SCREEN SPE彦根事业所：多品种少量生产的智能工厂实践
我们身边的智能手机、汽车以及生成式 AI 服务，都依赖半导体。全球半导体需求持续扩大，支撑其生产的则是半导体制造设备厂商。
SCREEN Semiconductor Solutions（以下简称 SCREEN SPE）在硅晶圆表面清洗设备领域拥有全球顶级市场份额。其主力产品出自集团最大生产基地——彦根事业所。近年来，该事业所陆续启用以“S³（Safety：安全、Smart：智能、Speed：速度）”为概念的新工厂。
然而，SCREEN SPE 制造的半导体设备是按客户规格定制的多品种少量生产。大型设备使用数万个零部件，过去甚至被称为“离自动化最远的世界”。在这一领域，制造技术部的 K.K 氏正推动由现场主导的智能工厂化。在完全自动化困难的情况下，公司如何推进生产现场进化？
SCREEN Semiconductor Solutions 制造统辖部 制造技术部 制造技术课 K.K 氏
彦根事业所：SCREEN SPE 式智能工厂的现在
走进彦根事业所工厂，高挑的天花板和精致的生产现场映入眼帘。在彻底清洁管理下运行的洁净室中，AGV（Automated Guided Vehicle：无人搬运车）安静穿梭，天花板上铺设着运送零部件的无人搬运装置轨道。乍看之下，这里像是一座体现智能工厂的工厂。
但在这背后，制造相关人员每天都在挑战多品种少量生产条件下推进智能工厂化这一难题。
——首先，请介绍您的所属部门和职责。
K.K 氏：我所属的制造统辖部制造技术部制造技术课，承担通常所说的“生产技术的一部分”。其中我们负责 FA（Factory Automation：工厂自动化、机械化）和制造 DX（Digital Transformation：数字化转型）。我们的使命是从负责各制造工序的部门收集现场烦恼和课题，通过导入系统或设计专用机械来解决。
——彦根事业所在 SCREEN SPE 中承担什么角色？
K.K 氏：彦根是负责生产公司主力产品清洗设备的基地。特点在于多品种少量生产。我们根据客户需求生产并出货设备。另一方面，个别应对越多，生产效率越低。因此，在满足客户需求的同时，如何推进工序标准化很重要。我们利用 3D 数字作业指导书等，尽可能建立接近量产形式的生产机制，这是该工厂的特点。
——客户规格各异，如果比喻理想工厂，应该是什么样？
K.K 氏：最终目标是像汽车工厂那样，产品不停滞地流动的流水线生产。公司内部也会说“以心太工厂为目标”。不过，并非全部统一化。就像汽车按车型装入不同选配一样，也要应对每台设备的规格差异。在满足客户细致规格要求的同时，尽可能实现工序标准化，这是我们追求的工厂形态。
——现状距离理想还有多远？
K.K 氏：老实说，还在第一步、第二步的阶段。在这个行业，设备巨大、零部件数量达数万个，历史上一直不以自动化为前提。但需求逐年增加，生产台数持续增长，劳动人口却必然减少。正因为如此，必须通过自动化提高效率。最近约 10 年，SCREEN SPE 陆续建设了 S³-3、4、5……等新工厂。利用数字技术将现场瓶颈可视化，并通过自动化改善。具体来说，将作业进度等数据汇集到 MES（Manufacturing Execution System：制造执行系统），再用 FA 解决由此发现的课题，这一循环终于开始运转。
一路摸索：实现智能工厂化的历程
半导体制造设备的组装长期以来依赖熟练作业者围着纸质图纸商量推进，属于个人经验驱动。为追求效率而细分工序后，又难以看清数百道工序中究竟哪里耗时。对多品种少量生产现场而言，这种两难某种程度上是宿命。K.K 氏等人如何照亮“看不见”的现场？
——以前制造现场有哪些课题，如何解决？
K.K 氏：几年前，作业者还对着纸质图纸一边讨论“这里这样做、那里那样做”一边组装。首先着手的是完善 3D 数字作业指导书。之后将工序细分，转向在各作业区域组装产品的单元生产方式。不过，单元生产方式也有缺点：工序分得越细，越难看清时间花在哪里。于是导入 MES，将作业时间数据化，使瓶颈可视化。
——推进过程中，现场有抵触或困难吗？
K.K 氏：起初存在类似“自动化过敏”的拒绝反应。我本人来自汽车行业，部门里也有很多从其他行业加入的成员。从现场角度看，警惕“外面来的人要引入新机器”是自然的。因此，我们逐一耐心说明“导入这个机制后，现在的作业具体会怎样变轻松”，花时间争取理解。另一方面，跨行业培养的视角也是推进现场改善的巨大优势。在相同环境待久了，低效作业也会逐渐被视为理所当然，难以认识到问题。为避免这种情况，我在加深对现场理解的同时，始终意识到不要过度沾染惯例，保持客观视角。
——有没有导入后不顺利的失败经历？
