# 智慧製造流程

> 整合設備、自動化、通訊、數據與 AI 的製造架構。

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## 系統資料與控制流程


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## 架構層級與通訊協定說明

### 1. 設備層（EQP Level）
- 包括製程設備與量測檢測設備（如 AOI）。
- 原始感測與製程資料的來源。

### 2. 設備自動化層（EAP Level）
- 優化設備控制程式（如 EAP‑1、EAP‑2…），通常由 PLC 控制。
- 功能：
- 感測資料傳送至上層系統
- 接收控制指令執行機台動作

### 3. 自動物料搬運系統（AMHS）
- **MCS（Material Control System）** 管理物料搬運與路徑調度。

### 4. 製造執行系統（MES Level）
- **MES**：處理工單管理、站點流程追蹤。
- **SPC / IPQC**：統計式即時品質監控。
- **PMS、Recipe 管理**：排程維護與配方管理。

### 5. 進階工程系統（AES Layer）
- 包含以下模組：
- **OEE**：整體設備效能分析
- **RMS**：黃金製程參數管理
- **APC (R2R)**：製程參數動態調整
- **EDA / DMS / YMS / AMS / PHM**：資料分析、缺陷管理、良率分析、警報與預測維護

### 6. 大數據與 AI 平台
- 蒐集跨層級資料，訓練 AI 模型、預測維護、進行 KPI 分析與視覺化決策支援。

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## EAP vs MES

在智慧製造導入過程中，**EAP（Equipment Automation Program）** 與 **MES（Manufacturing Execution System）** 的分工。

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### 功能定位比較

| 項目 | **EAP（設備自動化程式）** | **MES（製造執行系統）** |
|----------------|------------------------------------------|------------------------------------------|
| **位置層級** | 接近設備層（Low-level Control） | 中控層（Mid-level Control） |
| **主要功能** | 控制設備開關、參數、監控運行 | 管理工單、製程路由、品質監控 |
| **對象** | 單一設備或機台 | 整條產線或整個製造區段 |
| **通訊協定** | SECS/GEM, PLC, OPC-UA | 與 ERP/EAP 串接、內建 API |
| **反應速度** | 快（毫秒～秒級） | 中（秒～分鐘級） |
| **責任內容** | 接收 MES/AES 指令 → 控制設備 → 回傳狀態 | 下發工單、規劃流程、統計產能與良率 |
| **例子** | 控制 AOI 執行拍照、傳回結果 | 下發 100 片 PCB 至 AOI，確認批次完成情況 |

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### 實際流程中的分工範例

#### Step 1 – MES 發出工單
> 「今天要做 200 片編號 ABC123 的板子，製程是印刷→AOI→組裝→測試」

#### Step 2 – MES 通知設備站點（經由 EAP）
- 傳送配方、批次編號、目標產量至 AOI
- AOI 的 EAP 接收資訊並準備執行

#### Step 3 – EAP 控制設備進行實體動作
- 控制鏡頭拍照、啟動軸控、調整燈源
- 結果立即回傳「OK / NG」至 MES

#### Step 4 – MES 決策後續動作
- NG → 登記追蹤碼並送至重工路徑
- OK → 流轉至下一站

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### MES 與 EAP 的視角差異

| 面向 | EAP | MES |
|-------------------|------------------------------------|-------------------------------------|
| **設備角度** | 我該做什麼？怎麼做？ | 我今天做誰？做到哪裡？為什麼做這件事？ |
| **工程師管理** | 控制程式、參數調整、SECS 實作 | 生產排程、流程路由、報工查詢 |
| **錯誤與異常處理** | 即時報警碼、設備動作監控 | 品質分析、派送維修工單、停機原因統計 |

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### 總結

| 主導層級 | 任務描述 |
|----------|-----------------------------------------|
| **MES** | 工單派發、批次管理、流程排程、製程邏輯設定 |
| **EAP** | 實際執行設備控制、感測器訊號處理、回傳狀態資訊 |

* EAP 是「執行面」，MES 是「決策面」，也就是說 EAP 處理「如何執行」，MES 負責「為何與何時執行」。

* 一句話總結

> **EAP 是控制設備的「即時執行者」**，而 **MES 是管理製程的「中階大腦」**。

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## SECS/GEM 通訊協定介紹

### SECS / GEM 是什麼？

* **SECS**（Semiconductor Equipment Communication Standard）：傳訊息格式標準（SEMI E5, SECS‑II）；
* **GEM**（Generic Equipment Model）：設備功能與訊息行為模型（SEMI E30）；

### 協定架構層次

| 層級 | 標準 | 功能描述 |
| ----- | ------------- | ------------------------- |
| 傳輸層 | SECS‑I / HSMS | 使用 RS‑232 或 TCP/IP 進行連線 |
| 訊息層 | SECS‑II | 定義 Stream / Function 訊息格式 |
| 功能模型層 | GEM (E30) | 定義狀態控制、事件、警報與命令流程 |

### 支援與功能

* 主機可下達指令控制設備啟動／停止／暫停／恢復製程。
* 設備可主動回報事件、警報、良率、設備參數等資料。
* 可下傳、上傳與查詢製程 Recipe 做版本比對與控制。
* 主機可訂閱設備變數或事件報告，如 LotStart、Alarm 等 ([hackmd.io][1])。

### 常見訊息流程範例（Stream–Function）

* **S1F1 / S1F2**：「Are You There」主機查詢設備是否在線。
* **S2F41 / S2F42**：主機發送遠端控制命令（Remote Command），設備回應成功或拒絕。
* **S5F1 / S5F2**：設備推送設備警報，主機回應確認。
* **S6F15 / S6F16 / S6F18**：事件報告與內容註記回報。
* **S7F1–S7F4**：無格式 Recipe 的上傳下載流程。

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## 為何使用 SECS/GEM？

* 標準化通訊，可與各式設備、各品牌主機系統互通，不需重寫串接邏輯。
* 支援製程自動化與即時監控，有助 MES、SPC、EAP 與大數據平台整合。
* 確保高一致性與良率管理，提供事件回報與 Recipe 管理功能。

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## 安全與風險考量

* 協定本身缺乏驗證與加密設計，存在 **中間人攻擊**、**SML 檔案被篡改**、**DoS 攻擊** 等風險。
* 建議搭配工業網路隔離、OT 安全閘道、權限控制、操作日誌監控等措施。

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## 總結

* 智慧製造整合了 **EQP、EAP、MES、AES** 與 **AI 平台** 等多層級系統。
* 透過 **SECS/GEM** 協定，主機可統一控制與擷取設備操作資料。
* 整體流程從設備監控、配方控制、異常管理到生產優化與決策分析皆涵蓋其中。