أخبار ar.wedoany.com، في مجال تصنيع أشباه الموصلات، يُعرف نظام النقل العلوي (OHT) بأنه نظام آلي لنقل المواد يُركب على مسارات علوية معلقة بسقف المصنع. يستخدم هذا النظام مكونات رفع تعمل بحزام للوصول المباشر إلى منافذ التحميل لمعدات المعالجة، مما يتيح التقاط ونقل الحاويات الموحدة الأمامية الفتح (FOUP). ويُنظر إليه على نطاق واسع باعتباره حل النقل الرئيسي لمصانع رقائق 300 ملم والأجيال القادمة من المصانع.
مكونات النظام والهيكل الأساسي
يُعد نظام OHT نظامًا فرعيًا أساسيًا ضمن نظام المناولة الآلي للمواد (AMHS)، ويتألف هيكله الكامل من جزأين رئيسيين: الأجهزة المادية وبرامج التحكم.
تشمل طبقة الأجهزة: نظام المسارات الممتد على طول السقف، والذي يمكن أن يتجاوز طوله 50 كيلومترًا في المصانع المتقدمة، مع أكثر من 5000 نقطة تقاطع؛ وحدات OHT التي تتحرك على طول المسارات، بقدرة حمل تتراوح عادة بين 15-20 كجم وسرعة تشغيل قابلة للتعديل؛ آلية الرفع المستخدمة للتحديد الرأسي الدقيق، والتي يجب أن تتوافق مع ارتفاعات منافذ التحميل للمعدات المختلفة؛ آلية الإمساك والإفلات الخاصة بـ FOUP؛ ونظام إمداد الطاقة (باستخدام قضبان التلامس أو الحث) الذي يدعم التشغيل المستمر على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.
تتكون طبقة التحكم البرمجي من نظام التحكم في المواد (MCS)، ووحدة التحكم في عربة النقل (TSC)، ووحدة التحكم في جهاز التخزين (STC) التي تعمل بشكل متكامل. يتولى MCS مسؤولية الاتصال بنظام تنفيذ التصنيع (MES)، واستقبال أوامر النقل الشاملة وتوزيعها على وحدات التحكم المختلفة؛ تدير TSC حالة ومهام كل وحدة OHT فردية؛ بينما تدير STC معلومات FOUP داخل أجهزة التخزين. تتواصل هذه المستويات مع بعضها البعض في الوقت الفعلي لاسلكيًا، ويمكن للخادم المركزي بناء صورة كاملة لحركة كل جهاز داخل المصنع بأكمله، على غرار غرفة التحكم في حركة المرور التي تراقب تدفق السيارات في المدينة.
سير العمل ومبدأ التشغيل
يمكن تلخيص عملية عمل OHT في أربع مراحل: "استلام الأمر - تخطيط المسار - تنفيذ النقل - التسليم الدقيق". أولاً، يتلقى نظام MCS طلب نقل المواد من نظام MES، ويقوم بتحليل معلومات مثل الجهاز الهدف، وأولوية العملية، ونوع الحاوية، ثم يرسلها إلى TSC المعنية. بعد ذلك، تقوم TSC بجدولة وحدة OHT المتاحة، وحساب المسار الأمثل من نقطة البداية إلى نقطة النهاية استنادًا إلى خريطة المسار، والتحكم في تحرك الرافعة على طول السكة.
عندما تقترب وحدة OHT من الموقع المستهدف، يتحول النظام إلى وضع السرعة المنخفضة، ويحقق تحديد موضع دقيق على مستوى المليمترات باستخدام أجهزة استشعار الموقع، وتقوم آلية الرفع بضبط الارتفاع لتتمكن آلية الإمساك والإفلات من التقاط أو وضع FOUP. خلال عملية النقل بأكملها، يمكن أن يصل متوسط سرعة OHT على المسارات المستقيمة إلى 5 م/ث (18 كم/ساعة)، بينما تبلغ سرعته على المسارات المنحنية 1 م/ث (3.6 كم/ساعة). في المصانع المتقدمة، يتراوح وقت النقل الفردي (بما في ذلك الانتظار والحركة والإمساك/الإفلات) بين 18-25 ثانية، ويمكن أن يصل حجم النقل اليومي للنظام إلى مئات الآلاف من الرحلات، ويجب أن تظل قابلية استخدام النظام أعلى من 99.99%.
