TWI713719B - 智慧型工具監控系統 - Google Patents

Abstract

本案描述一種用於操作智慧型工具監控系統的方法。該方法包括藉由智慧型工具監控系統內的控制器監控與該智慧型工具監控系統內部的第一部件相關聯的第一參數。該方法亦包括藉由該控制器決定第一參數是否滿足第一標準。該方法亦包括回應第一參數滿足第一標準的決定而執行第一動作。該方法亦包括接收來自製造設備物件的感測器之量測值，該製造設備物件包含智慧型工具監控系統外部的第二部件。該方法亦包括藉由控制器決定量測值是否滿足第二標準。該方法亦包括回應量測值滿足第二標準的決定而執行第二動作。

Description

智慧型工具監控系統

本揭示的實施例係關於智慧型工具監控系統，更具體地，係關於智慧型配電盤系統，以監控製造設備(如半導體製造設備)的健康狀況(health)。

在製造系統中，最大化工具正常運行時間及能夠預測工具故障以改善工具可用性和客戶滿意度是有益的。傳統的製造系統具有彼此互連的多個系統，其中每個系統由多個部件組成。每個系統由配電盤(如交流(AC)配電盤)供電，且每個配電盤經由電纜系統連接到主控制板。這些部件包括經由電纜連接到主控制板的整合感測器。這使得在系統故障的情況下難以排除故障及診斷問題，因為沒有指示哪個部件導致故障。這亦使得大量電纜用於將配電盤和每個系統的部件連接到主控制板。

以下是本揭示的簡要概述，以便提供對本揭示的一些態樣的基本理解。本發明內容不是對本揭示的廣泛概述。本發明內容不意欲識別本揭示的關鍵或關鍵元件，亦不意欲描述本揭示的特定實施方式的任何範圍或申請專利範圍的任何範圍。其唯一目的是在以簡化的形式呈現本揭示的一些概念，作為稍後呈現的更詳細說明之前述。

本案描述的實施例提供用於智慧型工具監控的改善的方法、系統和軟體。

在一個實施例中，一種方法包括藉由智慧型工具監控系統內的控制器監控與該智慧型工具監控系統內部的第一部件相關聯的第一參數。該方法亦包括藉由該控制器決定第一參數是否滿足第一標準。該方法亦包括回應第一參數滿足第一標準的決定而執行第一動作。該方法亦包括接收來自製造設備物件的感測器之量測值，該製造設備物件包含智慧型工具監控系統外部的第二部件。該方法亦包括藉由控制器決定量測值是否滿足第二標準。該方法亦包括回應量測值滿足第二標準的決定而執行第二動作。

另一個實施例可包括包含控制板和配電盤的系統。控制板包括處理系統資料的處理設備和將系統資料傳送到伺服器的網路通信模組。配電盤耦接至控制板，以向製造設備物件的部件提供電力。配電盤包括第一端口、第一部件、第一電源供應器、第二端口及控制器，該第一端口向該控制板提供第一資料連接，該第一部件在該配電盤內部，該第一電源供應器將電力供應到製造設備物件的第二部件，該第二端口向該製造設備物件的感測器提供資料連接，該控制器操作性地耦接至第一部件、耦接至該第一端口及耦接至該第二端口。控制器將監控與第一部件相關聯的第一參數。控制器進一步決定第一參數是否滿足第一標準。控制器回應第一參數滿足第一標準的決定而執行第一動作。控制器進一步接收來自感測器的量測值。控制 器進一步決定量測值是否滿足第二標準。回應量測值滿足第二標準的決定，控制器進一步執行第二動作。控制器進一步將系統資料經由第一資料連接提供給控制板。系統資料包括第一參數、量測值、第一動作或第二動作中的至少一個。

另一實施例包括交流(AC)配電盤。AC配電盤包括第一部件、第一電源供應器和控制器。第一部件在配電盤內部。第一電源供應器將電力供應到製造設備物件的第二部件。控制器將監控與第一部件相關聯的第一參數。控制器進一步決定第一參數是否滿足第一標準。回應第一參數滿足第一標準的決定，控制器進一步執行第一動作。控制器進一步接收來自製造設備物件的感測器的量測值。製造設備物件的第二部件在配電盤的外部。第二部件由配電盤供電。控制器進一步決定量測值是否滿足第二標準。回應量測值滿足第二標準的決定，控制器進一步執行第二動作。

102:智慧型配電盤

104:主電源電路

106:電力管理器

108:控制器

110:部件

112:通信網路

114:感測器

120:製造設備

150:通信模組

200:智慧型配電盤

202:控制器

204:電力管理器

206:接觸器

208:接觸器

210:接觸器

220:監控模組

225:規則執行模組

230:通信模組

302:第一配電盤

304:第二配電盤

306:第三配電盤

308:主電源電路

310:主網路

312:部件

314:部件

316:部件

318:部件

320:部件

322:部件

324:感測器

326:感測器

328:感測器

350:製造設備

402:智慧型配電盤

404:智慧型配電盤

406:智慧型配電盤

408:主電源電路

410:主控制電路

412:主網路

414:伺服器

416:部件

418:部件

420:部件

422:部件

424:部件

426:部件

428:感測器

430:感測器

432:感測器

500:智慧型工具監控系統

502:智慧型配電盤

504:主電源電路

506:主控制電路

508:主網路

510:電力管理器

512:控制器

514:電動機

515:感測器

516:操作員面板

518:總線

600:方法

602:框

604:框

606:框

608:框

610:框

612:框

700:計算系統

702:處理裝置

704:主記憶體

706:靜態記憶體

708:總線

710:顯示裝置

712:文數字輸入裝置

716:資料儲存裝置

718:網路

720:訊號產生裝置

722:網路介面裝置

724:電腦可讀取儲存媒體

726:指令

本揭示在附圖中以實例而非限制的方式說明。相同編號代表相同的元件。應當注意，在本揭示中「一(an)」或「一個(one)」實施方式的不同引用不一定是相同的實施方式，且此類引用是指至少一個。

