрых   сроков
производства. На обоих фабриках размер партии составлял  6  подложек.  Также
на AMS фабрике были изменены конфигурации  кластеров,  которые  теперь  были
рассчитаны на серийное производство.  В  сущности  метод  анализа  ничем  не
отличается  от  уже  рассмотренного  за  исключением  того,   что   конечным
результатом применения этого метода стал рисунок 4.  В  этом  случае  модель
предсказывает, что AMS фабрика должна будет производить подложки примерно  в
три раза быстрее, чем MMS фабрика (на изгибе  кривых).  Однако,  минимальная
себестоимость  подложек  на  обоих  фабриках  получается  значительно   выше
(приблизительно в 3  раза)  по  сравнению  с  конфигурацией  технологической
зрелости.
      Фабрики как AMS, так и MMS работающие в пилотной  стадии  являются  во
много раз сложной моделью, чем фабрики с коротким сроком производства или  в
конфигурации технологической зрелости. Объясняется это тем, что  затраты  на
производственные  мощности  и  на  оборудование  по   контролю   за   браком
становятся выразительной частью всех основных затрат.  Причем,  эти  затраты
изменяются в  широких  пределах  (в  два  и  более  раз),  даже  для  фабрик
работающих в одном и том  же  технологическом  уровне.  В  добавок,  научно-
исследовательская база может иметь разнообразное  оборудование  охватывающее
несколько технологических поколений. По этим причинам  моделирование  фабрик
работающих в пилотной стадии не производилось. Затраты  на  производственные
мощности  являются  первоочередной  важностью,  что  служит   причиной   для
совместного   использования   производственных   мест   с   высоко-объемными
фабриками. Например,  маленькая  0.25  мкм  фабрика  работающая  в  пилотной
стадии может параллельно работать с большой 0.5 мкм фабрикой.
      Рисунок 5 показывает различие в себестоимостях  подложек  для  области
находящейся  слегка  справа  от  рабочих  точек   кривых   на   рисунке   3.
Оборудование и другие капитальные вложения обесценивались  свыше  пяти  лет.
Накладные расходы включают жидкие химикаты 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   руководство   корпорацией    и
усовершенствование  продукта.  Если  бы  эти  величины  были  включены,   то
себестоимость подложек  была  бы  выше.  Большая  часть  фабричных  расходов
независит от использования фабрики, кроме затрат на материалы  и  оператора,
которые  частично  пропорциональны   использованию.   Основным   оправданием
высокой себестоимости подложек в AMS по сравнению с MMS, рисунки 3, 4 и 5  -
это увеличенные  расходы  на  обслуживание  оборудования.  Так  как  процесс
новый,  то   ожидается,   что   улучшение    литографических   кластеров   и
использование одноподложечной жидкой  очистки  (в  противоположность  сухой)
уменьшит эти расходы до низкой значимости.
                                    [pic]

      Преимущества производства  AMS  фабрик  является  результат  появления
целого ряда  доступных  технологий.  Например,  многовариантное  независимое
управление многозонными  лампами  недавно  сделало  технически  осуществимым
быстрое   выращивание   и   осаждение    термической    пленки.    Стратегия
изолированного контроля сделало возможным объединять  такие  машины  друг  с
другом в последовательность для серийной обработки, которая не должна  будет
зависеть от интерактивных измерений для того, чтобы поддерживать  управление
процессом. Для AMS фабрики доступны три главные технологические изменения  в
производстве:
      1). Способность заменить фактически все установки групповой  обработки
на установки индивидуальной обработки подложек,  причем  затрачивая  на  это
минимум средств;
      2). Возможность   сгруппировать   эти   устройства   не    подвергаясь
значительным потерям в управлении процессом;
      3). Снижение времени наладки, особенно в степперах.
Заменяя оборудования групповой обработки пластин,  особенно  печей  и  линий
влажной обработки, уменьшается минимальное время всего  процесса  обработки.
Сгруппированное  оборудование  позволяет  дальнейшее   уменьшение   времени,
предлагая  конвейерную   загрузку   партий   (коротко-срочный   режим)   или
параллельную  обработку  партий  (режим  технологической  зрелости).  Удаляя
часть оборудования и уменьшая время наладки  создаем  экономически  выгодные
маленькие размеры партий, которые могут быть  использованы  для  дальнейшего
уменьшения сроков производства.
      Адаптивная Производственная Система представляет собой новый подход  к
альтернативной системе полупроводникового производства, как с  точки  зрения
физического  оборудования,  так  и  эксплуатации,  что  послужило   причиной
возрастающей  важности  к  основным  затратам  и   срокам   производства   в
добавлении к традиционной себестоимости подложек.



смотреть на рефераты похожие на "Технико-экономическое сравнение систем Адаптивного и Массового производств"