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Geschichten aus der Fertigung #02
ROHM als Vorreiter in der HalbleiterproduktionFlexible Produktionsanlagen
Aufbau von Produktionslinien der nächsten Generation
ROHMs Apollo-Werk am Standort Hirokawa in der Präfektur Fukuoka hat eine neue Back-End-Prozesslinie für Halbleiter in Betrieb genommen. Die Musterproduktion begann im April 2021. Im Jahr 2022 begannen wir mit der Massenproduktion diskreter Produkte.
Der Reinraum, der das Konzept einer "unbemannten Produktionsanlage" verkörpert, zeichnet sich durch ein kompaktes Design mit drei U-förmig angeordneten Anlagen aus, zwischen denen AGVs (Automated Guided Vehicles) verkehren. In einem angrenzenden Kontrollraum überwachen Techniker den Status aller Produktionslinien.
（Stadt Hirokawa, Bezirk Yame, Präfektur Fukuoka）
Die erste Fertigungslinie befindet sich in der hinteren Bildmitte [Die Bond → Gate Cut].
Die mittlere Fertigungslinie befindet sich auf der rechten Seite [Deflashing → Plating].
Die letzte Fertigungslinie befindet sich auf der linken Seite [Mark → Trim and Form].
ROHMs Produktionssystem
Seit der Gründung im Jahr 1954 hat ROHM seine eigenen Produktionssysteme entwickelt und beschreitet neue Wege als Vorreiter in der Halbleiterproduktion. Über drei Generationen von Hauptproduktionslinien hinweg, die auf die Back-End-Verarbeitung im Jahr 1980 zurückgehen, haben wir eine Massenproduktion mit verbesserter Qualität und niedrigeren Kosten erreicht.
Mr. Miwa, General Manager der Abteilung für Fertigungsinnovation, der sich seit vielen Jahren mit der Konstruktion von Produktionssystemen befasst, spricht über die Entwicklung von Produktionssystemen zur Erfüllung verschiedener Kundenanforderungen sowie über die Wettbewerbsgrundsätze der gesamten Branche gegenüber konkurrierenden Herstellern.
Damals besuchte ich das Werk eines Herstellers mit einer High-Mix High-Volume Produktion. Das war der Ausgangspunkt für die Entwicklung der flexiblen Produktionslinie ROHM's.
Das Ziel: Keine Fehler
Miwa:
"Ein weiterer Konflikt war, dass bei einer Vergrößerung des Rahmens zur Steigerung der Produktivität ein bestimmtes Qualitätsniveau nicht mehr erreicht werden konnte. Die Qualitätsanforderungen der Kunden, insbesondere bei Produkten für die Automobilindustrie, werden von Jahr zu Jahr strenger, so dass wir beschlossen, ein Produktionssystem zu entwickeln, das keine fehlerhaften Produkte produziert. Wir haben dieses Projekt mit dem Ziel begonnen, null Fehler zu erreichen".
Es dauerte etwa anderthalb Jahre, bis das Projekt 2018 in vollem Umfang in Betrieb gehen und für die Massenproduktion eingesetzt werden konnte. Neben unserem Qualitätsanspruch, der von Anfang an ein Hauptziel war, erwies sich der Prozess der Überprüfung unter Berücksichtigung der Anforderungen eines Produktionssystems der nächsten Generation schwieriger als erwartet
Miwa:
"Ehrlicherweise verstand keiner das Konzept, etwas völlig neues, im Gegensatz zur Vergangenheit zu schaffen. Selbst innerhalb des Unternehmens war es aufwendig, einen Weg zu finden, der diese optimierten Produktionsmittel vorantreibt."
Design
In Massenproduktionssystemen, wie dem oben beschriebenen Wide-Line-System, wird die Qualität durch die Einführung eines eigenen Konzeptes zur Qualitätsoptimierung sichergestellt. Bei der Konzeption der flexiblen Produktionslinie werden die Verarbeitungsprozesse überprüft.
