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Le criticità di manutenzione in un sito produttivo ad ambiente controllato

Intervista a Renato Di Stefano, Direttore Generale dei Servizi per gli stabilimenti del nord Italia di STMicroelectronics, approfondendo il complesso scenario di manutenzione che pone uno stabilimento industriale per la produzione di componenti microelettronici

Di Sophie B. de la Giroday


Che tipo di problematiche pone uno stabilimento produttivo per componenti elettronici come quello di STMicroelectronics?

STMicroelectronics è un’azienda leader nella progettazione, produzione e commercializzazione di componenti elettronici a semiconduttori. Il sito di Agrate Brianza della STMicroelectronics ospita attività di produzione, di progettazione ed è anche il quartiere generale di alcune Divisoni di prodotti oltre ad essere la sede legale della società in Italia. Se consideriamo le nostre specificità rispetto ad altri settori, è proprio la produzione a indurre le condizioni operative più critiche. Mettere in opera l’articolata catena di produzione che, attraverso oltre duecento step di processo, trasforma la fetta di silicio nei chip miniaturizzati che rappresentano il nostro prodotto finale, richiede degli investimenti ingenti: questi ultimi costituiscono una forte barriera di ingresso e per questo sono rimasti pochi gli attori mondiali che hanno mantenuto anche la vocazione in ambito manufacturing mentre molti sono “fab-less”, ossia sono solo titolari della proprietà intellettuale relativa al design del chip, ma non lo fabbricano. Per garantire un adeguato ritorno dell’investimento, il ciclo produttivo di una fabbrica come la nostra si svolge su tutte le 24 ore del giorno e per tutti i 365 giorni dell’anno. L’obiettivo della manutenzione è quello di garantire la massima disponibilità degli impianti alla produzione, quindi non sono ammesse interruzioni non programmate dell’attività. Nel caso della ST ad Agrate Brianza questi obiettivi devono essere correlati a una realtà industriale con impianti di dimensioni ragguardevoli, con le attività produttive effettuate in 25.000 mq di Clean Room, ossia in ambienti in cui la pulizia dell’aria è mediamente 1000 volte più spinta di quella di una ottima sala operatoria, la temperatura e l’umidità rimangano costanti, rispettivamente a 22° e 45%. Per garantire queste condizioni di lavoro gli impianti hanno dimensioni importanti (i loro consumi in termini di energia elettrica, acqua e metano per il riscaldamento, sono paragonabili a quelli di una cittadina di 45.000 abitanti). Per garantire queste condizioni gli impianti hanno dimensioni e complessità molto rilevanti e questo implica la necessità di attività di manutenzione programmate e controllate con una sistematicità molto spinta.

Quali criticità sono implicate a livello manutentivo in questo scenario di ciclo produttivo continuo in ambiente controllato?

Alla base della nostra strategia per la manutenzione c’è la progettazione di impianti con una robustezza in grado di consentire di effettuare le attività di manutenzione senza richiedere un fermo alla produzione; nell’analisi degli impianti si assegna un indice di robustezza a ciascun macchinario o parte di esso e il dimensionamento della loro capacità e le strategie di manutenzione sono studiate per tendere a garantire i massimi valori di robustezza. Questo ci consente di stabilire come e con quale tempistica intervenire in maniera preventiva, anticipando eventuali guasti che comporterebbero un fermo della produzione. Laddove i macchinari sono dotati di sistemi di autodiagnostica, la manutenzione è di tipo predittivo. Il ricorso a sistemi di backup e la ridondanza della capacità dei sistemi più critici permette di espletare le procedure di manutenzione “a caldo”, cioè mantenendo l’operatività dell’impianto anche durante la manutenzione di un suo componente. La manutenzione a guasto viene garantita in tempo reale da un’organizzazione del gruppo delle facilities che copre tutte le ore con presenza del personale sia sul campo che in reperibilità. I fermi d’impianto possono d'altro canto essere indotti anche dalla mancanza delle utilities in ingresso alla sede; il caso dell’energia elettrica è sicuramente quello più significativo. L’energia elettrica è la fonte energetica primaria della nostra sede e in questo caso, per sopperire alle possibili fluttuazioni dell’alimentazione che possono causare l’interruzione della produzione, l’alimentazione del sito è operata dal distributore in AT con un sistema “entra-esci”, mentre la rete interna di trasformazione e di distribuzione dell’energia è stata studiata per avere la massima ridondanza e si fa ricorso esteso a gruppi di continuità che, oggi, hanno una capacità ridondata superiore a 20 MW e che, per mezzo di batterie, garantiscono il mantenimento dell’alimentazione elettrica alle parti più critiche in mancanza di energia dalla rete, per tempi variabili da 5 a 20 minuti.

Quali tecnologie sono utilizzate per la gestione di un ambiente così complesso?

Per essere in grado di controllare uno scenario come quello appena descritto è necessario poter disporre di sistemi che consentano di conoscere in tempo reale le condizioni operative degli impianti e i valori dei parametri caratteristici di ciascuna utenza all’interno del sito. Ad Agrate Brianza per questo scopo disponiamo di una doppia control room (anche questa quindi è ridondata proprio per poter far fronte a ogni evenienza), nella quale sono ospitati gli elaboratori che ricevono informazioni dal “campo” tramite più di 70.000 punti di verifica (sensori) la cui elaborazione ci fornisce una visione continua dello stato di operatività di cascun impianto. Questi dati vengono conservati e all’occorrenza possono essere utilizzati per verificare le condizioni ambientali nelle quali ciascun lotto di produzione è stato processato, durante tutto il suo ciclo produttivo. I lotti di produzione sono tracciati attraverso un sistema di bar coding e ciascuna fetta di silicio del lotto è identificata in maniera univoca. Nella movimentazione dei contenitori dei lotti lungo la linea produttiva si ricorre in alcuni casi a etichette RFID.

La manutenzione è tutta svolta da personale interno?

Dobbiamo distinguere il caso del processo produttivo da quello degli impianti. La produzione necessita di sistemi estremamente sofisticati, realizzati da aziende altamente specializzate nel settore della microelettronica e che consentono di realizzare attività tipiche, come per esempio, l’accrescimento di ossidi, la diffusione, la fotolitografia, la impiantazione ionica ad alta energia fino al collaudo elettrico dei singoli componenti su fetta. A causa della complessità dei sistemi la loro manutenzione può essere affidata al costruttore della macchina in questione, ma in tutti i casi in cui è possibile farlo con personale interno la manutenzione viene eseguita, secondo le indicazioni del costruttore, dal personale ST. Nel caso delle infrastrutture, la manutenzione è affidata a personale interno, ma anche in questo caso si ricorre a contratti di manutenzione a chiamata con gli OEMs delle apparecchiature più complesse. Il ricorso all’esternalizzazione è preferito in tutti i casi in cui il contenuto tecnologico dell’attività non rappresenti un fattore discriminante per l’operatività del sito oppure nei casi in cui non abbia in alcun modo attinenza con il core business del sito ed è comunque relegato alle attività di servizio (per esempio le pulizie, attività connesse al building maintenance, i trasporti, l’infermeria oppure la mensa aziendale).

 
   


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