Heliatek 是世界上第一家有机薄膜太阳能解决方案的大规模生产商，它使用自动化仪表板在其试点生产环境中建立统计过程控制。
挑战
为了大规模制造其开创性的光伏产品，Heliatek 使用最先进的定制设计制造设备开发了独特的卷对卷生产环境。 由于没有适合该任务的现成商业软件，该公司的工程师需要创建一个定制的实时过程监控系统来检测偏差和潜在缺陷。
解决方案
在寻找多功能统计软件时，Heliatek 决定获得 JMP 许可，因为它提供了用于快速数据探索的用户友好的可视化工具和用于高级分析的复杂统计平台。 在 Heliatek 中，JMP 中的图形生成器功能被视为数据探索的关键部分，对于公司在制造业务规模扩大时加深其流程知识而言是必需的。
结果
在 JMP 中开发的自定义脚本仪表板使用自动警报系统，使 Heliatek 的晶圆厂操作员能够在流程超出规格时更快地做出响应。 流程集成专家估计，在试生产中，仅报警仪表板就将产量提高了 5%。
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气候变化也许是当今世界面临的最紧迫的挑战。 联合国概述的行动计划的核心是致力于结束全球对化石燃料的依赖并转向可持续能源解决方案。 国际科学界长期以来达成共识，只有与适应措施相结合，减轻目前令人震惊的大气二氧化碳水平的努力才能取得成功。世界各地的政府、组织和公民必须转向可持续能源。 幸运的是，新兴的创新正在使这种适应变得更加容易。
德国公司 Heliatek 开发了一种开创性的有机太阳能薄膜，通过解决以前未满足的针对各种建筑（例如垂直）优化的太阳能装置的需求，使 100% 绿色电力的目标成为现实。 Heliatek 成立于 2006 年，是德累斯顿工业大学和乌尔姆大学的衍生公司，于 2011 年荣获著名的德国未来奖，并于 2015 年被世界经济论坛评为技术先锋。
Heliatek 的关键创新产品 HeliaSol 是一种无毒、超轻且超柔韧的太阳能薄膜，适用于覆盖弯曲和不规则表面。 “[HeliaSol] 与传统光伏发电的区别在于，它可以覆盖传统光伏发电未涵盖的细分市场 - 特别是因为建筑负荷，”工艺集成工程师 Torsten Weber 解释道。 HeliaSol 的厚度不到 1 毫米，使建筑师能够利用结构的整个表面积进行太阳能发电活动。 这种设计创新使城市建筑环境更容易实现能源中和。
© RWE©莱茵集团
© Heliatek© 赫利亚泰克
从试点到规模生产
Weber 于 2017 年加入 Heliatek，是负责该公司试点和量产工厂良率流程优化的团队的一员。 Weber 表示，2020 年标志着该公司进入市场的第一个工业规模生产里程碑，其定制卷对卷生产环境中的技术转让带来了一些独特的挑战。
“我们的产品确实新颖且具有创新性，”韦伯解释道。 “这意味着我们的机器也是独一无二的，并且制造起来具有挑战性。 因此，我们的数据输入和数据流都是高度定制的。”虽然标准设备在到达时会附带一些遗留工艺知识和统计过程控制 (SPC) 期望，但 Weber 和他的同事们正在从头开始，通过监控晶圆厂不同来源的多个工艺和机器参数的生产来构建工艺知识。
Weber 解释说，为定制生产环境建立 SPC 首先要对设备进行的所有测量进行计量调查。 关于工厂警告限制的初步想法需要通过基线运行和实验的结合来验证。 然后调整数据输出以生成确保良好 SPC 所需的数据，同时丢弃只会浪费存储资源的不可用数据。
韦伯说，有效的数据策略不仅依赖于最佳的数据收集，还依赖于对偏差的勤奋记录。 从失败中学习是流程改进的关键部分，每个失控事件都有助于团队了解有关流程限制的更多信息。 但超出规范运行流程可能会减慢商业化进程并增加废品成本，因此必须迅速发现并纠正偏差。 为了缩短响应时间，需要更好的解决方案。
这就是 Weber 在 JMP® 中创建自定义警报仪表板的原因。