Ariga:
"Das von uns entwickelte Konzept besteht darin, die Qualität bereits bei der Verarbeitung einzubeziehen. Um die Qualität in jedem Schritt des Prozesses zu verbessern, haben wir zunächst alle Aspekte in Bezug auf Ausrüstung, Materialien und Arbeitsabläufe überprüft. Unser Ziel ist es Schwankungen in der Produktion zu minimieren. "
Wir haben einen Bereich eingerichtet, in dem Besucher aus Japan und Übersee sowie angehende Ingenieure und Studenten das Innere des Reinraums besichtigen können.
"Ich bin für die Entwicklung und Inbetriebnahme von Halbleiter-Backend-Fertigungslinien und dem Transfer der Massenproduktion verantwortlich. Bis heute haben wir mehr als 100 Anlagen in Fabriken auf der ganzen Welt installiert."
Ariga:
"Bisher haben wir uns in vielen Bereichen auf die Erfahrung und die Intuition von Fachkräften verlassen. Die Quantifizierung der Ergebnisse ermöglicht es uns, viele Vorteile zu erzielen, nicht nur bezogen auf die Qualität, es können dadurch auch verschiedene Probleme vermieden werden. Im unwahrscheinlichen Fall einer Kundenbeanstandung können wir dank der lückenlosen Rückverfolgbarkeit die Ursache in Echtzeit bis hin zum einzelnen Produkt selbst ermitteln."
High-Mix-Low-Volume-Produktion
Die flexible Fertigungslinie von ROHM hat ein Potenzial von 4,5 Millionen Stück/Monat bei voller Produktion. Derzeit (ab 2022) stellen wir zwei Transistortypen in Serie her, jedoch planen wir in naher Zukunft etwa 10 Modelle in Massen zu produzieren.
Dies ist ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal dieser Linie, das durch die bereits erwähnte Vereinfachung des Schaltvorgangs durch Automatisierung ermöglicht wird. Laut General Manager Miwa von der Abteilung für Fertigungsinnovation besteht das grundlegende Konzept in der Herausforderung einer "nicht auf Massenproduktion ausgerichteten Fertigung".
Miwa:
"In einer Branche, in der Massenproduktion und Lagerhaltung die Norm sind, gehen wir zum ersten Mal eine High-Mix-Low-Volume-Produktion an. Das war schon eine Herausforderung für sich. Wir sind davon überzeugt, dass wir eine stabile Versorgung gewährleisten können, indem wir ein kontinuierlich wechselndes Produktionssystem mit einer breiten Linie für große Aufträge und einer flexiblen Linie für kleinere Mengen einrichten.
Viele unserer Kunden, insbesondere im Automobil- und Industriesektor benötigen eine stabile Versorgung mit Bauteilen in Kleinserien über einen langen Zeitraum hinweg.
Ein Automobilhersteller bestätigte uns bei Besichtigung unserer flexiblen Produktionsanlgen, dass ROHM der einzige Anbieter war, sich auf die High-Mix-Low-Volume-Produktion spezialisiert hat.
Technologie-Nachfolge mit ONE ROHM
Miwa:
"ROHM verfügt schon seit langem über ein vertikal integriertes Produktionssystem. Ein Schlüssel zum Erfolg ist hier die ressortübergreifende Koordination und der Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen den Mitarbeitern."
Bei der Entwicklung dieser Anlage, die sich von den konventionellen Vorgehensweisen in der Halbleiterindustrie abhebt, war es wichtig, Meinungen aus verschiedenen Perspektiven einzuholen. Gleichzeitig ist ein langfristiges kooperatives System erforderlich, um verschiedene Blickwinkel zu nutzen und den Grad der Fertigstellung zu verbessern, während sich Design/Entwicklung, die Prototypenauswertung und die Auswertung der Massenproduktion wiederholen.
Dank ROHMs Spezialisten aus verschiedenen Abteilungen konnte diese schwierige Mission erfüllt werden.
Miwa:
"Seit über 60 Jahren entwickeln wir unsere eigenen Produktionsanlagen. Damit haben wir uns im Produktionsbereich ein großes Knowhow angeeignet. Diese Produktionsanlage ist ein direktes Ergebnis der Produktionstechnologie von ROHM."
Miwa, Leiter der Entwicklung, ist im ständigen Austausch mit jungen Ingenieur*innen. Durch den ressortübergreifenden Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen den Mitarbeitern können wir den Wert von ONE ROHM weiter steigern.
