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Special Report 特別企劃 Tech Notes 技術專文
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圖十二、控制閥定位器改善前後的作動關係圖
鄒李達 Li-Da Chou
新廠規劃暨工程處 F15CP2
從十五年前退伍後就進入台積
廠務的大家庭，在台積找到人
生的伴侶、迎接兩個寶貝，擁
有幸福的家庭；本身熱愛大自
然、旅行及運動。感恩公司賜
予機會派任各個新舊廠區累積
豐富的建廠及運轉經驗，同時
有機會生活在不同的環境，讓
自己的視野及心胸更開闊。
E-Mail. ldchoua@tsmc.com
工作，可得圖十二的參考圖表。橫座標是控制閥的設
定開度，縱座標是閥軸的實際開度，診斷測試動作是
由關到開，再由開到關，邊動作邊把資料送給診斷工
具記錄，再由診斷工具繪出圖表。在此圖(Dynamic
Error Band)的關係，越接近一條直線越好。由分析
數據Dynamic Linearity的數值比較，改善前2.45，改
善後0.45，原廠建議值小於1.0，很明顯改善後的控
制線性比較精準。至於Average DEB，改善前9.08，
改善後1.09，原廠建議值小於5.0。很明顯的控制閥
Dead Band經定位器更換後，有很明顯的改善。
由於改善前後的控制閥作動性能圖表以對比方式
展現，可一目了然地看出控制閥改善的情形，只針
對定位器更換，並不更改閥體(Valve Body)與驅動器
(Actuator)，對控制閥的執行效能有很明顯的改善，
也對製程控制的穩定性有所提升，也就對生產效能有
很明顯的幫助。
控制閥診斷與製程效能改善的執行步驟
控制閥診斷與製程效能改善的計劃工作，如同品
管手法的PDCA，請參考圖十三。
● 在Device Diagnostics階段，必須先做的是
1. 控制閥資料庫的建立：將控制閥資料建立資料
庫，包括設計值及採購型號等所有資料，建立
一個容易搜尋與使用的資料庫。並將特殊的資
料以不同的顏色區分，例如高壓，腐蝕性等，
由於這些是控制閥容易發生故障的原因，所以
NEW FAB TECHNOLOGY JOURNAL
New Visions 新象新知 LOHAS Column 樂活園地
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俥診斷，或者製程切到by-pass診斷。至於要做 與校正。同時，把資訊結合資料庫，進行有效的維護
到on-line and on-process（在線製程）診斷， 保養與備品備件管理，這是A (Action)階段。透過如
則另有性能診斷的技術與產品。診斷測試的圖 此有計畫，有效率的控制閥診斷維護保養工作，可以
表，除了有上述的Dynamic Error Band以外， 很容易解決製程問題，提升效能，甚至在問題還未發
還有Step Response、Valve Signature等。除了 生影響製程安全之前，就透過警報等方式提醒維護保
可判斷控制閥作動速度性能以外，還可分析判 養人員進行必要的保養工作，以避免發生非預期的停
斷Diaphragm、Packing、Seat Load等是否有問 機事件。
題。
● 在Data Interpretation階段
With DVC/VL CONCLUSION
必須做的是測試資料的解讀與判斷。在此部份，
結論與建議
With Existing Positioner test by Flow Scanner 需建構區域與遠端監督診斷系統(Local/Remote
Parameter FV-11019 FV-11019 Fisher Monitoring and Diagnostics Services)。工廠內維護保
Valve Type 6" #3006 6#300 Recommend 一般工廠的控制，所追求的就是以最少的進
養人員架構區域的監督與診斷工具，可即時有效的解 在
Zero Travel 4.67 mADC 4.00 mADC 決製程上的問題。對於一般診斷圖形的分析與判斷， 料，獲得最大的產出，同時產品都要符合高品
Full Travel 20.74 mADC 19.90 mADC 質要求。簡單的說，就是把工廠的生產效能提升到最
現場維護保養人員具有基礎解讀能力。至於診斷圖形
Average DEB 9.08 1.09 < 5.0 大。製程的效能之提升有很多方法，本文主要探討未
Maximum DEB 17.50 2.23 的特殊問題分析與解決，可透過的診斷中心協助分
析，以便能更精準的分析與解釋問題，並提供專家的 來在新建廠時，智能控制閥如何針對會直接影響生產
Minimum DEB 6.40 1.53