K.K 氏：坦白说，失败很多。过去曾尝试导入针对特定作业的机器人，但现场提出严厉意见：“如果只能做那个，就不需要。”洁净室是单位面积价值极高的空间。人可以省空间完成的作业，让机器人做却会占用很大地方。“占用那个空间是否真有价值”，这是现场真实声音。从这次经历痛感到，不能把导入高功能机器人本身当目的。交给机器人做的工作要简单聚焦，并且必须形成与空间和费用相称的效果，否则自动化没有意义。关键不是机器人单体，而是包括作业空间和周边设备在内的整个工序如何设计。这一点作为当时的反省强烈留存下来。
小型设备中蕴含 SCREEN SPE 的“Safety”
智能工厂化的步伐如今开始显现切实成效。不过，现场改变的不仅是生产效率。工厂组装区域放着 K.K 氏亲自设计的小型配管连接装置。它只比纸巾盒大一圈，却凝聚了提高现场安全性的巧思。
——听说这台配管连接装置也是您设计的？
K.K 氏：是的。开发初衷是希望尽量减轻实际参与作业成员的负担，实现安全作业环境。最初做出来的型号被现场指出“太大”，于是讨论小型化。过程中发现“这样可以上下两层配置”，最终形成现在的形状。设计本身约花 1 个月，但达到这个形态用了约 1 年。目前使用的是第 4 代。并非导入后就结束，之后也到现场确认实际使用情况并持续改善。
——参观工厂后，印象深刻的是不仅重视生产率，也重视安全性。
K.K 氏：是的。SCREEN SPE 提出的“S³”中，第一个 S 是 Safety（安全）。在追求效率和生产性之前，必须先保护人的安全。把零部件搬运和重物抬起交给机械，底层思路相同。这台装置也是为了减轻作业者负担、实现更安全作业环境而开发。我们把消除现场危险作业作为最优先事项。
生产技术视角提升设备附加价值
一台设备、一道工序——K.K 氏等人的工作是微观改善的积累。但其总和已开始作为整个工厂的生产率体现为数字。而且，改变的不仅是数字。
——请介绍迄今努力的成果和现场变化。
K.K 氏：定量方面，例如零部件寻找时间削减 5 成、作业进度确认工数削减 5 成、零部件压入等单纯作业削减约 6 成，效果稳步显现。数字之外的变化，我认为最大的是形成了“要改变我们自己的现场”的氛围。近年来，各基地开始自发提出“想改善这里”的咨询。
——现场意识发生了变化。另一方面，为进一步取得效果还有哪些课题？
K.K 氏：目前尚未达到期待水平。要进一步提高工厂生产率，不能只改善制造工序，生产技术还需要从开发、产品设计阶段就参与。因为如果能在设计时考虑易组装性和易标准化，就能减少制造现场返工和个别应对。此外，今后的半导体制造设备不仅要求实现高加工精度和稳定生产质量的工艺性能，导入便利性、操作性和维护性等附加价值也会越来越重要。实际生产现场到底有多易用，将被比以前更严格地审视。归根结底，选择我们半导体制造设备的是负责半导体制造商生产技术的人。我自己也是生产技术出身，因此容易理解客户在选定设备时以什么视角评价、追求什么。正因为如此，希望把这种使用者视角反馈到更上游的开发、设计。公司内部生产技术增强实力，从开发阶段积极参与，从而打造易于制造、对客户也易用、附加价值高的设备。
“什么都能做”，SCREEN SPE 的生产技术很有趣
到这里谈的是工厂效率化和设备附加价值。但将其逐一实现的，是参与工厂建设的技术人员。在他们眼中，半导体制造设备的生产技术工作是什么样的？
——在 SCREEN SPE 从事生产技术有何有趣之处？
K.K 氏：对生产技术感兴趣的学生，我常说：“想亲手让工厂进化的人，在我们公司会觉得非常有趣。”在半导体制造设备行业中，我们相当深入自动化，但改善空间仍很大，可以用自己的想法和技术改变现场。如果用一句话表达生产技术工作的魅力，就是“什么都能做”。不限定机械、电气、软件领域，可以组合必要技术，把新机制变成现实。导入的设备在现场发挥作用那一刻的成就感格外不同，是能体会制造业真谛的工作。
——“什么都能做”是 SCREEN SPE 生产技术的魅力。那么，今后想利用这一环境挑战哪些领域？
K.K 氏：现在重点推进的是工艺处理时保持晶圆的“spin chuck（旋转卡盘）”这一零部件的组装和检查自动化。我们正与富山的集团公司合作，在将质量提高到极致的同时削减工数。同时，也希望把由此积累的技术横向展开到其他基地。为满足全球旺盛的半导体需求，我们不会停止现场主导的改善，将继续推动 SCREEN SPE 工厂进化。
“正因为自己是生产技术出身，才懂得客户追求的易用性。”K.K 氏的这一视角，不仅限于工厂效率化，也拥有提高产品本身附加价值的力量。通往像汽车工厂那样流动的“理想工厂”之路或许才走了一半。即便如此，以 Safety 为最优先，在彦根事业所磨炼的技术和现场力，确实支撑着全球半导体制造。
