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.
Acessar o estudo de caso da Minitab
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Cliente
Provedor global de energia renovável e tecnologia solar
Perfil da Organização
- Fundada em 2001
- Listada na NASDAQ desde 2006
- Sede em Ontario, Canada
O Desafio
Uma das maiores empresas de tecnologia solar e energia renovável precisava controlar a espessura do filme de nitreto de silício para melhorar os níveis de eficiência energética da superfície das células solares, depois de descobrir que alguns filmes produzidos não atendiam aos padrões internos.
Produtos Usados
Minitab® Statistical Software
Minitab Engage®
Solução
Com o uso de ferramentas de análise e gráficos poderosos incluídos no Minitab® Statistical Software e no Minitab Engage™, a empresa conseguiu identificar e corrigir as causas das diferenças na espessura do filme.
Resultados
- Melhoria de 7% na eficiência de energia dos painéis, de 81% para 88%
- Aumento da receita anual de CNY 650.000 (US$ 101.400) com o aumento da produção