圖1是繪示連接到主電源電路的智慧型配電盤的一個實例的框圖。

圖2是繪示智慧型配電盤的一個實例的框圖。

圖3是繪示連接到主電源電路和主網路的複數個智慧型配電盤的系統之一個實例的框圖。

圖4是繪示連接到主電源電路和主控制電路的複數個智慧型配電盤的系統之另一實例的框圖。

圖5是繪示包括連接到主電源電路、主控制電路和主網路的智慧型配電盤的系統的一個實例的示意圖。

圖6是繪示用於操作智慧型配電盤的方法的一個實例之流程圖。

圖7是繪示用於智慧型工具監控的計算系統形式的機器的一個實例之框圖。

本揭示的實施例係關於用於監控製造系統的工具和部件的參數之智慧型工具監控系統。本揭示的實施方式包括利用智慧型配電盤向系統部件(如接觸器、功率繼電器、電源供應器、驅動器、電動機等)提供電力的系統。在一些實例中，智慧型配電盤可以是交流(AC)配電盤。

在本案所描述的實施例中，諸如可程式化邏輯控制器(PLC)、現場可程式閘陣列(FPGA)或其他類型或多種控制器裝置的控制器整合到智慧型配電盤和(或)智慧型工具監控系統的其他部件中。如本說明書所使用的，智慧型配電盤是包括以下各者的一種配電盤：存取與製造設備(如來自感測器)相關聯的資訊、界定在特定情況下執行的動作之規則，以及處理功率以決定資訊何 時滿足該等規則中指定的標準。因此，智慧型配電盤是能夠處理與其所供電的部件相關聯的資訊、基於經處理的資訊做出決定及執行這些決定之配電盤。智慧型工具監控系統的其他智慧型工具元件同樣能夠處理所接收到的與製造設備部件相關聯的資訊、基於經處理的資訊做出決定及執行這些決定。

智慧型配電盤為製造設備的部件(如半導體製造設備的部件)供電。控制器可被整合到智慧型配電盤中且可追蹤由智慧型配電盤所供電的製造設的部件之參數。或者，控制器可整合到智慧型工具監控系統的其他元件中，如機器人臂、感測器、電動機等。

智慧型工具監控系統追蹤的參數取決於連接到智慧型配電盤的部件類型(或製造設備中另外包含的部件類型)以及需要多少控制。例如，控制器可追蹤智慧型配電盤(或智慧型工具監控系統的其他元件)內部部件和(或)智慧型配電盤外部部件的參數。若參數中的一或多個超過可接受的閾值或滿足相關的標準，則控制器可觸發動作。這種觸發的動作可像對維護人員的通知一樣簡單，或者像自動化回應那樣先進以解決如工具的重新校準、電力重新佈線、部件或製造設備的受控關閉或其他校正動作之狀況。

智慧型工具監控系統(如智慧型配電盤)中控制器所追蹤的參數的實例可以是循環的次數、停止和啟動的次數、消耗的能量之量、自上次預防性維護以來經過的 時間、自上次施行校準後的時間等。整合在智慧型配電盤(或智慧型工具監控系統的其他元件)中的控制器可被程式化為產生通知(如電子郵件(email)訊息、簡訊服務(SMS)訊息、自動電話呼叫、動態上的貼文(a post to a feed)或社交網路帳戶等)、對系統電力重新佈線、切換電源供應或者當參數滿足一預定值時使系統受控停止。該預定值被編程到PLC中或其他控制器中，且可經變化修改到PLC或其他控制器上的軟體。

該系統可以藉由使用部件上提供的感測器和(或)藉由監控智慧型配電盤可用的其他資訊(如到受控部件的電流)來決定和監控連接到智慧型配電盤之部件的健康狀況。部件的感測器直接連接到系統的相應智慧型配電盤。如此允許PLC或其他控制器整合到智慧型配電盤中以監控系統中包含的部件之參數。PLC可以接著基於參數決定部件的總體健康狀況。

智慧型工具監控系統可以在部件待校準的情況下、部件健康狀況退化的情況下及應該要執行預防性維護的等情況下產生通知。可程式化PLC或其他控制器而產生一通知，以表示部件應進行校準、維護等來回應特定部件達到一預定的參數。一旦已經達到該參數，PLC或其他控制器可以產生一通知發送給使用者，通知他們建議該部件作校準、維護、更換等。

例如，當部件的週期數達到20萬次時，智慧型工具監控系統可以產生並發送SMS文字訊息給製造設 施的維護工程師，以通知他們建議進行校準。一旦已經執行校準，維護工程師可以手動重置循環計數，或可以由控制器自動決定和重置循環計數。以類似的方式，智慧型工具監控系統可以在應該對部件作預防性維護的情況下產生通知。若在預定時間內沒有對部件執行維護，則系統可以發送升級(escalating)通知。該通知可包括系統資料，如觸發值(200,000個循環)和當前針對部件計數的循換數。例如，若向維護工程師發送建議校準通知，且在四小時內未處理校準，則系統可向工廠經理發送通知。在一些實施例中，經由連接到智慧型配電盤和網路的主控制板發送通知。在其他實施例中，智慧型配電盤包括通信模組，如Wi-Fi ®模組、藍牙®模組、具有用戶身份識別模組(SIM)卡的通用封包無線服務(GPRS)模組等。通信模組可使智慧型配電盤能夠向計算設備(如維護人員的行動電話)無線發送通知。

智慧型工具監控系統可以偵測製造設備部件中的故障以及與製造設備部件的電連接的故障。可以用指示故障部件的參數值為智慧型配電盤編程。在電動機的實例中，控制器可以識別如電動機何時發生故障、電動機何時短路、電動機何時過載和(或)電動機的引擎電路何時接地。回應故障或其他限定條件，控制器可以將電源供應從第一電源(如主電源供應器)切換到第二電源(如備用或故障安全(failsafe)電源)，產生通知，為部 件的系統電源重新佈線，將包括控制器的製造設備帶到受控停止等。

