Heliatek 是世界上第一家有機薄膜太陽能解決方案的大規模生產商，它使用自動化儀表板在其試點生產環境中建立統計過程控制。
挑戰
為了大規模製造其開創性的光伏產品，Heliatek 使用最先進的定制設計製造設備開發了獨特的捲對卷生產環境。 由於沒有適合該任務的現成商業軟件，該公司的工程師需要創建一個定制的實時過程監控系統來檢測偏差和潛在缺陷。
解決方案
在尋找多功能統計軟件時，Heliatek 決定獲得 JMP 許可，因為它提供了用於快速數據探索的用戶友好的可視化工具和用於高級分析的複雜統計平台。 在 Heliatek 中，JMP 中的圖形生成器功能被視為數據探索的關鍵部分，對於公司在製造業務規模擴大時加深其流程知識而言是必要的。
結果
在 JMP 中開發的自定義腳本儀表板使用自動警報系統，使 Heliatek 的晶圓廠操作員能夠在流程超出規格時更快地做出響應。 流程集成專家估計，在試生產中，僅報警儀表板就將產量提高了 5%。
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氣候變化也許是當今世界面臨的最緊迫的挑戰。 聯合國概述的行動計劃的核心是致力於結束全球對化石燃料的依賴並轉向可持續能源解決方案。 國際科學界長期以來達成共識，只有與適應措施相結合，減輕目前令人震驚的大氣二氧化碳水平的努力才能取得成功。世界各地的政府、組織和公民必須轉向可持續能源。 幸運的是，新興的創新正在使這種適應變得更加容易。
德國公司 Heliatek 開發了一種開創性的有機太陽能薄膜，通過解決以前未滿足的針對各種建築（例如垂直）優化的太陽能裝置的需求，使 100% 綠色電力的目標成為現實。 Heliatek 成立於 2006 年，是德累斯頓工業大學和烏爾姆大學的衍生公司，於 2011 年榮獲著名的德國未來獎，並於 2015 年被世界經濟論壇評為技術先鋒。
Heliatek 的關鍵創新產品 HeliaSol 是一種無毒、超輕且超柔韌的太陽能薄膜，適用於覆蓋彎曲和不規則表面。 “[HeliaSol] 與傳統光伏發電的區別在於，它可以覆蓋傳統光伏發電未涵蓋的細分市場 - 特別是因為建築負荷，”工藝集成工程師 Torsten Weber 解釋道。 HeliaSol 的厚度不到 1 毫米，使建築師能夠利用結構的整個表面積進行太陽能發電活動。 這種設計創新使城市建築環境更容易實現能源中和。
© RWE©萊茵集團
© Heliatek© 赫利亞泰克
從試點到規模生產
Weber 於 2017 年加入 Heliatek，是負責該公司試點和量產工廠良率流程優化的團隊的一員。 Weber 表示，2020 年標誌著該公司進入市場的第一個工業規模生產里程碑，其定製卷對卷生產環境中的技術轉讓帶來了一些獨特的挑戰。
“我們的產品確實新穎且具有創新性，”韋伯解釋道。 “這意味著我們的機器也是獨一無二的，並且製造起來具有挑戰性。 因此，我們的數據輸入和數據流都是高度定制的。”雖然標准設備在到達時會附帶一些遺留工藝知識和統計過程控制(SPC) 期望，但Weber 和他的同事們正在從頭開始，通過監控晶圓廠不同來源的多個工藝和機器參數的生產來構建工藝知識。
Weber 解釋說，為定制生產環境建立 SPC 首先要對設備進行的所有測量進行計量調查。 關於工廠警告限制的初步想法需要通過基線運行和實驗的結合來驗證。 然後調整數據輸出以生成確保良好 SPC 所需的數據，同時丟棄只會浪費存儲資源的不可用數據。
韋伯說，有效的數據策略不僅依賴於最佳的數據收集，還依賴於對偏差的勤奮記錄。 從失敗中學習是流程改進的關鍵部分，每個失控事件都有助於團隊了解有關流程限制的更多信息。 但超出規范運行流程可能會減慢商業化進程並增加廢品成本，因此必須迅速發現並糾正偏差。 為了縮短響應時間，需要更好的解決方案。
這就是 Weber 在 JMP® 中創建自定義警報儀表板的原因。
