Provedor global de energia renovável e tecnologia solar
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A cliente da Minitab® é uma das maiores empresas de tecnologia solar e energia renovável do mundo. Por mais de 20 anos, ela é um dos principais fabricantes de módulos PV solares e provedor de soluções de energia solar. A empresa trabalha para oferecer eletricidade limpa e competitiva para grandes compradores de energia e tem orgulho das suas iniciativas de sustentabilidade.
O desafio
Inconsistências no processo de fabricação devido a fatores não identificados
O Gerente de pesquisa e desenvolvimento em uma empresa de energia solar em Xangai, China, tinha um problema. A equipe descobriu que o processo de fabricação estava produzindo níveis inaceitáveis de variação na espessura dos filmes de nitreto de silício. Eles precisavam controlar a espessura do filme para melhorar os níveis de eficiência da superfície das células e atender aos padrões internos. A espessura ideal do filme é entre 77 e 87 nm.
Como ilustrado acima, a partir do processo inicial, a equipe descobriu que a espessura do filme ultrapassava o limite superior, como visto na cartas de controle, e havia problemas com o processo. A maior parte dos dados estava acima da média, e a capacidade do processo era relativamente baixa. Como resultado, a taxa de defeitos no processo atual era muito alta.
A solução
A equipe de projeto precisava analisar os motivos da grande variação da espessura do filme e triar os fatores possíveis
ENCONTRAR A CAUSA RAIZ AO LONGO DA LINHA DE PRODUÇÃO
A equipe queria determinar se o sistema de medição ou erros de processo estavam causando as discrepâncias na espessura do filme. Eles usaram a plataforma de testes de produto Topcon, um equipamento de teste padrão do setor, para medir a espessura do filme e o índice de refração.
A equipe depois usou a análise dos sistemas de medição (R&R da medição) do Minitab para ver se a variabilidade era causada pelo próprio sistema de medição. O valor da análise da medição, R&R da medição, é 9,16, que é menos que 10%. Isso indica que o sistema de medição Topcon atende aos requisitos e não causa os problemas.
REDUÇÃO DAS POSSIBILIDADES COM AS FERRAMENTAS DE BRAINSTORM DO MINITAB
Procurando ainda por possíveis fatores de influência, a equipe usou o diagrama espinha-de-peixe (também conhecido como diagrama de causa e efeito) no Minitab Engage para brainstorm. Com base no diagrama espinha-de-peixe e na experiência anterior do líder, a equipe identificou dois motivos possíveis para que um defeito no equipamento ou problema de processo causasse uma variação na espessura do filme de nitreto de silício:
- A frequência da limpeza da válvula borboleta, que regula a vazão do fluido, no equipamento de revestimento
- A temperatura do forno e a posição do silício no forno
Primeiro, a equipe investigou se a válvula borboleta na limpeza do equipamento de revestimento era um problema. A equipe criou um teste-t com duas amostras no Minitab para confirmar se a frequência da limpeza da válvula borboleta faz um diferença significativa na espessura do filme.
Após a análise, a equipe descobriu que o valor-p é menor que 0,05. Isso significa que há uma diferença significativa na espessura do filme antes e depois da limpeza da válvula borboleta, o que significa que essa limpeza também tem um efeito significativo na espessura do filme. Eureka!
Para testar a segunda causa possível da variação na espessura do filme, a equipe de projeto usou a análise de regressão do Minitab para determinar se a temperatura e a posição do silício no forno são fatores significativos.
AS DESCOBERTAS
Com a análise de capacidade e cartas de controle do Minitab, a equipe identificou as condições necessárias para produzir a espessura ideal do filme de nitreto de silício:
- As válvulas borboleta devem ser limpas duas vezes por dia
- Temperaturas de forno razoáveis foram determinadas. A saída do processo mostrou que as configurações ideais de temperatura das três respectivas posições de forno seriam 500 °C/ 932 °F para a boca, 480 °C/ 896 °F para a parte média e 472 °C/ 881 °F para a parte inferior
Os resultados
A equipe descobriu rapidamente as configurações ideais dos parâmetros do processo usando análise estatística. Dentro do modelo de regressão do Minitab, os parâmetros do processo foram ajustados e a espessura do filme de nitreto de silício atingiu uma saída estável. Com as configurações de parâmetro ajustadas, a equipe implementou uma análise de verificação. A saída do processo mostrou que as configurações de temperatura ideais seriam de 500 °C, 480 °C e 472 °C para as três respectivas posições. Ao mesmo tempo, o valor do Cpk foi maior que 1,67, e o índice de capacidade do processo era alto, excedendo em muito a meta predefinida.
Com a análise estatística poderosa do Minitab, a equipe conseguiu fazer medições bem direcionadas e precisas. “Antes, usávamos testes cegos contínuos e agora podemos finalmente testar quantitativamente nossas hipóteses. O Minitab nos prestou uma enorme ajuda.”, disse o gerente da equipe. “Durante as várias fases de descoberta, teste de hipótese, confirmação e resolução do problema, o Minitab Statistical Software se sobressaiu, não só reduzindo o tempo para resolver os problemas, como também melhorando a confiança das decisões dos membros da equipe.”
Ao entender e conseguir controlar a espessura do filme de nitreto de silício, a equipe ajudou a melhorar a eficiência energética dos painéis em 7%, de 81% a 88%. De acordo com as estimativas atuais de produção de capacidade de 6.048 tubos simples por dia, essa medição aumentou a receita das empresas em CNY 650.000 (US$ 101.400) por ano.