智慧型工具監控系統可以基於系統資料(如智慧型配電盤或智慧型工具監控系統的其他元件正監控的參數)產生報告。智慧型配電盤可以使用所量測的參數產生報告，如日常功耗報告、使用報告、校準和維護記錄等。

實施例中所述的智慧型工具監控系統具有監控由智慧型配電盤控制的部件的健康狀況和操作條件之改善的能力。在這些實施例中，智慧型配電盤和(或)智慧型工具監控系統的其他元件能夠偵測問題並自動執行動作以回應這些問題。如此可最小化製造設備的工具停機時間，且可有助於快速通知責任方。另外，所述的實施例提供智慧型配電盤和控制板，其在智慧型配電盤和控制板之間具有簡化的佈線和連接。在實施例中，此簡化的連接可降低成本、減少空間使用及簡化製造設備的安裝和維護。

圖1是繪示連接到主電源電路104的智慧型配電盤102的一個實例的框圖。在一些實例中，主電源電路104可包括智慧型配電盤102和電網之間的簡單(如直接)連接。在其他實例中，主電源電路104可包括主控制板或中央控制板，其對簡單電連接具有額外的功能，如過載保護、消耗和(或)反饋量測等。在圖示的實例中，智慧型配電盤102連接到主電源電路104以接收和監控來自主電源電路104的電力傳輸。智慧型配電盤102進一步 將電力從主電源電路104傳送到製造設備120的物件的部件110。

在一些實施例中，製造設備120的物件是半導體製造設備的物件。製造設備120的實例包括電漿蝕刻反應器、熔爐、垂直熱反應器、水平熱反應器、離子輔助沉積工具、濺射工具、電漿噴塗沉積工具、光刻工具、晶圓清洗工具、雷射切割工具、掃描電子顯微鏡等。製造設備120可以是離子注入器、蝕刻反應器、光刻裝置、沉積裝置(如用於施行化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、離子輔助沉積(IAD)等))或用於製造半導體晶圓或其他產品、物品或服務的其他工具或裝置。部件110可以是電動機、加熱系統、機器人系統、氣體輸送系統、電漿產生系統、流體輸送系統、冷卻系統、真空系統、晶圓輸送系統或製造設備120的其他部件。製造設備120可包括多個不同的部件，且不同部件中的部份或全部可由智慧型配電盤供電。

智慧型配電盤102可以是執行標準配電盤功能的交流(AC)配電盤。例如，智慧型配電盤102可向一或多個電路提供電力饋送，且可提供用於一或多個電路中的各者之單獨的保護性熔斷器或斷路器。智慧型配電盤102可額外包括如過電流保護(RCBO)的特徵。

在一個實施例中，智慧型配電盤102包括電力管理器106和控制器108。電力管理器106可連接到主電源電路104和連接到部件110以接收電力及將電力傳送 到部件110。電力管理器106可包括一或多個電部件以利於到部件110的電力傳輸之管理。例如，智慧型配電盤102的電力管理器106可包括一或多個智慧型接觸器，以追蹤如週期數、電壓、電流、供電下時間等參數。這些智慧型接觸器可追蹤使用循環的次數且可將該資訊報告給控制器202。電力管理器106可包括其他內部部件，如功率繼電器、電源、斷路器、熔斷器或其他部件，以監控智慧型配電盤102和(或)部件110的一或多個參數。

在一些實例中，電力管理器106耦接至控制器108。控制器108可包括可程式化邏輯控制器(PLC)、現場可程式閘陣列(FPGA)或其他類型或多種控制器中的一或多個。在一些實例中，控制器108可包括藉由解釋源自電力管理器106截取或接收的訊號來監控智慧型配電盤102的參數之端口或者包括監控來自部件110的訊號之端口。例如，控制器108可追蹤部件(如電動機、驅動組件、工具等)或附接於這些部件110中之一者或與這些部件110之一者整合的感測器114之參數。

在傳統系統中，控制電路於硬體中實行，這可能是昂貴且難以升級的。相比之下，實施例中的控制器108包括可程式化硬體模組，其可經程式化而包括控制電路(如PLC或FPGA)。因此，可藉由更新控制器108的韌體、軟體或FPGA配置來改變用於監控和回應輸入的規則。這可改善智慧型配電盤102的彈性。另外，實施例中的智慧型配電盤102比傳統的配電盤小達50%。

在一些實例中，控制器108可在一或多個規則中比較部件的參數與相應的標準。標準和(或)規則可本端儲存在控制器108處或集中儲存。例如，控制器108可包括儲存包含標準與回應滿足標準而執行的動作之規則的記憶體(如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等)。或者，控制器108可存取控制器108外部的記憶體。標準的實例包括上閾值、下閾值、時間限制、接收值和預期值之間的最大差值、最大標準差等。

標準可以以查找表或其他格式組織。將參數與標準比較，控制器108可決定是否滿足標準。在某些情況下，標準可包括操作閾值或特定值。例如，與電力管理器106相關聯的標準可以係關於週期數(如臂致動、電動機旋轉、操作完成等的週期數)、停止和啟動次數(如電動機的停止和啟動次數)、消耗的能量之量(如部件110消耗的能量之量)、自從執行上次預防性維護以來的使用時間或使用量(如自從部件110或製造設備120進行維護之後的時間，自上次維護以來已經處理的晶圓數量)、自上次執行校準以來的時間(如自部件110和(或)製造設備上次校準以來的時間、自上次校準之後處理的晶圓數量)等。關於部件110的標準可類似於以上描述，或者可替代地或額外地包括部件溫度、電阻、負載、速度、定向或其他健康狀況、維護或修復或類似參數。實施例能夠基於事件週期(如經處理的晶圓之數量)而不是時間週期來維護 和校準待排程的部件和製造設備。如此可以確保設備不會因為校準或維護而造成不必要的斷電，並確保設備及時或當被要求時能接收校準和(或)維護。

