整合數位設計、模擬及施工 構建完美的無塵室 智慧應用 影音
工研院
ADI

整合數位設計、模擬及施工 構建完美的無塵室

Autodesk的CFD軟體可模擬廠房氣流、壓力分佈,有效改善廠內正壓效果,以避免氣體滯留與汙染問題。
Autodesk的CFD軟體可模擬廠房氣流、壓力分佈,有效改善廠內正壓效果,以避免氣體滯留與汙染問題。

不少人對無塵室皆有基本認識,知道它是藉由將密閉空間內空氣中的污染物排除,創造一個潔淨環境,廣泛適用於對環境污染敏感的產業,例如半導體生產、液晶螢幕生產、生技製藥、精密機械、醫院等等;尤以晶圓製程對無塵等級的要求最高,只因若一粒灰塵落在晶圓上,都可能導致整個線路毀損、晶圓被迫報廢。為有效控制各種變因,無塵室需要嚴格控管溫度、濕度與落塵量。

儘管無塵室並非新議題,但工程師欲做好無塵室的設計佈局,仍是不簡單的課題。此乃因為無塵室沒有所謂的最佳格局標準,往往肇因於產品或製程的不同而有所差異,舉凡空間大小、溫濕度、進氣與排氣風口位置、過濾循環方式,甚或人員與在製品的物流動線...等等變數,皆需納入考量,才能有效避免粉塵或汙染的空氣滯留。

時至今日,因市場需求丕變導致生產節奏加快,且消費大眾對產品精密度的要求也不斷攀升,造成智慧工廠浪潮崛起,影響所及,廠房設計必須保有彈性,才好因應日後升級,因而改變了無塵室的要求等級,工程師不只無法套用過往經驗來規劃無塵室,甚至常見的Try and Error設計方式也變得不管用,從而面臨莫大挑戰。對此台灣歐特克(Autodesk)資深技術經理蔡進忠認為,唯有藉由數位化軟體設計無塵室,才可望突破重重考驗。

展望今後的無塵室規劃重點,除了如同前述需顧及未來可能升級的潛在變因外,亦需要正視「環保節能」大勢所趨,將省電節能納入設計考量,如此包括無塵室中的氣流強度、進氣/排氣設備的風速馬力配置都變得至關重大,務需在設計階段執行模擬分析,確認無塵室的氣流保持正壓、並擁有良好的熱舒適度,才能避免無塵室無法通過驗收的風險。

並用各項工具,流暢執行無塵室設計專案

值得一提,無塵室僅是整個產線當中的一環,因此談到完整的產線規劃,還需綜合考量廠房建築、暖通空調、產線設備空間佈局、產線平衡分析、物流動線分析...等等環節,並依產品製程所需,針對若干設備進行客製化設計開發,以達成生產效率與良率上的要求,才可望克竟全功。

有鑑於無塵室與生產線從設計、分析到施工等所有歷程,皆牽涉繁多的技術需求,Autodesk遂提供完整解決方案,內含從產品設計開發、模擬分析、生產製造、廠房建築、暖通空調(HVAC)整段設計施工的軟體機能,確保無塵室從無到有的流程可流暢運行。

比方說工程師可利用Autodesk Revit軟體構建3D的廠房建築,以Inventor設計生產製造上所需各式設備,再透過Factory Design模組進行產線平衡分析與動線規劃,最後因應無塵室的溫濕度、粉塵管控等需求,利用流體力學分析(CFD)軟體執行各種流場分析,以達到改善過熱與逃生路線、改善潔淨度、改善廠內正壓效果、嚴防氣體二次汙染等多重綜效。

Autodesk是建築資訊模型化(BIM)的領導廠商,也是業界唯一提供機械、建築與傳媒動畫解決方案的公司,故針對無塵室或工廠設計,有能力無縫整合從建築設計、設備設計、產線規劃等完整流程之圖檔與資料,便於專案團隊製作提案用的模擬照片、動畫或輸出為虛擬實境(VR),讓主管或客戶在實際產線佈建前,預先體驗新產線規劃的優勢,藉此大幅提高成案的機會,從而協助客戶快速提昇競爭力。