高端消费电子产品与工业电子产品需要最先进的芯片支持。ASML是全球领先的半导体行业光刻系统制造商之一，制造集成电路和芯片生产的高端装备系统。这些先进的系统帮助ASML的客户，芯片制造商，减小芯片的尺寸并提升芯片的功能。因此在消费电子设备中，ASML有助于为消费者和行业专业人员创造更强大的电子产品。ASML是芯片行业的关键供应商，设计、开发、集成和服务先进系统以生产半导体。该公司在15多个国家设有制造、客户支持中心和培训设施。

半导体行业的发展，以及先进的光刻机制造技术已在大力帮助实现“数字化革命”。这是因为光刻机是在硅片上通过更小成像特征的过程来实现的，并继续保持“摩尔定律”，摩尔定律预测半导体技术将会以固定的周期使芯片上的晶体管数量呈翻倍量级的发展。正是同上于有先进的光刻机，芯片的尺寸可以不断缩小，给每个消费者可以带来更好、更实惠和更节能的电子产品与服务，改善了移动性、连接性、安全性和数字娱乐体验。在2009年的全球金融危机中，芯片制造商大幅削减了资本支出。在这过程中，半导体行业是第一个复苏的行业，订单开始增加，导致ASML连续两年创下销售纪录。2010年的销售额几乎是2009年的三倍，随后2011年又有销售额增加。在这一强劲复苏期间，ASML必须确保及时交付其设备，并符合最高质标准。

项目挑战

•  交付新颖创新的光刻机设备

•  缩短机器交付周期

•  根据市场条件调整生产能力，

    同时保持成本控制

成功的关键

    在实际投入使用前对新生产线进行模拟 分析生产场景并推荐最佳替代方案 优化生产流程的顺序

项目结果：

创建了一个项目，其中将真实世界的结果与使用Plant Simulation仿真创建的仿真模型进行比较，证明了实际生产性能/指标可以被准确模拟仿真。优化了生产线配置，支持所需的吞吐量并减少了对新EUV设备的生产资源投资。通过使用两个定位模块规范工具，提高了新的规划设计的生产能力。创建了仿真对象库，例如，优化算法对象，用于识别制造步骤的最有效排序。将Plant Simulation作为公司生产过程方法的一部分实施，实现了对客户提供最具创新性和成本效益的解决方案的持续交付。在洁净室内生产新的EUV设备。“保持世界领导地位是一项艰巨的任务。企业必须具有创新性以及成本效益性。Plant Simulation将成为公司工程决策过程的一部分。在我们实际投入生产之前，将使用Plant Simulation对许多生产场景进行仿真模拟。”

关于ASML公司

项目背景

由于半导体行业的需求具有很强的周期性，ASML必须不断调整其生产能力以满足市场需求。这是一个复杂的过程，涉及需求预测、制定详细的产能计划，并与庞大而复杂的供应链保持一致。这个过程还涉及使用Plant Simulation解决方案，用于填补产品设计和制造之间的偏差。ASML使用多个软件解决方案，包括产品生命周期管理的Teamcenter以及产品设计的NX软件。最近，ASML的工业工程部门开始使用Plant Simulation工厂仿真，这是一款离散事件仿真工具。“工业工程团队在开发和工程部以及制造和物流间之间部署使用了这些软件，”阿斯麦尔公司的工程规范管理部经理安德鲁解释道。“我们使用Plant Simulation开发的生产仿真支持着多个团队之间的协作桥梁。我们必须在建立新生产设施或改善现有设施方面做出许多重要的决策。Plant Simulation帮助我们在仿真分析各种生产场景后做出最明智的决策。我们的设备必须达到我们设置的最高标准；它们需要在硅片上打印非常小的特征，精确地在彼此之上打印30-40层，并且速度极快。精度以纳米为单位。持续的创新是驱动ASML创新文化的一部分，为了支持我们能够应对这一创新挑战，我们需要一种离散事件软件仿真工具来仿真和优化我们的生产过程。”