若控制器108能夠基於所接收的參數決定部件110的整體健康狀況。若控制器108決定部件110的健康狀況低於期望值，則控制器108可以執行一或多個操作以改善設備健康狀況。若控制器108決定滿足規則中的標準，則可啟動規則中指定的動作。該動作可包括向中央控制器發送訊號，經由通信網路向計算設備或人類接收者發送通知或訊息，執行如重新校準或調整的維護動作，執行如工具更換或啟動次級系統(如次級接觸器、次級開關、次級電源、次級感測器、次要工作流程等)的分流動作(bypass action)，或啟動部件110或製造設備120的受控停止。

在一些實例中，代替上述的動作或者除了上述動作之外，控制器108可向第一人類接收者(如維護技術人員)發送訊息。在一些實例中，控制器108可發送訊息並啟動計時器。若控制器108確實接收到指示在計時器到時之前已經採取動作的資料，則控制器108可向具有增加權限的個人(如管理工程師)發送第二訊息。通知的升級可基於時間、自發送訊息之後的週期數，滿足進一步的標準或其他觸發而繼續。

在實施例中，控制器108使得智慧型配電盤能夠執行被供電的部件和(或)設備的自我診斷及診斷。因 為包括控制器108的智慧型配電盤102直接連接到被供電的部件，所以控制器108可以做出近乎即時的決定以執行動作，如暫停沒有校準且將損害自身或其他部件的機器人手臂，或者將腔室加熱到超過指定溫度的加熱器快速關閉，或者啟動部件的自動校準，或者為部件的計劃維護作排程。每個健康狀況訊號(如感測器量測或其他參數)可觸發自動化動作。操作資料(如晶圓轉移次數、啟動和停止次數、消耗的能源、功耗等)、服務資料(如何時進行上次預防性維護，上次維護更換了哪些部件，部件的當前健康狀況水平等)和診斷資料(如工具的當前健康狀況等)的獲取和分析可提高系統可用性，減少報廢產品及提高工具壽命。

在一些實例中，控制器108可包括通信模組150，以連接通信網路112。通信模組150可包括用於有線或無線網路配接器(亦稱為網路介面控制器(NIC))的資料端口。例如，通信模組150可以是乙太網路配接器、Wi-Fi配接器、GPRS配接器、全球移動通信系統(GSM)配接器、長期進化(LTE)配接器、通用移動電信系統(UTMS)配接器、藍牙®配接器、Zigbee®配接器等。通信網路112可包括局域網路(LAN)，且可以是可包括路由器、閘道、伺服器、資料儲存等的設備自動化層的部分。通信模組150可經由資料端口、無線介面、SEMI設備通信標準/通用設備模型(SECS/GEM)介面、乙太網路介面和(或)其他類型或特定方式的端口 或介面連接到通信網路112。在一個實施例中，通信模組150使得規則、截取或接收的資料、警報、訊息和(或)其他資訊能夠傳送到另一系統或設備，而不依賴於主控制器和(或)主電源電路104。

在一些實例中，控制器108可產生報告或其他資訊的收集/呈現。這些報告可被編為時間週期和(或)類別。例如，控制器108可產生日常功耗報告、使用報告、校準和維護記錄等。其他實施方式可包括更多或較少的功能。通信模組150可接著將報告發送到一或多個額外的系統。

在所示實例中，智慧型配電盤102連接到部件110。部件110可從電力管理器106接收電力。控制器108可藉由監控針對不規則性的電力管理器106的參數來監控部件110的功率消耗。例如，控制器108可監控電力管理器106的電流、電力管理器106的電壓、連接到電力管理器106的負載的電阻和(或)電力管理器106的其他參數。控制器108亦可監控電力管理器106的其他參數，如繼電器或連接器的週期數、操作的天數、電力管理器106的線路雜訊等。控制器108亦可直接連接到部件110或部件的一或多個感測器114。

一或多個感測器114可經附接或定位以便偵測部件110的參數。感測器114可將偵測到的資訊中繼到控制器108或將資訊儲存一儲存位置，在該儲存位置，控制器108可存取資訊及追蹤部件110的參數。其他實例可 包括向控制器108提供與部件110的參數相關的資訊之其他方式。

控制器108可接收來自一或多個感測器114的感測器量測值，及可將感測器量測值與歷史感測器量測值比較，與預期量測值比較，與規則中所述的最小和(或)最大允許值等比較。以這種方式，控制器108可直接地或間接地追蹤部件110的參數。控制器108可接著將自電力管理器106量測的參數和(或)自感測器114接收的額外參數與一或多個儲存的規則進行比較。若任何參數滿足規則中的標準，則控制器108可執行規則中指定的動作。

圖2是繪示智慧型配電盤200的一個實例的框圖。在所示實例中，智慧型配電盤200包括控制器202和電力管理器204。在一些實例中，智慧型配電盤200類似於上面參照圖1所述的智慧型配電盤102。電力管理器204在一端處連接到主配電盤，且在另一端處連接到由智慧型配電盤200供電的製造設備物件的部件。控制器連接到電力管理器204且另外連接到製造設備物件的至少一個感測器。

圖2所示實例包括具有複數個接觸器206、208和210的電力管理器204。在一個實例中，接觸器206、208和210可以是智慧型接觸器，其能夠將與週期數、活動時間、不活動時間、傳送的功率等相關的訊號返回到控制器202。在一些實例中，控制器202可向電力管理器204提供指令以選擇接觸器206、208和210中的 哪一個用於將電力傳遞到被供電的部件。例如，若控制器202決定第一接觸器206已經滿足詳述最大週期數的標準，則控制器202可指示電力管理器204開始使用第二接觸器208。另一實例可包括循環透過接觸器206、208和210以防止群組內單一接觸器的過度使用。在另一實例中，控制器202可決定接觸器何時將失效，且可向電力管理器204發送指令，以使得電力管理器204在活動接觸器失效之前切換到另一個接觸器。可向控制器202提供其他情境和標準，且可由控制器202用於採取動作。

在一個實施例中，控制器202包括監控模組220、規則執行模組225和通信模組230。模組220、225、230中的各者可以是硬體、韌體、軟體或其組合。通信模組230可對應於圖1的通信模組150。

