Особенности чистых производственных помещений

ЧПП оснащены специальными лазерными датчиками для контроля уровня чистоты воздуха. При превышении критического значения требуется восстановление производства и даже полная мойка помещения, что влечет за собой огромные расходы и простои. Особенно это критично для непрерывных процессов, таких как производство микрочипов, остановка которых крайне сложна и затратна.

Классификация ЧПП определяется специальным ГОСТом и международными стандартами, такими как ISO. Каждый класс чистоты имеет свои предельно допустимые концентрации частиц различных размеров в воздухе. Чем выше требования к чистоте, тем сложнее и дороже обеспечить соответствие помещения нужному классу.

Для поддержания чистоты в ЧПП используется целый комплекс инженерных решений. Это мощные системы вентиляции и фильтрации воздуха, которые создают многократную смену объема воздуха в час и улавливают мельчайшие частицы. Это специальные материалы отделки стен, потолков и полов, не допускающие накопления загрязнений. Это тщательно продуманная планировка помещений с шлюзами, переходами и строго определенными маршрутами движения персонала и грузов.

Персонал, работающий в ЧПП, должен быть одет в специальные костюмы из нетканых материалов, включая комбинезоны, шапочки, бахилы и маски для лица. Весь процесс переодевания и прохода в ЧПП четко регламентирован. Сначала человек попадает в «грязную» раздевалку, где снимает уличную одежду и обувь. Затем через шлюз он проходит в «чистую» раздевалку, где надевает стерильный комплект одежды. И только после этого, через еще один шлюз, он может войти непосредственно в рабочую зону ЧПП.

Стоимость такой экипировки на одного человека может достигать 10-15 тысяч рублей, и она не является многоразовой. После каждой смены одноразовые элементы костюма утилизируются, а многоразовые проходят специальную очистку и стерилизацию. Это еще один важный аспект функционирования ЧПП, требующий значительных затрат.

Инструменты и оборудование, используемые в ЧПП, также должны соответствовать строгим требованиям чистоты. Они изготавливаются из специальных материалов, таких как алюминий или нержавеющая сталь определенных марок, не подверженных коррозии и окислению. Все переносимые в ЧПП предметы проходят многоступенчатую очистку и упаковку.

Перед внесением в помещение инструменты и оборудование проходят тщательную очистку, все элементы с окраской заклеиваются специальным скотчем стоимостью до 5000 рублей за рулон. Затем они упаковываются в несколько слоев стерильной пленки и помещаются в закрытые контейнеры. Только в таком виде они могут быть доставлены в шлюз ЧПП.

ЧПП имеют шлюзовую систему — грязный и чистый шлюзы. Любое оборудование сначала заносится в грязный шлюз, где снимается первичная упаковка и производится протирка специальными составами. Затем после продувки в течение 20 минут оборудование переносится в чистый шлюз, где снимаются остатки упаковки, и только потом попадает в основное помещение. Размеры шлюзов ограничены, что может создавать проблемы при большом объеме оборудования.

Все эти сложные процедуры необходимы для того, чтобы исключить попадание в ЧПП даже мельчайших частиц пыли, органики, продуктов износа и т.д. Ведь в микроэлектронике, например, типичные размеры элементов исчисляются нанометрами. Даже одна пылинка может вывести из строя целую партию сверхточных изделий.

Сложности перемещения оборудования в ЧПП

Помимо общих требований к чистоте, в ЧПП действуют особые правила в отношении такелажных работ и монтажа оборудования. Связано это с тем, что в таких помещениях обычно применяются специальные фальшполы для создания избыточного давления и предотвращения попадания пыли. Но эти полы имеют ограничение по нагрузке — обычно 750 кг/м2. Под ними находятся коммуникации. Повреждение фальшполов может привести к повреждениям дорогостоящего оборудования и длительным простоям производства.

Оборудование для микроэлектроники хоть и не очень тяжелое (обычно до 5-6 тонн), но чрезвычайно дорогое — до сотен миллионов рублей за установку размером с диван. Любое повреждение при перемещении может обернуться многомиллиардными убытками и срывом запуска производств. Поэтому к такелажу такого оборудования предъявляются повышенные требования.

Для распределения нагрузок при перемещении по фальшполам используются специальные пластиковые маты или листы нержавеющей стали определенных марок. Путь перемещения, который может достигать 200 метров, необходимо тщательно выстилать этими материалами, что занимает много времени и сил. После перемещения покрытие нужно оперативно убирать, чтобы не мешать текущим процессам. Работы, которые в обычном помещении занимают день, в ЧПП могут растягиваться на неделю.

Сложность представляет и то, что оборудование в ЧПП часто устанавливается на специальных пьедесталах — массивных металлических рамах, распределяющих нагрузку на фальшпол. Для монтажа оборудования на пьедестал приходится временно демонтировать участок пола вокруг него. Образовавшийся проем может достигать в глубину 1200мм. Перекатить через него тяжелое оборудование, не повредив ни его, ни пол — задача для настоящих профессионалов.

Другой сложный момент — необходимость временного демонтажа и выноса уже установленного оборудования для обеспечения прохода нового. Площади ЧПП обычно сильно ограничены, проходы узкие. Приходится буквально «играть в тетрис», продумывая последовательность монтажа и резервируя площади для временного хранения демонтированных установок.

Многие виды высокоточного оборудования требуют особых условий транспортировки. Например, перемещение на воздушной подушке, исключающей вибрации. Или перевозку в специальных климатических контейнерах с ограничением по времени нахождения вне питания и охлаждения. Такие требования еще больше усложняют и удорожают процесс такелажа.