مؤشرات الأداء الرئيسية والنقاط التقنية الأساسية
تشمل المعايير الأساسية لنظام OHT دقة تحديد الموضع، وأداء التشغيل، والتحكم في الاهتزاز، ومستوى النظافة. تتطلب العمليات المتقدمة ألا يتجاوز خطأ تحديد الموضع الأفقي ±0.1 مم، وألا يتجاوز خطأ المحاذاة الرأسية ±0.2 مم، مع سرعة تشغيل قصوى تبلغ 3.0-3.5 م/ث، ودورة إمساك/إفلات أقل من 5 ثوانٍ. يعد التحكم في الاهتزاز عاملاً حاسماً يؤثر على إنتاجية العمليات المتقدمة؛ حيث تتطلب عقدة 3 نانومتر ألا يتجاوز تسارع الاهتزاز أثناء النقل 0.2G، وإلا فقد يؤدي ذلك إلى تجاوز أخطاء محاذاة الطباعة الضوئية للحدود المسموح بها. لكبح الاهتزازات، تستخدم أنظمة OHT المتطورة بشكل شائع تقنية الدفع المغناطيسي المعلق، والتي تلغي الاحتكاك الميكانيكي من خلال النقل غير التلامسي، مما يحقق عمليات بدء وإيقاف دقيقة وقابلة للتحكم، ويتجنب في الوقت نفسه التلوث بالجسيمات الناتج عن مواد التشحيم، ويمكن أن يقلل الضوضاء إلى أقل من 55 ديسيبل.
فيما يتعلق بخطط تحديد الموضع، يُعد تحديد الموضع باستخدام شريط غراي (Gray Code) الخيار السائد في المصانع المتطورة (Fabs) نظرًا لقدرته القوية على مقاومة التداخل (غير متأثر بالغبار أو المجالات الكهرومغناطيسية) ودقته التي تصل إلى ±2 مم؛ بينما يكون تحديد الموضع باستخدام المشفرات أقل تكلفة ولكنه عرضة للانزلاق، مما يجعله مناسبًا للعمليات الناضجة؛ ويستخدم قياس المسافة بالليزر في السيناريوهات المخصصة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع نظام OHT بقدرة على تتبع الحالة في الوقت الفعلي، مما يمكنه من مراقبة الحالات الشاذة مثل درجة الحرارة والاهتزاز أثناء نقل الرقائق، والاستجابة لها في الوقت المناسب لضمان سلامة النقل.
مزايا التطبيق والوضع الحالي للصناعة
بالمقارنة مع المركبات الموجهة الآلية الأرضية (AGV) أو الأحزمة الناقلة، يتمتع نظام OHT بمزايا كبيرة في عدة جوانب. فتركيبه العلوي لا يشغل مساحة أرضية، مما يزيد من كفاءة استخدام المساحة في غرف الأبحاث النظيفة؛ كما أن تشغيله الآلي بالكامل يقلل من الاتصال المباشر بين الأفراد والمواد، مما يقلل من مخاطر التلوث بالجسيمات؛ ويؤدي النقل عالي السرعة إلى تقليل وقت تصنيع المواد، وبالتالي تحسين كفاءة الإنتاج الإجمالية؛ وفي الوقت نفسه، يساهم التشغيل الآلي في خفض تكاليف العمالة والصيانة، ويضمن استمرارية الإنتاج بفضل استقراره التشغيلي العالي.
من حيث هيكل السوق، يهيمن على سوق أنظمة OHT العالمية منذ فترة طويلة شركتا Daifuku اليابانية وMurata Machinery، مع تركيز عالٍ جدًا في سوق مصانع الرقائق مقاس 12 بوصة المتطورة. وفقًا لتقديرات أبحاث السوق، من المتوقع أن يصل حجم سوق OHT في الصين إلى 6.81 مليار يوان صيني بحلول عام 2026. وقد حققت الشركات المصنعة الصينية مثل Mifei Technology وHuaxin Equipment وChengchuan Technology وZhijianeng اختراقات في بعض خطوط الإنتاج، لكنها لا تزال متأخرة في مؤشرات مثل دقة تحديد الموضع (حوالي ±0.1 مم للصين مقابل ±0.05 مم دوليًا)، وسرعة التشغيل (3.5 م/ث للصين مقابل 4.0 م/ث دوليًا)، والتحكم في الاهتزاز (0.5 ميكرومتر/ث للصين مقابل 0.1 ميكرومتر/ث دوليًا). مع التوسع الكبير في بناء مصانع الرقائق الصينية وتسارع عملية الاستبدال المحلي، من المتوقع أن يصبح نظام OHT المجال الرئيسي التالي لتحقيق اختراق شامل في قطاع معدات أشباه الموصلات.