監控模組220從電力管理器204和製造設備的感測器接收輸入。來自電力管理器204的輸入可以是電力管理器204所偵測或量測的參數。來自感測器的輸入可以是由這些感測器產生的參數(如感測器量測)。監控模組220可將來自電力管理器204和感測器的參數儲存在控制器202的記憶體(未圖示)中。監控模組220可另外將參數發送到主控制電路。另外地或者替代地，監控模組220可經由通信模組230將參數發送到網路伺服器。

規則執行模組225分析所接收的參數(如，來自感測器所接收的感測器量測值和(或)來自電力管理器204的接收值)以及將這些參數與一或多個儲存的規則比 較。若滿足標準，則每個規則可包括一或多個標準以及一或多個動作。規則可具有與單一參數相關聯的單一標準，或者可具有與不同參數相關聯的多個標準。例如，第一規則可具有與來自電力管理器204的當前參數相關聯的單一標準。第二實例規則可具有與來自電力管理器204的當前參數相關聯的第一標準和與來自電力管理器204的電壓參數相關聯的第二標準。第三實例規則可具有與來自溫度感測器的溫度相關聯的標準。第四實例規則可具有與第一感測器相關聯的第一標準和與第二感測器相關聯的第二標準。第五實例規則可具有與來自電力管理器204的參數相關聯的第一標準和與來自感測器的參數相關聯的第二標準。

每個規則進一步包括：若滿足該規則的一標準或多個標準，則執行一或多個動作。改變執行的特定操作可基於用作輸入的參數的性質、規則的性質、被供電的部件的性質和(或)從其接收感測器量測之感測器的性質。動作的實例包括發送通知或其他訊息、執行維護、更換部件、執行校準、關閉設備、切換到備用部件等。

圖3是繪示包括連接到主電源電路308和主網路310的複數個智慧型配電盤(即，第一配電盤302、第二配電盤304和第三配電盤306)的智慧型工具監控系統300之一個實例的框圖。在所示實例中，第一配電盤302、第二配電盤304和第三配電盤306各自連接到主電源電路308。第一配電盤302、第二配電盤304和第三配 電盤306亦連接到製造設備350物件相應的部件312、314、316、318、320、322。或者，不同的智慧型配電盤(即，第一配電盤302、第二配電盤304和第三配電盤306)可連接到不同製造設備物件的部件。

在所示實施例中，第一配電盤302連接到兩個部件312和314。第一配電盤302可向每個部件312和314提供電力。此外，第一配電盤302可從部件312和314接收與部件312和314的健康狀況和其他參數有關的資訊。如圖所示，第一配電盤302亦與部件312和314的感測器324和326通信。或者，感測器324、326通常可以是製造設備350的感測器，但是可以不是部件312、314的感測器。感測器的實例包括流速感測器、溫度感測器、壓力感測器、光學感測器(如靜止照相機和(或)攝像機)、聲學感測器(如麥克風)、振動感測器、接近感測器、力感測器、位置感測器(如量測位置、角度、位移、距離、速度、加速度、旋轉等)、運動感測器(如加速計)、輻射感測器、化學感測器等。第一配電盤302可從這些感測器324和326中的各者接收關於部件312和314和(或)製造設備350的健康狀況或其他參數的資訊(如感測器量測)。第一配電盤302可針對一或多個規則分析感測器量測，且基於分析結果決定要採取的校正動作。

此外，第一配電盤302連接到主網路310。在一些實例中，第一配電盤302可向主網路310發送資訊或通知。可使用第一配電盤302的通信模組來發送這些通知 和(或)其他資訊。在其他實例中，第一配電盤302亦可從主網路310接收資訊，如接收請求以產生狀態報告或接收指令以執行動作。

第二配電盤304連接到額外的部件316和318。因為這些部件316和318皆沒有對應的感測器，所以第二配電盤304直接從部件316和318接收資訊。第二配電盤304亦可傳送該資訊或允許來自部件316和318的資訊被傳送到主網路310。

第三配電盤306亦耦接至附加部件320和322。與第三配電盤306相關聯的第一部件320沒有對應的感測器，而另一部件322確實包括感測器328。在一些實例中，智慧型配電盤可以具有單一對應的部件、兩個對應的部件(如圖3所示)或多於兩個的對應的部件。

在另一實例中，第一配電盤302、第二配電盤304和第三配電盤306可包括第一配電盤302、第二配電盤304和第三配電盤306中的一或多個的下游的附加智慧型配電盤(未圖示)。例如，第一配電盤302可連接到第一配電盤302和部件312之間的中間配電盤。在此實例中，中間配電盤可直接控制部件312並將參數傳送到第一配電盤302。以這種方式，可增加錯誤報告的準確性，且可以以更通用或特定精細度(specific granularity)的方式來完成報告。其他實例可包括配電盤、部件、感測器以及與主電源電路或主網路的連接之其他佈置。

在一些實例中，第一配電盤302、第二配電盤304和第三配電盤306中的各者可經由主網路310發送通知。這些通知可包括上述的升級通知。其他類型的通信可發送到主網路310或從主網路310接收。

圖4是繪示連接到主電源電路408或其他電源供應器和主控制電路410的複數個智慧型配電盤402、404與406的智慧型工具監控系統400之另一實例的框圖。在所示實例中，智慧型配電盤402、404和406從主電源電路408提供電力到相應部件416、418、420、422、424和426中的各者。此外，智慧型配電盤402、404、406可連接到感測器428、430和432，且可從感測器接收感測器量測。此外，智慧型配電盤402、404和406可經由配電盤的個體的資料端口將資訊(如將感測器量測分析為規則的結果、感測器量測、自智慧型配電盤402、404、406內部部件接收的參數等)返回到主控制電路410。