Im Entwicklungszentrum am Hauptsitz in Kyoto werden täglich Design, Prototypen und Massenproduktionen verschiedener in Japan und im Ausland genutzter Produktionsanlagen ausgewertet. Hier lernen junge Ingenieur*innen alles über die Produktion, den Qualitätsanspruch und vom Knowhow der Experten (Monozukuri Spirit).
Business Continuity Plan / Globale Veränderungen
Im Jahr 2020 begann die Massenproduktion in unserer flexiblen Produktionsanlage. Die Welt befand sich mitten in der COVID-19-Pandemie.
Ich bin mir sicher, jeder erinnert sich daran, dass die Hersteller in der Automobil-, Unterhaltungselektronik-, Haushaltsgeräte- und anderen Industrien gezwungen waren, Maßnahmen zu ergreifen, um mit der Verzögerung bei der Produktion und dem Vertrieb von Halbleitern in der ganzen Welt fertig zu werden.
Seitdem ist das Umfeld der Fertigungsindustrie einem ständigen Wandel unterworfen, einschließlich der fortlaufenden Überprüfung der Produktionsstandorte in Japan, da der Mangel an Halbleitern aufgrund steigender Energiepreise und Naturkatastrophen noch nicht behoben ist. Vor diesem Hintergrund rückt die flexible Produktionslinie als effektives Produktionssystem für BCP-Maßnahmen in den Fokus.
Masuda:
"Die flexible Produktionsanlage hat einen sehr hohen Automatisierungsgrad. Damit sind wir in der Lage, dieselbe Anlage an verschiedenen Standorten zu installieren und eine zuverlässige Produktion zu gewährleisten, selbst in Notfällen."
Die vollständige Automatisierung und die Reduzierung der Personalressourcen führen zu einer Verdoppelung der menschlichen Produktivität im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsanlagen. Es wurde eine bemerkenswerte Verringerung der Arbeitsstunden des Bedienpersonals um 87 % errechnet.
"ROHM hat eine Kultur, die uns die Freiheit gibt, Projekte wie dieses in Angriff zu nehmen, ohne zu wissen ob diese langfristig Früchte tragen werden oder nicht."
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass die durch die oben erwähnte "Visualisierung" gesammelten Daten zur kontinuierlichen Veranschaulichung und Überwachung des Energieverbrauchs verwendet werden können. Da der Schutz der Umwelt weltweit zu einem wichtigen Thema wird, bemühen wir uns, die CO2-Emissionen aus der Stromerzeugung zu reduzieren und Energieeinsparungen in der Produktion zu fördern.
(Stadt Hirokawa, Bezirk Yame, Präfektur Fukuoka)
Eine nachhaltige Gesellschaft ...
Eine Zeit, in der die Umweltverträglichkeit der
Produktion stark in Frage gestellt wird.
Die ROHM Unternehmensgruppe arbeitet daran,
Energie und Ressourcen zu sparen, auch in der Lieferkette.
Eine neue Produktionsplattform
Masuda:
"Wir führen derzeit verschiedene technische Überprüfungen durch und demonstrieren gleichzeitig die Massenproduktion auf dieser Anlage. Auf Basis dieser Technologien entwickeln wir Produktionsanlagen der nächsten Generation."
In Zukunft wird diese Technologie im Stammwerk in Japan eingesetzt und die Zahl der im Werk Hirokawa produzierten Modelle erweitert. Wir stellen uns der Herausforderung, die unbemannte Großanlage (Massenproduktionsanlage) in den nächsten Jahren fertig zu stellen.
Wir werden auch in Zukunft weiter neue Produktionsplattformen aufbauen, auf die sich unsere Kunden aus aller Welt verlassen können.
Miwa:
"Von den 90er bis zu den 2000er Jahren entwickelte ROHM die Hoop/Wide-Produktionslinien. Diese wurden entwickelt, um eine qualitativ hochwertige Massenproduktion zu niedrigen Kosten zu ermöglichen. Obwohl sie die Hauptproduktionslinien von ROHM sind, glauben wir, dass es noch Raum für Verbesserungen in Bezug auf die Verarbeitungsmöglichkeiten, die menschliche Produktivität und die Durchlaufzeit gibt, wodurch wir unseren Konkurrenten immer einen Schritt voraus sind."