为生产系统创建一个Plant Simulation仿真模型，目标是缩短光刻机设备的交货时间。设备测试是生产阶段中持续时间最长的生产过程，甚至比最终装配阶段的持续时间还要长得多。ASML不断努力缩短交货时间，增加生产产能并降低生产成本，以增加其作为首选供应商的吸引力。在研究这些挑战时，数据分析显示延迟的一个原因是加工硅片的延迟交货。ASML的工业规范管理团队的工业工程师尤里斯鲍恩指出：“硅片是在我们的工艺实验室生产的，主要用于设备测试。我们使用了实际测试部门在过去五个月内请求的订单数据，结合相应的实际交货时间。创建了一个Plant Simulation仿真模型，提供了与收集的结果相同的结果，反映出惊人的可靠的精度。 “一旦我们知道有一个可反映现实生产的仿真模型，我们就开始进行工业工程分析。很明显，在实验室增加更多人手将提高交货能力，但我们能够模拟实际生产，并证明增加一个员工到工艺实验室，而不是投资于一个新的生产线，有明显的经济效益。仅仅是为了证明这个结果还不充分，我们又进行了仿真并表明增加第二个员工并不划算。这个分析之前是基于直觉进行的，而不是基于仿真，因此相关人员就很难反仿真后的建议。”鲍恩指出：“这实际正是我们用来试点Plant Simulation的项目的意义，所以当我们意识到使用Plant Simulation，我们可以构建一个能够准确模拟物理生产线性能的仿真模型时，我们就非常兴奋。” 新一代光刻系统 ASML开发了一种使用极紫外（EUV）光的新一代光刻系统，这将使芯片制造商继续缩小芯片上的特征尺寸。

首批用于大规模生产的系统，被称为NXE:3300B，将在2012年交付用户，工程团队必须规划生产设施以支持推出。ASML的ISM团队的工业工程师莫里斯解释道：“其中一个主要问题是：‘制造设备主体中部模块是这台设备的主要模块，那么需要哪些生产资源？’因此我们正在寻找最具成本效益的投资组合，最后我们使用了Plant Simulation来分析三种不同替代方案对洁净室空间消耗、吞吐量变化以及人力和硬件投资的影响。这三种替代方案分别是：1）当前的生产线，2）外包部分生产，以及3）使用一种新的生产线方法，将装配工作分割在三个不同的工作区域之间。仿真显示，替代方案需要更高的设备资源投资，因此我们放弃了它。在另外两种基本相等的替代方案中，我们选择了对ASML风险最低的一个。Plant Simulation的结果是一个优化的生产线配置，支持所需的吞吐量并减少了生产资源的投资。”

Plant Simulation成为决策工具包的一部分。“Plant Simulation的一个优势是能够创建一系列具有特定逻辑的对象，并在不同的模型中重复使用这些对象，”Schrooten说道。“我们与西门子PLM软件的部署合作伙伴cards PLM Solutions B.V.密切合作，他们为我们提供了一套初始的有用的对象库。例如，我们在我们的对象库中创建了遗传算法（GA）优化对象。当我们模拟制造过程时，我们定义了许多制造步骤之间的约束条件，比如先决约束条件，它定义了哪个步骤应该在另一个步骤之前执行；时间约束条件，它定义了有时在执行某些制造步骤后需要等待的时间；以及与物理方面相关的约束条件，例如，两个步骤不能同时进行，因为它们在机器的同一物理区域上执行。”

“GA优化对象利用Plant Simulation的遗传算法功能来推荐一系列过程步骤，考虑到所有约束条件，并将这些步骤分配给所需的生产人员。 “我们正在使用的Plant Simulation的另一个有用功能是实验管理器。通过这个功能，我们可以对几种情景进行模拟，并且可以非常容易地比较不同替代方案的结果。” Schoenwaldt总结道：“保持世界领先地位是一项艰巨的任务。你必须具有创新性和成本效益性。”他指出：“Plant Simulation将成为我们工程决策过程的一部分。在我们实际投入生产线之前，将使用Plant Simulation对许多生产场景进行虚拟模拟。”

“通过Plant Simulation，我们可以构建一个能够准确模拟物理生产线性能的模型。

“Plant Simulation的结果是一个优化的生产线配置，支持所需的吞吐量并减少了对生产资源的投资。”

尤里斯

ASML工业规范部工业工程师