自動化智慧沒有單獨地駐留在主控制電路410上，而是自動化智慧局部地分配到智慧型配電盤402、404、406。如此減少了智慧型配電盤402、404、406和主控制電路410之間佈線和連接的尺寸和複雜度，因為感測器資料不需要直接從感測器428、430、432移動到主控制電路410。反之，感測器量測可被發送到智慧型配電盤402、404、406，其可作用於感測器量測上，而不需查詢(query)主控制電路410。在一個實施例中， 智慧型配電盤402、404、406和主控制電路410之間的資料連接是簡單的通信IC總線。即使主控制電路410和智慧型配電盤402、404、406之間的連接終止，智慧型配電盤402、404、406仍然能夠對部件執行操作(如將部件帶到受控的停止)並(如使用內部通信模組)發送通知。因此，智慧型配電盤402、404、406可被視為物聯網(IoT)裝置。

主控制電路410可包括處理裝置和網路通信模組，處理裝置處理從智慧型配電盤402、404和406發送的系統資料，網路通信模組將所接收的資訊發送到主網路412以用於通知，如上述的升級通知或用於儲存在儲存裝置(如伺服器414的儲存裝置)上的通知。在一些實例中，智慧型配電盤402、404和406可向主控制電路410提供關於相應部件416、418、420、422、424、426的獨立報告。主控制電路410可提供解釋來自智慧型配電盤402、404和406的報告之額外功能，且提供待經由主網路412發送或儲存到伺服器414之警告或通知的列表。亦可併入處置及處理來自智慧型配電盤402、404和406的資訊之其他方式。

圖5是繪示包括連接到主電源電路504、主控制電路506和主網路508的智慧型配電盤502之智慧型工具監控系統500的一個實例的示意圖。所示的示意圖描繪了智慧型配電盤502的實例，其包括電力管理器510和控制器512。電力管理器510連接到主電源電路504。電 力管理器510從主電源電路504接收電力，並將電力發送到部件(如電動機514)。電力管理器510可連接或包括接觸器、功率繼電器、斷路器、熔斷器或其他部件(如-K₁至-K₂)以監控到電動機514的功率流。例如，電力管理器510可監控功率傳輸以偵測電動機514內的接地故障或短路，或者在功率流內的其他部件。回應偵測接地故障或短路，控制器512可停止電動機514。

智慧型配電盤502亦包括控制器512。在所示實例中，控制器512耦接至主控制電路506。控制器512藉由接收來自感測器(如感測器515)的訊號決定電動機514的健康狀況，感測器偵測電動機的狀態或向電動機514提供控制訊號。例如，感測器515可以是溫度感測器或振動感測器。在一些其他實例中，感測器515可以是熱阻器、可變電阻器或其他類型的電、化學、光學、熱或其他感測器。控制器512可接收來自感測器515的參數且將參數與規則中的標準比較，以決定是否應採取行動。

在一些實例中，控制器512可向操作員面板516顯示通知或警報。操作員面板516可以是部件(如與電動機514相關聯的系統)、在智慧型配電盤502、在監控站或在另一位置處的顯示面板。此外，控制器512可執行動作，如停止電動機、減慢電動機，加速電動機等。在一個實例中，感測器515是溫度感測器。控制器512可接收溫度量測，且決定溫度量測是否超過溫度閾值。若溫度 量測超過溫度閾值，則控制器可減慢電動機或關閉電動機。

控制器512可向主網路508提供資訊以用於與其他系統或人類接收者通信。在所示實例中，控制器512耦接至總線518，以促進與網路、中央控制器或其他設備(如圖4的伺服器414)的通信。其他實例可包括更少或更多的部件以提供較少或額外的功能。

圖6是繪示用於操作智慧型配電盤的方法600的一個實例之流程圖。方法600可由處理邏輯執行，處理邏輯包括硬體(如電路、專用邏輯、可程式化邏輯、微代碼等)、軟體(如在處理裝置上執行以執行硬體模擬的指令)或其組合。在方法600的框602，控制器(如圖5的控制器512)監控與配電盤內部的第一部件相關聯的第一參數。第一部件可以是如智慧型接觸器、電源供應器等。第一參數可包括週期數、停止和啟動次數、消耗的能量、自上次預防性維護以來的時間、自上次施行校準後的時間等。控制器可以在恆定或週期的基礎上監控這些參數。在一些實例中，控制器可以接收來自其可以識別參數的資訊的恆定饋送。在其他實例中，控制器可以週期性地請求資訊並且回應於請求接收資訊或參數。

在框604，控制器決定第一參數是否滿足第一標準。此可包括將第一參數與包含第一標準的規則比較。在一些實例中，控制器可包括儲存裝置以儲存一或多個規則，其包含可與第一參數相比較標準。在另一實例中，控 制器可存取在控制器遠端的位置以檢索對應的標準和(或)規則，並將第一參數與所檢索到的標準比較。

在框606，智慧型配電盤可回應第一參數滿足第一標準的決定而執行第一動作。在一些實例中，第一動作可包括產生通知、執行校準或維護、切換到次級資源(如切換到智慧型配電盤中的次級電源供應器)、啟動受控關閉等。

在框608，控制器可接收來自製造設備物件的感測器之量測值，製造設備物件包括配電盤外部的第二部件。第二部件由配電盤供電。在一些實例中，感測器可以是偵測第二部件的溫度、速度、對準或其他參數的感測器。第二部件可以是工具(如電動機、零件夾持器、進給器或其他工具)或者製造設備物件的部件。

在框610，控制器可決定量測值是否滿足第二標準。該標準可包括可與上述第二部件相關的任何變數。在一些實例中，量測值可以是部件溫度、電阻、負載、速度、方向或其他健康狀況、維護或修復或類似資料的量測。

在框612，智慧型配電盤可回應量測值滿足第二標準的決定而執行第二動作。在一些實例中，第二動作可類似於上述第一動作。在其他實例中，第二動作可包括通知或升級通知、校準或維護、切換到次級資源、啟動受控關閉等。

