SEMI A1/A1.1 Horizontal Communication...2 本書の位置づけ • 本書はSEMIのフロー・ショップ型製造ライン用装置通信規格 SEMI A1 Horizontal Communication（HC）

SEMI A1/A1.1 Horizontal Communication-フロー・ショップ型製造ライン用装置通信規格-

As of May 23, 2019

最新版はこちらへ：http://www1.semi.org/jp/Standards/SmartManufacturing/FlowShopLine

Japan TC Chapter of Global Automation Technology Committee /SEMI

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本書の位置づけ

• 本書はSEMIのフロー・ショップ型製造ライン用装置通信規格

SEMI A1 Horizontal Communication（HC）

を紹介するために準備されたものです

• 規格の詳細は以下のSEMI Standardsの最新版をご参照ください– SEMI A1 Horizontal Communication

• 正式名称：SEMI A1 Specification for Horizontal Communication Between Equipment for Factory Automation System

– SEMI A1.1 HC Message• 正式名称：SEMI A1.1 Specification for Media Interface Specifications for a Horizontal

Communication Between Equipment

– ※改訂が行われている場合にはBallotもご参照ください

• お問い合わせ：– SEMIジャパン– Standards & EHS

– コリンズ純子– Junko Collins [email protected]

フロー・ショップ型製造ラインのスマート化とSEMIスタンダード

• IoT, Industrie 4.0に端を発する「スマート・マニュファクチャリング」の流れの中で半導体で培った工程制御スタンダードをフロー・ショップ型製造ラインに応用

– SEMI A1 Horizontal Communication の導入

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SEMI標準の範囲 - SEMI A1/A1.1 GEM300系の応用 GEM300/GEM300A

制御トポロジー プラント型 装置集約型

装置複雑性 低 高

設備レイアウト フローショップ ジョブショップ

製品例

製品形態 液体 連続体 個体

石油 鉄鋼 自動車 家電 プリント基板 半導体後工程 前工程

医薬品 電池

Equipment

S A S A

MES MCS

ERP

EESYMS

Equipment

S A S A

AMHS

S A S A S A

ERP

Production Management

太陽電池

Production Management

ERP

S A S A S A

Production Control

S: Sensor, A: Actuator

LCD

SEMI A1

Transfer of General Data and WIP with its Data (Material Data)

Job Shop用のSEMI E84 対 Flow Shop用の SEMI A1

• Job Shop line– Complicated WIP routing

• WIP transfer by independent AMHS for random access to any equipment

– SEMI E84• WIP Handoff only, no WIP Data

transfer

• No General Data (GD) communication between equipment

• Flow Shop line– Simple WIP flow

• WIP transfer between adjacent equipment including Branch and Merge

– SEMI A1• WIP and its Data at a time

• General Data (GD) communication between adjacent equipment

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Fab System (Host)

WIP

Equipment

Equipment

Equipment

Equipment Equipment

Equipment Equipment Equipment Equipment

AMHS

WIP

WIP

WIP

WIP

WIP WIP WIP

Fab System (Host)

All control is taken by the host; Settings, Execution, and Log Less Dependency to the Host; Settings and Log

SEMI E84 PIO

Transfer of WIP without its Data

GD GD GD

Data Data Data

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SEMI A1/1.1 Horizontal Communication の規定

• SEMI A1 は隣接装置間での水平通信を規定– Material Data (MD) Handshake

• Material とその Data を同時に移載

– General Data (GD) Handshake

• 汎用メッセージの通信

• ➔ホストと装置との間の“Vertical Communication”に用いることもできる

• SEMI A1.1 は SEMI A1 HC 用のメッセージを規定する– MD/GD Handshake 用のMedia interface

– “Memory Image 交換型” のメッセージ形式

• PLCのような、低コストなコントローラとの親和性

– TCP/IP の直接使用

• 異種産業ネットワーク機器間での互換性

HC

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接続性と動作互換性

• 製造ラインとして (SEMI A1 HC)– ホストと装置との間の通信 General Data Handshake の応用– 隣接装置間の通信 General Data Handshake

– 物と情報との同時移載 Material Data Handshake

• 通信プロトコルとして (SEMI A1.1)– TCP/IP の直接使用（異なるFieldbusのPLC間の接続可）

• 装置内通信は各々のFieldbusで可

• PLC との相性 (SEMI A1/1.1)– Memory Image 交換型のプロトコル

TCP/IP TCP/IP

Applications

TCP/IP

Fieldbus

A SEMI A1.1

TCP/IP

Fieldbus

BSEMI A1.1SEMI A1.1SEMI A1.1

SEMI A1SEMI A1SEMI A1SEMI A1 Fieldbus

B

Fieldbus

A

Applications Applications Applications

Fab System (Host)

