Dans le cadre de cette thèse, on s’intéresse à la problématique d’intégration d’un AMHS dans une ancienne wafer fab. Pour le site de Rousset, c’est un projet qui représente un risque pour les décideurs de l’entreprise. En plus de son ampleur financière, c’est un défi de point de vue technique d’automatiser les opérations de manutention dans un environnement de tra- vail prévu pour une manutention manuelle. Particulièrement dans un contexte très complexe et dynamique tels que la fabrication de semi-conducteurs, des contraintes supplémentaires s’ajoutent comme par exemple :
— Les contraintes du layout. La disposition des machines dans la salle blanche peut impacter la performance d’un système de manutention automatisé,
— Les contraintes physiques. La hauteur du plafond par exemple peut empêcher l’inté- gration d’un OHT dans un atelier de production,
— Les contraintes techniques. La technologie des machines (accessibilité au port de chargement par exemple) est un facteur déterminant pour l’interfaçage entre un AMHS et les équipements de production, . . .
Étant donné ces contraintes, une attention très particulière doit être accordée à la spécificité de chaque atelier de production avant l’installation d’un AMHS. Les anciennes unités 200mm nécessitent un travail de préparation et une démarche bien structurée pour automatiser la manutention.
La migration de la manutention manuelle à l’AMHS dans la wafer fab 200mm de ST- Microelectronics à Rousset est principalement justifiée par des motivations humaines, opéra- tionnelles et financières. Ce besoin en automatisation a été déjà confirmé par les ingénieurs et les décideurs de l’entreprise.
2.4.1
Motivations humaines
Il s’agit des Troubles Musculo-Squelettiques (TMS) pour les opérateurs. Les réticules sont regroupés dans des conteneurs qui pèsent jusqu’à 5 kg. De même, un lot pèse jusqu’à 6 kg. Ainsi, la manipulation des lots et des réticules, la répétition des gestes et les distances à parcourir pour amener les lots ou les réticules à leurs destinations tout au long de la journée engendrent des TMS chez les opérateurs. De plus, vue la complexité des flux de production, le transport des lots et réticules nécessite une attention continue des opérateurs afin de livrer le bon lot et/ou réticule au bon endroit au bon moment (sans retard).
2.4.2
Motivations opérationnelles
Les analyses de temps de transport et du processus de stockage dans la wafer fab ont montré que la manipulation manuelle des lots et des réticules peut devenir des éléments limitants de la performance du processus de production :
— Dégradation de l’OEE des équipements de production : un retard de livraison d’un lot ou un réticule conduit à des temps d’attentes d’un équipement,
— Dégradation de la qualité : en plus des chocs et de la vibration, les accidents dus à la manutention manuelle des lots engendrent de la non qualité (des scraps) et parfois des contaminations dans la salle blanche ([89], [106]).
Dans le cadre de la modernisation de l’unité de fabrication de semi-conducteurs à Rousset, un projet d’optimisation de l’ordonnancement des lots sur les machines est en cours. L’ob- jectif est de migrer des règles basiques de dispatching des lots vers un outil de planification (ou Scheduler) afin d’optimiser les flux de production. Un tel outil de planification va per- mettre une prédiction des dates de livraisons des lots et des réticules. Par conséquence, la manutention manuelle des lots et réticules s’avère très délicat, voire impossible. Cela peut aussi justifier l’intégration d’un AMHS.
2.4.3
Motivations financières
Dans la fabrication de semi-conducteurs, pour être rentable il faut produire le maximum de bonnes puces. Le prix d’un wafer de 200mm en fin de traitement est d’environ $3000. Ainsi, la fiabilité du processus de manutention est un facteur important pour réduire le coût de production. Dans le cas de la wafer fab de STMicroelectronics à Rousset, l’intégration d’un AMHS dans les ateliers de production peut améliorer le rendement du processus de fabrication et réduire le temps de cycle.
2.5
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté les éléments de base nécessaires pour ce travail de thèse. D’abord, nous avons décrit l’industrie de semi-conducteurs, en particulier le processus de fabrication des puces en mettant l’accent sur le processus du Front-End. Cela permet de cerner la complexité des phases de production. Nous avons également souligné l’importance du transport et du stockage des lots et avons caractérisé les différents systèmes de manuten- tion les plus couramment utilisés dans les wafer fabs.
Ensuite, nous avons montré la particularité du cas industriel à étudier dans cette thèse. En effet, nous avons fourni une description générale de l’ancienne wafer fab 200mm de Rousset. La particularité industrielle touche le système de manutention actuel dans l’unité de fabrication. Il s’agit d’un transport et stockage manuel réalisé par les opérateurs en se basant sur leurs expériences et des règles très basiques.
La dernière partie du chapitre a été consacrée à la description de la problématique à traiter. Il s’agit de fournir une aide à la décision pour l’intégration d’un AMHS dans une legacy wafer faben prenant la wafer fab 200mm de Rousset comme cas d’étude.
État de l’art
Pour montrer nos contributions, il est important de présenter un état de l’art sur les travaux de recherche qui ont abordé des problématiques liées à celles traitées dans cette thèse. La première partie de ce chapitre est une revue de la littérature composée de 3 parties :
— L’automatisation de la manutention dans les wafer fabs 200mm, — Le design des systèmes de manutention automatisés,
— Les méthodes d’aide à la décision des problèmes en multicritères car plusieurs cri- tères entrent en compte (coût, impact humain. . . ) dans un projet d’automatisation de la manutention.
Ensuite, sur la base des limites des articles de recherche présentés et analysés dans l’état de l’art, la deuxième partie situe nos travaux et indique les contributions de la thèse.