Dynamic Linearity 改善意見。 的系統，例如: PCW System of HEX Chiller control
2.45 0.45 < 1.0 Valve, MAU System of DCC control valve，去建置
DEB = Dynamic Error Band
● 在Device Improvement階段
相應的控制閥診斷工具或系統，有效地去提早發現問
承續著上一階段，把測試資料的解讀與判斷找出 題並解決問題，提升製程效能。在此，要提出幾個議
問題原因，並提供可行的改善意見。改善方案可能不 題當參考：
只一種，而是根據所有可行方案中找出最佳，最經
由資料庫中的各種顏色標示，就容易追蹤哪一 ● 儀錶是否重要？ 控制閥是否重要？
濟，或最可行的解決方案，解決製程瓶頸。
些控制閥容易發生哪幾種故障現象，也容易根 ● 是否一定要現場往返才可進行儀錶維護工作？
據這些資料提出對應的改善或預防措施。 ● 在Services階段 ● 有何工具協助儀錶工作？
2. 狀態及警報的監督：控制閥的內部診斷狀態與 就是真正把解決方案執行。執行以後再檢查是否
● 如何提升與驗證儀錶功能？
警報訊息，可即時通知維護保養人員事先預防 已真正解決原有問題，還是必須再進行改進。
● 如何利用控制閥診斷功能進行製程去瓶頸工程？
問題發生，以避免異常的停俥事故發生，減少 ● 至於Inventory Management階段
生產、工安、環保等事件。當發生警報，並不 ● 如何利用有效的管理工作來提升製程效能？
則結合第一階段的資料庫，將控制閥設計資料
代表控制閥已故障失能，可能代表控制閥性能
與實際型號，物料等資訊結合在一起，同時配合倉 儀錶技術不斷更新，經常會有新功能，及新技術
已衰退到某個危險程度（預設值）。維護保養
庫備品物料管理，如此就可統計管理所有備品備 發展。如何建立有效的工作環境來提升工作效能與
人員如果由狀態與警報資訊仍無法斷定原因，
件，針對消耗性或需求量大的備件，可由廠裡準 產品品質，這是我們追求的方向。所以在控制閥的
並不一定要先拆修控制閥，可先對控制閥進行
備，至於不常用或原廠分公司/代理商能夠區域快 診斷功能，如何在製程生產中架構on-line and on-
測試診斷工作，再決定下一步工作。
速提供的備件，可簽備件供應合約，省卻備件準備 process，來追蹤並提升控制閥性能，以提升生產效
3. 測試資料的收集：控制閥的測試資料很多種，
的資金屯積與備件倉儲管理問題。此部份管理工 能，這是未來探討智慧型控制閥定位器的一個重要課
但因大多數的測試動作會影響控制閥的開關
作，相當於把CMMS（Computerized Maintenance 題。
與開度，也就會影響生產製程的正常操作，
Management System，電腦化維護管理系統）以及
所以大部份的診斷測試工作是on-line but off-
ERP（Enterprise Resource Planning，企業資源計
process（在線，但無製程操作），也就是停
劃）的管理機制融入。 REFERENCES
所以，由PDCA的執行步驟來看控制閥診斷工作， 參考文獻
圖十三、製程效能改善方法 並探討其如何提升製程效能。在控制閥診斷前，建立
完善的資料庫可事半功倍，這是P (Plan)階段。在製 [1] "HART Communication Application Guide", HART
Performance Services are implemented by the following manaer.
程效能有問題時，相關控制閥的狀態與警報收集是非 Communication Foundation (HCF), HCF_LIT-039
Device Data Device 常必要的。由於發生異常，但尚未將控制閥拆卸維修 Rev. 1.0 Preliminary, Date of Publication: March
Diagnostics Interpretation Improvement
之前，可先進行診斷工作，這是D (Do)階段。診斷之 25, 2010.
後，根據診斷圖表與分析數據，以及控制閥狀態與警 [2] Emerson Process Management Performance
報資料，進行問題探討，並設法找出解決方案，這是 Service Materials.
Inventory Services C (Check)階段。有方案，就要去執行，真正將問題 [3] Emerson Process Management DVC & AMS
Management 解決，例如把故障閥體拆卸維修，或者只需現場保養 Reference Materials.
http://nfjournal/ July 2011