VC VC VC VC

TCP/IP

SEMI A1.1System

SEMI A1

Applications

SEMI A1

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SEMI A1 への動機

異なった産業ネットワーク間でも使えるPLC上でも実装できる

➔共通で軽い通信仕様で

管理

処理

ホストで設定・監視・記録

をしたい

工程に沿って製品と現品情報とを同時に搬送したい

製品の流れと処理を装置間で自律的に制御したい

フローショップに合わせた横方向連携の強化

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搬送 搬送

HC HC

SEMI A1 の管理コンセプト

ホスト

装置

VC

Recipe/Routeなどの事前指示

終了報告結果報告（解析用）

異状処理

製品+現品情報

開始報告

製品+現品情報

装置による自律的な処理➢ 事前設定と現品情報から判断して処理➔自律分散的、ホストの負荷軽減・コスト軽減

装置間連携装置間連携

ホストによるラインの掌握➢ 装置の設定と監視・記録➢ 製品の投入と監視・記録➔ライン情報集約・管理分析能力向上

標準化された共通で軽い通信仕様➢ TCP/IP直接使用➢ PLC実装親和性の高いメモリブロック転送➔接続性・汎用性・垂直立ち上げ

製品と現品情報の同時搬送➢ 製品に個体ID、品種ID、処理履歴を持たせる

➢ 製品は現品情報により装置に処理を要求する

➔オブジェクト指向、トレーサビリティ向上

装置間の意思疎通と調整➢ 流れに沿った自律分散制御➔ホストの負荷軽減・コスト軽減

VC: Vertical Communication

HC: Horizontal Communication

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SEMI A1のライン管理コンセプト

• ホストによるラインの掌握 ➔集約– ラインの設定・監視・記録

– 装置の設定・監視・記録

– 製品の投入・監視・記録

• 装置が製品データを参照して判断 ➔自律的実行– 装置に必要な情報を事前設定

– 装置は製品データを参照して実行

• 製品と製品データの同時搬送 ➔オブジェクト指向– 製品に個体、品種、経歴を持たせる

– 製品がその情報で装置から処理を受ける

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SEMI A1 HCの特徴

• ３つの通信機能によるライン制御– ホストと装置の：P2Pの汎用通信 ➔装置設定や生産ログ– 隣接装置を介しての：装置間汎用通信 ➔装置間での調整による製品の流れ制御– 隣接装置間での：製品と現品情報との同時搬送 ➔ホストに頼らない「情物一致」の製品管理

• 特徴– 装置による自律的な生産実行 装置が現品情報を参照して事前設定に沿って処理– ホスト依存の少ない生産制御 ホストは諸設定と状況監視とログに集中– 電子現品票によるオブジェクト指向なトレーサビリティ 現品情報は電子現品票として同時搬送される– コンパクトな通信プロトコル（メモリ・ブロック転送） PLC種、PCを問わず、TCP/IP上で稼働

装置 装置 装置 装置

製品 製品 製品

汎用情報 汎用情報 汎用情報

現品情報 現品情報 現品情報

Material Data: 工程に沿って製品と現品情報とを同時に搬送

SEMI A1 SEMI A1 SEMI A1

SEMI A1

ホスト

ライン設定状況監視ログ

汎用情報

General Data: 装置間での処理フィードバック、装置間での流れの調整

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SEMI A1 HCの応用（ピザ工場アナロジー）

作業指示:

➢タイプAが来たら、厚さを5mmにします➢タイプBが来たら、厚さを

4mmにします

装置1 装置2 装置3

作業指示:

➢タイプAが来たら、3分焼きます➢タイプBが来たら、2分焼きます

ホスト

作業指示:

➢タイプAが来たら、チーズとトマトを載せます➢タイプBが来たら、4種類のチーズを載せます

General Data:

ちょっと厚すぎるよ！➔了解、調整するね

General Data:

具合悪いよう..