定制的警報工具可幫助操作員對失控的過程快速做出反應
受到傳統報警電路板的啟發，Weber 使用JMP 腳本語言(JSL) 為Heliatek 晶圓廠構建了一個自定義儀表板，當工藝沉積速率在設定的時間範圍內超過規格時，該儀表板會快速向操作員發出警報。 “它靠近警報板，但沒有所有紅色和綠色的小按鈕，”他解釋道。 “並且具有快速應用 JMP 提供的統計方法的優勢。”
韋伯解釋說，儀表板在構建時特意考慮了可視化，因為良好的視覺設計使操作員能夠一目了然地了解哪些流程正在失控。 儀表板一次顯示多個流程參數，每個參數都像交通燈一樣進行顏色編碼，以指示流程的運行情況。 數據以連續循環的方式更新，這意味著在任何給定時間，快速查看都可以幫助診斷或預測問題。
然而，由於忙碌的操作員不會總是查看儀表板，因此該系統的一個關鍵功能是能夠以電子郵件的形式生成自動警報。 當參數變成紅色時，表明已超出限制，系統將自動向一系列人員（操作員、值班主管和工程師）發送電子郵件。 此外，JSL 的替代方案 - “Mail()”函數通過內部 SMTP 服務器執行郵件傳輸。
通過 JMP 中的簡單腳本，Weber 可以輕鬆調整儀表板的設置，以創建警報系統的規則和例外情況。 JMP 軟件的圖形界面和內置數據可視化功能不僅對於儀表板本身至關重要，而且對於流程集成團隊探索不合規格事件並從中學習的能力也至關重要。 此外，甚至可以通過自定義 HTML 腳本與非 JMP 用戶共享圖表，這也有助於克服加載宿醉和自動重新加載插件的問題。
試產良率提高1-5%
自推出以來，Weber 的警報儀表板極大地縮短了操作員對失控流程的反應時間。 他說，操作員越快收到警報，他們就能越早召集人員找出解決方案，這對提高產量和減少廢品產生連鎖反應。
“在我們的試生產中，警報板可能將產量提高了約 1% 到 5%，”他說。 “這取決於任務，但根據一組實驗和運行，我認為 1% 到 5% 是一個巨大的改進。”
他將這種成功在很大程度上歸功於直觀的可視化：“通過我們的警報板，您可以快速看到參數何時失控。 即使您有多個參數，它仍然非常簡單 - 不僅使用警報板，而且當您考慮圖形生成器時也是如此。”
“我們將 Graph Builder 用於警報板和我們想要分析的其他數據，以便通過相關性或分佈獲得快速概覽。”這就是韋伯所說的“快速而骯髒的數據可視化”；數據處理和探索性分析有助於加深對流程以及與各種參數的交互的流程理解。
JMP® 是數據可視化和高級分析的一站式商店
交互式、用戶友好的可視化是 Weber 決定授權 JMP 的首要考慮因素之一。 韋伯說：“我們希望擁有一款大多數人（Heliatek）都可以使用的分析軟件。”
雖然其他軟件包提供圖形功能，並且可以使用開源編碼語言來創建自定義儀表板，但 JMP 的美妙之處在於它兩者兼而有之。 儘管 Weber 的團隊尚未達到晶圓廠生命週期中實驗設計 (DOE) 發揮作用的階段，但 Weber 表示他預計很快就會開始使用該功能。
“JMP 是一款非常有吸引力且易於使用的軟件，還具有 DOE 等有趣的功能以及我可能需要的所有其他統計分析，”他說。 “擁有這個工具，並且能夠在這個工具中編碼，真是太棒了。 在 JMP 中，您可以使用一個軟件來分析數據，還可以使用腳本構建一些您自己的應用程序。 通過JSL，你可以快速學到很多東西。”
為深度學習應用鋪平道路
韋伯表示，隨著數據流和製造系統變得越來越自動化，他預計儀表板和連續循環數據可視化將發揮更大的作用。 在相當長的時間內，Heliatek 將有更多的數據處理完全或部分自動化，數字化系統可以使用算法來學習和響應失控事件警報。
“這將是一個永無止境的優化故事，”韋伯說。 這是一件好事：像 Heliatek 這樣的先驅公司的持續創新周期有助於解決氣候危機。 隨著有機太陽能薄膜產量的增加，更多的建築物能夠完全實現能源中性。