Проектирование и контроль работ в ЧПП

Из-за всех этих сложностей и рисков любые такелажные и монтажные работы в ЧПП проводятся только по детально разработанным проектам производства работ (ППР). В них учитывается каждая операция, каждый шаг, расписанный буквально по минутам. Просчитываются все нагрузки, указываются точки строповки, моменты перехвата и разворота грузов.

ППР в обязательном порядке согласовываются со всеми вовлеченными службами — технологами производства, службой эксплуатации зданий, отделом охраны труда и т.д. Любые отклонения от утвержденного плана категорически запрещены. Слишком высока цена возможной ошибки.

На проведение работ в ЧПП всегда выделяется представитель заказчика, осуществляющий контроль за их ходом. У подрядчика также есть ответственные лица — руководитель работ, инженер по охране труда, мастера и бригадиры. Перед началом работ проводится подробный инструктаж всех участников, проверяется наличие у них допусков и разрешений.

В ходе работ ведется постоянный мониторинг уровня чистоты в помещении. При малейшем отклонении показателей работы приостанавливаются до выяснения и устранения причин. Каждый случай внепланового открытия дверей, шлюзов, люков фиксируется и потом тщательно разбирается.

Специфика работы с зарубежным оборудованием

Много сложностей возникает из-за того, что высокотехнологичное оборудование для ЧПП часто поставляется из-за рубежа. При его монтаже нередко возникают конфликты между нашими специалистами и иностранными шеф-монтажниками. Последние, не зная российских реалий и норм, могут настаивать на решениях, кажущихся им оптимальными, но на деле рискованных и даже опасных.

Например, у нас был случай, когда зарубежные шефы требовали перекатить установку через незакрытый проем в фальшполе, утверждая, что «у них так делают». Или использовать для подъема оборудования не предназначенные для этого узлы и точки. Нашим специалистам приходилось брать на себя ответственность и твердо отстаивать свое мнение, обосновывая его расчетами и нормами.

В итоге, после долгих совещаний и привлечения третьей стороны в виде заказчика, иностранные коллеги признавали нашу правоту. Но сколько нервов и времени было потрачено на эти выяснения отношений! Причина их в том, что в развитых странах просто не сталкиваются со многими нашими проблемами — дефицитом качественных комплектующих, нестандартными решениями при строительстве, жесткими бюджетными ограничениями.

Упаковка и межцеховая логистика

Отдельная большая тема — упаковка оборудования и материалов для транспортировки и хранения за пределами ЧПП. Недостаточно просто закрыть установку пленкой или поместить в ящик. Каждый объект требует специально разработанной многоуровневой упаковки, защищающей его от всех возможных воздействий — ударов, вибрации, влаги, пыли, перепадов температур.

Первым делом оборудование обертывается в специальную антистатическую пленку, которая не допускает накопления на нем электростатических зарядов. Затем формируется жесткий каркас из специальных профилей, обеспечивающий неподвижность содержимого. Все внутренние полости заполняются упругим демпфирующим материалом. И только после этого объект помещается в транспортный ящик, изготовленный по индивидуальным размерам.

Для межцеховых перемещений используются закрытые герметичные контейнеры на колесах, из нержавейки или специального пластика. Процесс упаковки и распаковки каждый раз занимает значительное время, требует подготовленного персонала и отдельных помещений. Но только так можно обеспечить сохранность дорогостоящего оборудования и чистоту ЧПП.

При больших объемах монтажных работ, характерных для запуска новых производств, эти процедуры могут стать «бутылочным горлышком», ограничивающим общий темп работ. Поэтому так важно правильно провести логистическое планирование, рассчитать необходимые мощности по упаковке и распаковке, по размеру шлюзов, по количеству транспортных средств.

Требования к персоналу

Весь персонал, допускаемый для работ в ЧПП, проходит специальное обучение. Его знакомят с устройством чистых помещений, правилами поведения в них, возможными рисками и методами их предотвращения. Отдельно отрабатываются действия в нештатных ситуациях — при аварийном разгерметизации, сбоях в работе вентиляции и т.д.

Работы в ЧПП накладывают серьезные ограничения на персонал. Передвижение по зонам возможно только в сопровождении, выходы крайне ограничены. Защитные комбинезоны сковывают движения, освещение отличается от привычного. Требуется высочайшая концентрация внимания и осознанность действий.

Люди, выполняющие физическую работу в условиях ЧПП, испытывают значительные неудобства. В плотном комбинезоне с капюшоном тяжело дышать, в перчатках и бахилах снижается чувствительность и подвижность рук и ног. Запрещены любые резкие движения, чтобы не повредить хрупкую экипировку. Приходится постоянно контролировать свои действия, дважды проверять надежность захватов и соединений.

Работать приходится в окружении огромного количества сверхчувствительного и дорогостоящего оборудования. Цена случайного касания или падения инструмента может быть колоссальной. Это накладывает серьезную психологическую нагрузку, требует максимальной собранности и аккуратности.

Очень важна и физическая выносливость персонала. Работы в ЧПП часто проводятся в ночное время или в выходные дни, чтобы минимизировать возможные потери от остановки основного производства. Приходится подолгу трудиться в некомфортных условиях, без полноценных перерывов и отдыха.

Для выполнения такелажных работ в ЧПП формируются специальные бригады из самых опытных и квалифицированных сотрудников. Они проходят дополнительное обучение и тренировки, оттачивая свои навыки на макетах и тренажерах. Ведь в реальной работе права на ошибку у них не будет.