➔了解、止めるね

GD Handshake

MD Handshake

SEMI A1 HC

GD Handshake

MD Handshake

SEMI A1 HC

GD Handshake

MD Handshake

SEMI A1 HC

GD Handshake

MD Handshake

SEMI A1 HC

General Data: 装置への処理と流れの設定と、処理記録収集

GD Handshake GD Handshake GD Handshake

SEMI A1 HC SEMI A1 HC SEMI A1 HC

製造管理:

➢私はホストです➢私は私の作業者に作業指示を出します➢私は材料を始動させ、全ての作業の履歴を取ります

Material Data:

➢私は#132

➢タイプAのピザになりたい！➢13:20.15 作業開始

Material Data:

➢私は#132

➢タイプAのピザになりたい！➢13:20.15 作業開始➢13:20.45 12in. 5mm @装置1

Material Data:

➢ 私は#132

➢ タイプAのピザになりたい！➢ 13:20.15 作業開始➢ 13:20.45 12in. 5mm @装置1

➢ 13:21.30 チーズとトマトをトッピング @

装置2

Material Data:

➢私は#132

➢タイプAのピザになりたい！➢13:20.15 作業開始➢13:20.45 12in. 5mm @装置1

➢13:21.30 チーズとトマトをトッピング @

装置2

➢13:24.55 3分焼いた @装置3

General Data: 装置間フィードバックと装置間での流れ調整

Material Data: 製品と現品情報の同時転送

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装置間通信機能（横方向通信：General Data）

装置 装置 装置 装置

汎用情報 汎用情報 汎用情報

SEMI A1 HC SEMI A1 HC SEMI A1 HC

ホスト

General Data: 装置間での処理フィードバック、装置間での流れの調整

広報

選択的応答

特定装置宛て

隣接装置宛て

インターリーブ

全二重

ホストを介さずに装置間で通信

全二重・広報・スレッド管理・インターリーブ管理

時間

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搬送機能と電子現品票（Material Data）

装置 装置 装置 装置

製品 製品 製品

現品情報 現品情報 現品情報

Material Data: 工程に沿って製品と現品情報とを同時に搬送

SEMI A1 HC SEMI A1 HC SEMI A1 HC

ホスト

製品と現品情報とを同時に搬送

オブジェクト指向製品が電子現品票で自らの素性を示し

装置はそれを基にレシピ選択や経路選択などを行う

電子現品票

製品

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現品情報（電子現品票：Material Data）

• 現品情報（電子現品票）は常に現品と同時に搬送される

• 一般的に以下の３つの部分から構成される– Instance ID その製品の個別ID

– Class ID その製品が属する製品ID

– Log 各装置での処理結果の記録• 使用されたパラメータや、計測の記録（値やグレードなど）• 処理ログとして使用される• 後続の装置での処理や経路の変更のための情報としても使用される

Field Mnemonic 定義 使途

Instance ID Material ID その製品の個別ID 個別の製品の識別に用いられる

Class ID Product ID その製品が属する製品ID 装置がレシピや経路を選択するのに用いる

Version ID その製品が属する製品のVersion ID 装置がレシピや経路の修飾子として用いることができる

Log Result E0 装置0での処理記録 ログとしてその製品に添付する後続の装置が参照して処理や経路を修正するのに用いることができる

Result E1 装置1での処理記録

Result E2 装置2での処理記録

……. …….

Result En 装置nでの処理記録

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装置間のA1 Lineの構成

• Line Information– General Dataをやり取りする双方向１組の通信路

• Track Information 1..n– MaterialとMaterial Dataの同時搬送を制御する通信路

Equipment Equipment

Material Data

Material Data

General Data

General Data

Data Handshake Signals

Material Handshake Signals

And/or

Track Information 1..n

Line Information

Data Handshake Signals

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多重線

単線

“Alternate-Direction”

装置A 装置B

A(S/R) A(S/R)

: :

“Bi-Direction”

装置A 装置B

X(S+R) X(S+R)

: :

S: “Send Port” R: “Receive Port” A: “Alternate Port” X: “eXchange Port”

“Uni-Direction”

装置A 装置B

S R

: :

: :

A(S/R) A(S/R)

A(S/R) A(S/R)

X(S+R) X(S+R)

X(S+R) X(S+R)

R S

R S

S R

S R

装置間搬送路の形式（Track Type）

• 3種類のTrack Typeをサポート– 単方向 Uni-Direction

– 交互 Alternate-Direction

– 双方向同時 Bi-Direction

• 複数並列をサポート

原図：SEMI A1 HC

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製造ラインの形態（Line Topology）

• フローショップ製造ラインの以下の形態に対応する– 分岐 Branch

– 合流 Merge

– ループ Loop

– 折り返し Turn back

装置

原図：SEMI A1 HC

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装置間ハンドオフ機能

• 種々の搬送機構に対応– Handoff Step機能で隔離ドアの開閉など複数ステップが必要な搬送機構に対応

• 異状時のオペレータ補助と復旧– Pause – Recovery 機能で搬送系のエラー処理に対応

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Thank you!

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