背景

        Atmel公司總部位于美國加州的SanJose，設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造各種半導(dǎo)體產(chǎn)品，包括永久存儲(chǔ)器和內(nèi)置存儲(chǔ)器、邏輯元件、模擬元件、微處理產(chǎn)品和系統(tǒng)級(jí)一體化方案。

        此公司位于Colorado Springs的制造廠需要使用大量高質(zhì)量反滲透去離子水(RODI)，一天24小時(shí)、一周7天不間斷，且必須持續(xù)滿足制造和設(shè)備支持系統(tǒng)兩者用水的規(guī)格要求。例如，冷凍機(jī)、鍋爐、工藝?yán)鋮s水、酸洗滌塔、分檔器、涂膠機(jī)/顯影機(jī)、濕蝕刻系統(tǒng)和擴(kuò)散系統(tǒng)都要使用設(shè)備處理過的水。

        在生產(chǎn)高峰期，該工廠每年都使用超過5億加侖水(1加侖等于3.785升)。因此進(jìn)水的質(zhì)量對(duì)維持關(guān)鍵生產(chǎn)/支持生產(chǎn)規(guī)范至關(guān)重要。另外，對(duì)水處理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)有效性的管理(會(huì)影響產(chǎn)品成本的逐步上升)也極為重要。

遇到的問題

        現(xiàn)場(chǎng)工廠設(shè)備一實(shí)際上，整個(gè)生產(chǎn)廠幾乎同時(shí)面臨著幾個(gè)嚴(yán)重的水質(zhì)問題：

        目前使用的化學(xué)品水處理工藝大大落后于時(shí)代，而且缺乏完善的管理。以前的化學(xué)品供應(yīng)商面臨復(fù)雜多變的水質(zhì)條件，無法有效地改進(jìn)現(xiàn)有的方案，進(jìn)一步使現(xiàn)有形勢(shì)惡化。

        1、 一場(chǎng)過去三年西部最嚴(yán)重的干旱(自從30年代的旱災(zāi)以來)使得情況更加惡化。蓄水層和水庫存水量達(dá)到最低點(diǎn)，給供水帶來了不利影響。

        2、 Colorado Springs市公用資源部(CSU)被迫“混合”水資源，因此進(jìn)一步降低了水質(zhì)。水質(zhì)的改變對(duì)Atmel的運(yùn)轉(zhuǎn)總成本產(chǎn)生不利影響。為混合水資源，CSU被要求使用不常用的地區(qū)水源一Pinello Wells。根據(jù)CSU的水力模型，混合是解決流量/輸送問題的可行方法。不幸的是，這是以犧牲進(jìn)水水質(zhì)以及其他初始模型未能預(yù)見到的水利問題為代價(jià)的。

解決方案

        由于問題的多面性及與生產(chǎn)的相關(guān)性，資源部門需要組成一個(gè)專門的團(tuán)隊(duì)來盡快解決這一問題。第一步是與幾個(gè)知名的化學(xué)品水處理公司取得聯(lián)系，請(qǐng)他們參與競(jìng)標(biāo)。競(jìng)標(biāo)的前提必須包括:技術(shù)上有所突破，能解決復(fù)雜的水化學(xué)變化問題以及實(shí)施的方案不能危害工廠設(shè)備能力一如生產(chǎn)能力。工廠設(shè)備部最終選擇了納爾科。納爾科給出了清楚而簡(jiǎn)潔的計(jì)劃書，并在Atmel要求的時(shí)間范圍內(nèi)協(xié)助項(xiàng)目執(zhí)行，這是納爾科勝出的兩個(gè)決定因素。

        其次，Atmel需要將納爾科的計(jì)劃與工廠設(shè)備部門的項(xiàng)目整合在一起。為做到這一點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)必須評(píng)估各個(gè)因素，包括但不限于：當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、預(yù)期水質(zhì)惡化速率、對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)的支持、投資回報(bào)、新技術(shù)的復(fù)雜性(如學(xué)習(xí)曲線、與已有的可預(yù)測(cè)性/可預(yù)防性維護(hù)整合的工作量)和化學(xué)水處理反應(yīng)的變化對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的潛在影響。一旦Atmel/納爾科團(tuán)隊(duì)完成評(píng)估，項(xiàng)目即開始實(shí)施。

洗滌塔系統(tǒng)

        5號(hào)建筑(第5廠)內(nèi)的系統(tǒng)被認(rèn)為最為關(guān)鍵，也最容易被更改。第5廠的布置較新，不太擁擠，這是選擇它的重要因素。第一個(gè)糾正措施一開發(fā)出工業(yè)級(jí)軟化系統(tǒng)一來消除第5廠酸
洗滌塔系統(tǒng)中堵塞的球形填充介質(zhì)(SFM)的鈣沉積物。SFM的堵塞不僅降低了系統(tǒng)的效率，而且降低了SFM的使用壽命，后者的降低是由于為盡量減少聚丙烯SFM上變硬的沉淀物，所需要的化學(xué)品藥劑濃度和處理頻率的增加(見圖1和圖2)。

