HackMD
智慧製造流程
整合設備、自動化、通訊、數據與 AI 的製造架構。
系統資料與控制流程
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。
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。
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 |
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
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 |
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」。
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。
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。
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。
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。