定制的警报工具可帮助操作员对失控的过程快速做出反应
受到传统报警电路板的启发，Weber 使用 JMP 脚本语言 (JSL) 为 Heliatek 晶圆厂构建了一个自定义仪表板，当工艺沉积速率在设定的时间范围内超过规格时，该仪表板会快速向操作员发出警报。 “它靠近警报板，但没有所有红色和绿色的小按钮，”他解释道。 “并且具有快速应用 JMP 提供的统计方法的优势。”
韦伯解释说，仪表板在构建时特意考虑了可视化，因为良好的视觉设计使操作员能够一目了然地了解哪些流程正在失控。 仪表板一次显示多个流程参数，每个参数都像交通灯一样进行颜色编码，以指示流程的运行情况。 数据以连续循环的方式更新，这意味着在任何给定时间，快速查看都可以帮助诊断或预测问题。
然而，由于忙碌的操作员不会总是查看仪表板，因此该系统的一个关键功能是能够以电子邮件的形式生成自动警报。 当参数变成红色时，表明已超出限制，系统将自动向一系列人员（操作员、值班主管和工程师）发送电子邮件。 此外，JSL 的替代方案 - “Mail()”函数通过内部 SMTP 服务器执行邮件传输。
通过 JMP 中的简单脚本，Weber 可以轻松调整仪表板的设置，以创建警报系统的规则和例外情况。 JMP 软件的图形界面和内置数据可视化功能不仅对于仪表板本身至关重要，而且对于流程集成团队探索不合规格事件并从中学习的能力也至关重要。 此外，甚至可以通过自定义 HTML 脚本与非 JMP 用户共享图表，这也有助于克服加载宿醉和自动重新加载插件的问题。
试产良率提高1-5%
自推出以来，Weber 的警报仪表板极大地缩短了操作员对失控流程的反应时间。 他说，操作员越快收到警报，他们就能越早召集人员找出解决方案，这对提高产量和减少废品产生连锁反应。
“在我们的试生产中，警报板可能将产量提高了约 1% 到 5%，”他说。 “这取决于任务，但根据一组实验和运行，我认为 1% 到 5% 是一个巨大的改进。”
他将这种成功在很大程度上归功于直观的可视化：“通过我们的警报板，您可以快速看到参数何时失控。 即使您有多个参数，它仍然非常简单 - 不仅使用警报板，而且当您考虑图形生成器时也是如此。”
“我们将 Graph Builder 用于警报板和我们想要分析的其他数据，以便通过相关性或分布获得快速概览。”这就是韦伯所说的“快速而肮脏的数据可视化”；数据处理和探索性分析有助于加深对流程以及与各种参数的交互的流程理解。
JMP® 是数据可视化和高级分析的一站式商店
交互式、用户友好的可视化是 Weber 决定授权 JMP 的首要考虑因素之一。 韦伯说：“我们希望拥有一款大多数人（Heliatek）都可以使用的分析软件。”
虽然其他软件包提供图形功能，并且可以使用开源编码语言来创建自定义仪表板，但 JMP 的美妙之处在于它两者兼而有之。 尽管 Weber 的团队尚未达到晶圆厂生命周期中实验设计 (DOE) 发挥作用的阶段，但 Weber 表示他预计很快就会开始使用该功能。
“JMP 是一款非常有吸引力且易于使用的软件，还具有 DOE 等有趣的功能以及我可能需要的所有其他统计分析，”他说。 “拥有这个工具，并且能够在这个工具中编码，真是太棒了。 在 JMP 中，您可以使用一个软件来分析数据，还可以使用脚本构建一些您自己的应用程序。 通过JSL，你可以快速学到很多东西。”
为深度学习应用铺平道路
韦伯表示，随着数据流和制造系统变得越来越自动化，他预计仪表板和连续循环数据可视化将发挥更大的作用。 在相当长的时间内，Heliatek 将有更多的数据处理完全或部分自动化，数字化系统可以使用算法来学习和响应失控事件警报。
“这将是一个永无止境的优化故事，”韦伯说。 这是一件好事：像 Heliatek 这样的先驱公司的持续创新周期有助于解决气候危机。 随着有机太阳能薄膜产量的增加，更多的建筑物能够完全实现能源中性。