圖7是繪示用於智慧型工具監控的計算系統700形式的機器的一個實例之框圖。一指令集在計算系統 700內以用於使機器執行本說明書論述的方法中的任何一或多個。在替代實施例中，該機器可連接(如以網路連接)到LAN、內聯網、外聯網或網際網路中的其他機器。該機器可以以伺服器或主從網路環境中的客戶端機器或作為點對點(或分散式)網路環境中的同級機器(peer machine)之能力操作。該機器可以是PLC、FPGA或能夠執行指定機器執行的特定動作之一組指令(有順序的或者其他方式)的任何機器。此外，儘管僅繪示了單一機器，但是術語「機器(machine)」應當理解為包括獨立或共同執行一組(或多組)指令來施行本說明書所述針對惡意(malicious)非人類使用者偵測的一或多個方法之任何機器集合。計算系統700表示可在本說明書所述的裝置中施行的各種部件。

實例性計算系統700包括處理裝置702、主記憶體704(如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM，如同步DRAM(SDRAM)等)、靜態記憶體706(如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等)與資料儲存裝置716，以上各者經由總線708彼此通信。

處理裝置702代表一或多個通用處理裝置，如微處理器、中央處理單元或類似物。更具體言之，處理裝置702可以是複雜指令集計算(CISC)微處理器、精簡指令集計算(RISC)微處理器、超長指令集(VLIW)微處理器、執行其他指令集的處理器或者執行指令集組合 的處理器。處理裝置702亦可以是一或多個專用處理裝置，如特殊用途積體電路(ASIC)、可程式化邏輯閘陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、網路處理器或類似物。處理裝置702經配置以執行用於施行本說明書所述之操作與步驟之處理邏輯(如智慧型工具監控指令726)。

計算系統700可進一步包括網路介面裝置722。計算系統700亦可包括顯示裝置710(如液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT))、文數字輸入裝置712(如鍵盤)和訊號產生裝置720(如揚聲器)。

資料儲存裝置716可包括電腦可讀取儲存媒體724，施行本說明書所述的方法與功能中的任意一或多個之一或多個指令集(如指令726)儲存於電腦可讀取儲存媒體724上。在亦構成電腦可讀取儲存媒體的計算系統700、主記憶體704與處理裝置702執行指令726期間，用於智慧型工具監控的指令726亦可完全或至少部分地駐留在主記憶體704內和(或)處理裝置702內。指令726可進一步經由網路介面裝置722被發送或接收於網路718上。

儘管電腦可讀取儲存媒體724所示為單一媒體的示範性實施例，但是術語「電腦可讀取儲存媒體」應視為包括儲存一或多個指令集的單一媒體或多個媒體(如集中式或分散式資料結構及(或)相關的快取與伺服器)。術語「電腦可讀取儲存媒體」亦應視為包括能夠儲存用於 機器執行的指令集之任何媒體，且其使得機器施行該等實施例的方法中的任何一或多個。因此，術語「電腦可讀取儲存媒體」應理解為包括但不限於固態記憶體、光媒體、磁性媒體或用於儲存指令的其他類型媒體。術語「電腦可讀取傳輸媒體」應視為包括能夠傳輸用於機器執行的指令集之任何媒體，且其使得機器施行該等實施例的方法中的任何一或多個。

本說明書所述的部件和其他特徵(如關於圖1-7)可以經施行為分離的硬體部件或整合在如ASICS、FPGA、DSP、PLC或類似裝置的硬體部件的功能中。

為了說明目的，已經參考具體實施例作了前述說明。然而，上面的說明性論述並非意欲作全面性的說明或將本發明限縮於所揭示的精確形式。基於上述教示，許多修改和變化是可能的。選擇和描述該等實施例以最好地解釋本發明的原理及其實際應用，從而使得本領域具有通常知識者能夠利用本發明且具有各種修改的各式實施例可適用於所預期的特定用途。

實施方式中的一些部分已經根據電腦記憶體內資料位元上的操作之演算法與符號表示來呈現。這些演算法描述和表示為資料處理領域中的通常知識者所用以最有效地將其工作的實質傳達給本領域中的其他通常知識者之手段。此處的演算法且通常被認為是產生所期望結果之前後一致的順序步驟。這些步驟為需要物理量的物理 操作的步驟。儘管並非必要，但是這些量通常採取以能夠被儲存、傳送、組合、比較及其他方式操縱的電或磁訊號的形式。由於常用的原因，有時將這些訊號稱為位元、值、元素、符號、字符、術語、數字等已經證明是相當方便的。

然而，應該記住，所有這些和類似的術語都應與適當的物理量相關聯，且僅僅是適用於這些量的方便標記。除非與以下所述所彰顯的另作具體說明，否則，可以理解，在整個描述中，使用如「接收」、「相關性(correlating)」、「計算」、「提供」、「執行」、「分析」、「修改」等是指電腦系統或類似的電子計算裝置的操作和處理，其將表示為電腦系統的暫存器和記憶體內的物理(如電子)量的資料操作並轉換為類似地表示為電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示裝置內的物理量。

本案的實施例亦係關於用於執行本案操作的設備。該設備可被構造用於預期目的，或者其可包括由儲存在電腦中的電腦程式選擇性地啟動或重新配置的通用電腦。此類電腦程式可儲存在電腦可讀儲存媒體中，例如但不限於包括軟碟、光碟、CD-ROM和磁光碟、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、磁或光學卡或適用於儲存電子指令的任何類型的媒體。

應當理解，上述描述意欲說明性而不是限制性。此外，發明所屬領域具有通常知識者在閱讀和理解上 述描述之後，許多其他實施例將對其彰顯。因此，本發明的範圍應參照所附專利申請範圍以及該等專利申請範圍所請求權利之等效物的全部範圍來決定。

102‧‧‧智慧型配電盤

104‧‧‧主電源電路

106‧‧‧電力管理器

108‧‧‧控制器

110‧‧‧部件

112‧‧‧通信網路

114‧‧‧感測器

120‧‧‧製造設備

150‧‧‧通信模組

Claims (18)