        另外，軟化水還可以增加濃縮倍率(COC)，因此加了相關(guān)的投資回報(bào)率(ROI)，包括化學(xué)品處理、能源利用、填充介質(zhì)更換成本(最短使用壽命5年，最長(zhǎng)使用壽命20年/洗滌塔平均更換成本為1萬美元)和總用水量(見圖3)相關(guān)的投資回報(bào)率(R01)。項(xiàng)目組對(duì)反滲透也作了評(píng)估，盡管效果很好，但由于每1000加侖水成本為8至9美元，從成本角度來說不合算。

冷卻塔

        從實(shí)施的角度出發(fā)，團(tuán)隊(duì)選擇的第二個(gè)應(yīng)用方案是將硫酸注入系統(tǒng)(SAIS)。這一應(yīng)用更復(fù)雜、更有效利用了成本。SAIS的設(shè)計(jì)使高堿度/高鈣水源的影響最小化，提高總濃縮倍率，從而提高了能源和化學(xué)品的使用效率。如前所述，整個(gè)州都存在水質(zhì)問題;但即使在幾年前水質(zhì)好的條件下，這個(gè)方案也是Atmel很感興趣的。在SAIS上線之前，Atmel的濃縮倍率(COC)平均為2.5.目前已達(dá)til 7(見圖4和圖5)。

結(jié)果

        通過對(duì)整個(gè)過程的評(píng)估，專家們發(fā)現(xiàn)對(duì)Atmel和周圍社區(qū)而言，有5方面的益處：

        1．節(jié)水

        2．資源利用

        3．符合ISO 14001/6-sigma

        4．水質(zhì)

        5．運(yùn)轉(zhuǎn)成本降低

        節(jié)水的數(shù)字本身已說明了問題;最初的計(jì)劃表明每年大約可以節(jié)水3千萬加侖(30MG)。在洗滌塔和冷卻塔之間，計(jì)算結(jié)果表明每年可以節(jié)約50,000磅化學(xué)處理品(1磅為0,454公斤)。節(jié)約的水和化學(xué)品已經(jīng)可以證明這一方案的價(jià)值(見圖6)。而其對(duì)企業(yè)環(huán)保形象的改善，更體現(xiàn)了Atmel對(duì)社區(qū)和大自然的一貫負(fù)責(zé)與支持的態(tài)度。
 

        資源利用率得以提高，這種說法并未夸大。由于新處理方案的自動(dòng)化和水質(zhì)改善帶來的總效率提高，Atmel的資源利用率增加了22%以上。在水處理方面，預(yù)防性維護(hù)時(shí)間所占的百分比提高，這更直接證明了資能源利用率的提高。

        ISO 14001 /6-sigma在半導(dǎo)體工業(yè)中的地位越來越高。Atmel的客戶要求具有環(huán)保意識(shí)的供應(yīng)商，需要供應(yīng)商有穩(wěn)定的表現(xiàn)和持續(xù)的改進(jìn)。最近Atmel獲得了ISO 14001認(rèn)證。該認(rèn)證的一部分就是Atmel的水質(zhì)和節(jié)水成就?？蛻舳ㄆ趯徍?，要求符合6-sigma要求的改善程序歸檔。Atmel改善水系統(tǒng)的能力以及后來的改進(jìn)方案是Atmel普遍受到其客戶好評(píng)的重要因素。

        水質(zhì)影響項(xiàng)目評(píng)估的2個(gè)最重要的方面是技術(shù)和成本。進(jìn)水的質(zhì)量也影響了許多直接影響系統(tǒng)整合度、運(yùn)轉(zhuǎn)成本、資源利用和使用壽命的其他參數(shù)。圖3-7闡述的幾點(diǎn)好處反映了水質(zhì)的重要性。例如，對(duì)復(fù)雜并互相依賴的水處理設(shè)備的簡(jiǎn)化是切實(shí)改善水質(zhì)的一個(gè)重要因素。反滲透去離子水(RODI)系統(tǒng)的進(jìn)水質(zhì)量直接影響膜的使用壽命、再生循環(huán)、過濾器介質(zhì)、污染物問題和樹脂混床。所有這些問題對(duì)性能和使用壽命的影響得到了測(cè)量。如果由于生物積垢，這些組分的使用壽命縮短或處理過程變復(fù)雜，對(duì)公司的時(shí)間、資源和成本就會(huì)受到負(fù)面影響。

        運(yùn)行成本對(duì)Atmel在現(xiàn)在和將來的保持競(jìng)爭(zhēng)力都十分重要。設(shè)備部門的職責(zé)是盡可能減少工廠的成本。前面所述的幾點(diǎn)有一個(gè)共同點(diǎn)，即可以減少工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)成本，實(shí)現(xiàn)利潤的提高。Atmel在ColoradoSprings的設(shè)備部門通過努力證明了可以盡量降低成本影響，使其管理的支持系統(tǒng)的效能最優(yōu)化。工廠冷卻塔和第5號(hào)建筑的洗滌塔成本減少，Colorado Springs的工廠可以每年節(jié)約173,455.00美元的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。在最終總結(jié)中，Atmel的總成果體現(xiàn)在：
 

        1、資源利用率增加了22%

        2、每年節(jié)水53.5 MG(約20萬噸)  (見圖7)

        3、每年節(jié)約水處理化學(xué)品50,000  磅(約22.7噸)

        4、支持6-sig m a/ISO 14001

        5、對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)環(huán)保的支持  

        6、與市政府合作的水質(zhì)項(xiàng)目

        7、每年可節(jié)約成本173.455.00美元

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