1. 一種藉由一配電盤來改善一製造設備物件的可用性之方法，該方法包括以下步驟：藉由該配電盤內的一控制器監控與該配電盤內部的一接觸器或一電源供應器相關聯的一第一參數，其中該第一參數包括由該配電盤所供電的該製造設備物件的功率消耗；針對該製造設備物件決定一可接受的功率消耗範圍；藉由該控制器決定該功率消耗是否在該可接受的功率消耗範圍之外；回應該製造設備物件的該功率消耗在該可接受的功率消耗範圍之外的一決定而執行一第一動作，其中該第一動作選自由以下各者所組成的一群組：產生一通知、施行一校準、啟動維護、切換到一次級電源供應器或啟動一受控關閉；接收來自該製造設備物件的一感測器之一量測值；藉由該控制器決定該量測值是否滿足一第二標準；及回應該量測值滿足該第二標準的一決定而執行一第二動作。
2. 如請求項1所述之方法，其中執行該第一動 作或該第二動作中的至少一個動作之步驟包括以下步驟：使用一通信模組向一第一接收者發送一第一通知；決定在一指定時間週期內是否已經完成與該第一通知相關聯的校正動作；及回應在該指定時間週期內尚未完成該校正動作的一決定，而使用該通信模組向增加權限的一第二接收者發送一第二通知。
3. 如請求項1所述之方法，其中執行該第一動作或該第二動作中的至少一個動作之步驟包括以下步驟：啟動該製造設備物件之一校準。
4. 如請求項1所述之方法，其中該第二標準包括該製造設備物件的一第二部件的一預定操作閾值。
5. 一種經配置來改善一製造設備物件的可用性之工具監控系統，該工具監控系統包括：一控制板，該控制板包含：一處理裝置，該處理裝置處理系統資料；及一網路通信模組，該網路通信模組將該系統資料傳送到一伺服器；及一配電盤，該配電盤耦接至該控制板，以向該製造設備物件的一部件提供電力，該配電盤包含：一第一端口，該第一端口向該控制板提供第一資 料連接；一第一部件，該第一部件在該配電盤內部；一第一電源供應器，該第一電源供應器將電力供應到該製造設備物件的一第二部件；一第二端口，該第二端口向該製造設備物件的一感測器提供一資料連接；及一控制器，該控制器操作性地耦接至第一部件、耦接至該第一端口以及耦接至該第二端口，以便：監控與該第一部件相關聯的一第一參數；決定該第一參數是否滿足一第一標準；回應該第一參數滿足該第一標準的一決定而執行一第一動作，其中該第一動作選自由以下各者所組成的一群組：產生一通知、施行一校準、啟動維護、切換到一次級電源供應器或啟動一受控關閉；接收來自該感測器的一量測值；決定該量測值是否滿足一第二標準；回應該量測值滿足該第二標準的一決定而執行一第二動作；及經由該第一資料連接將該系統資料提供給該控制板，其中該系統資料包含以下各者中的至少一個：該第一參數、該量測值、該第一動作或該第 二動作。
6. 如請求項5所述之系統，其中執行該第一動作或該第二動作中的至少一個動作之步驟包括以下步驟：啟動該製造設備物件的至少一部分之一校準；或啟動該製造設備物件的至少一部分之一受控關閉。
7. 如請求項5所述之系統，其中該配電盤的該第一部件包括一智慧型接觸器，及該第一動作包括以下步驟：回應該第一參數滿足該第一標準的一決定而將該第一電源供應器切換至一第二電源供應器，該第一參數包含該智慧型接觸器產生的操作資料。
8. 如請求項5所述之系統，其中該第一參數或該量測值中的至少一個包括以下各者中的至少一個：該第二部件的週期數；該第二部件停止和啟動的次數；該第二部件消耗的電力；自該第二部件上次維修以來的一時間；自該第二部件上次校準以來的一時間；或該第二部件消耗電力的一不規則性。
9. 如請求項5所述之系統，其中該第一標準或該第二標準中的至少一個包括儲存在該控制器中的該第一部件或該第二部件的一預定操作閾值。
10. 一種經配置來改善一製造設備物件的可用性之交流(AC)配電盤，包括：一第一部件，該第一部件在該AC配電盤內部；一第一電源供應器，該第一電源供應器將電力供應到該製造設備物件的一第二部件；及一控制器，以便：監控與該第一部件相關聯的一第一參數；決定該第一參數是否滿足一第一標準；回應該第一參數滿足該第一標準的一決定而執行一第一動作，其中該第一動作選自由以下各者所組成的一群組：產生一通知、施行一校準、啟動維護、切換到一次級電源供應器或啟動一受控關閉；接收來自該製造設備物件的一感測器之一量測值；決定該量測值是否滿足一第二標準；及回應該量測值滿足該第二標準的一決定而執行一第二動作。
11. 如請求項10所述之AC配電盤，其中執行該第一動作或該第二動作中的至少一個動作之步驟包括以下步驟：提供一通知以對該第一部件或該製造設備物件執行維護。
12. 如請求項11所述之AC配電盤，其中執行 該第一動作或該第二動作中的至少一個動作之步驟包括以下步驟：使用該AC配電盤的一通信模組向一第一接收者發送一第一通知；決定在一指定時間週期內是否已經完成與該第一通知相關聯的校正動作；及回應在該指定時間週期內尚未完成該校正動作的一決定，而使用該通信模組向增加權限的一第二接收者發送一第二通知。
13. 如請求項10所述之AC配電盤，其中該第二動作包括啟動該第二部件的一受控關閉。
14. 如請求項10所述之AC配電盤，其中該AC配電盤的該第一部件包括一智慧型接觸器，以向該控制器提供該智慧型接觸器的操作資料。
15. 如請求項14所述之AC配電盤，其中該第一參數包括該智慧型接觸器的該操作資料。
16. 如請求項15所述之AC配電盤，其中該第一動作包括從該第一電源切換到一第二電源。
17. 如請求項10所述之AC配電盤，其中該AC配電盤連接到一中央控制板。
18. 如請求項10所述之AC配電盤，其中該第一參數或該量測值中的至少一個包括以下各者中的至 少一個：該第二部件的週期數；該第二部件停止和啟動的次數；該第二部件消耗的電力；自該第二部件上次維修以來的一時間；自該第二部件上次校準以來的一時間；或該第二部件消耗電力的一不規則性。

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