في ألمانيا الشرقية، في قلب «سيليكون ساكسونيا»، يقع مصنع لأشباه الموصلات يجسد كل من التعقيد والحجم الهائل. يهدف هذا المشروع الضخم إلى توسيع موقع التصنيع الحالي، ويشمل مساحة تصنيع تبلغ حوالي 78,000 متر مربع، وغرفة نظيفة بمساحة 22,000 متر مربع، ومبنى مرافق مركزي (CUB) بمساحة 40,000 متر مربع، وقد صُممت جميعها لدعم الجيل القادم من إنتاج أشباه الموصلات.
وقد فازت شركة Exyte بهذا المشروع في عام 2023، مما يمثل ثاني أكبر عقد EPC (الهندسة والمشتريات والبناء) لها في أوروبا القارية. يُظهر هذا المشروع قدرة Exyte على إنجاز منشآت عالية التعقيد وواسعة النطاق بسرعة ودقة وجودة عالية. كما يسلط الضوء على قوة نهجها المتكامل في تنفيذ المشاريع، بدءًا من التصميم وصولًا إلى التنفيذ.
تم تشييد المصنع على مساحة محدودة، ويتميز ببنية تحتية واسعة النطاق للمرافق تحت الأرض ونهج بناء يعتمد بشكل كبير على العناصر الجاهزة.
إعادة النظر في مناهج التصميم التقليدية
من أجل إنجاز المشروع بنجاح في ظل قيود كبيرة على المساحة، اضطرت شركة Exyte إلى إعادة النظر في أساليب التصميم التقليدية. وبدلاً من التوسع إلى الخارج، كان الحل هو البناء إلى الأسفل، لتحويل القيد إلى سمة مميزة للمشروع. وعلى عكس معظم منشآت أشباه الموصلات، حيث تُنظم المباني الداعمة الرئيسية مثل مبنى المرافق المركزية (CUB) حول مصنع الرقائق الرئيسي، لم تترك المساحة المحدودة أي مجال للتوسع الأفقي. وكان الحل الذي توصلت إليه شركة Exyte هو نقل غالبية البنية التحتية التقنية إلى تحت الأرض.ويضيف مارك بريتون، مساعد مدير المشروع: «كانت الأعمال تحت الأرض وحدها أمرًا لم نشهده من قبل على هذا النطاق في أوروبا». تضم الطوابق السفلية للمبنى الآن أنظمة دعم واسعة النطاق، تشكل العمود الفقري للمنشأة. وتقع أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي، المزودة بخزانات تخزين تصل سعتها إلى 25 مترًا مكعبًا، جنبًا إلى جنب مع محطات التبريد الرئيسية، والبنية التحتية لتوزيع الكهرباء، وأنظمة تخزين المياه واسعة النطاق، وقد تم دمجها جميعًا بعناية تحت مستوى سطح الأرض.
لم يقتصر هذا التصميم تحت الأرض عالي الهندسة على حل تحدي المساحة فحسب، بل مكّن أيضًا من الاستخدام الأمثل للمساحة المتاحة فوق سطح الأرض، مما يضمن تعظيم مساحات الإنتاج مع الحفاظ على الكفاءة والسلامة والمرونة التشغيلية على المدى الطويل.
مدير مشروع Exyte، مانويل ماغ
التقدم المتوازي مع التصنيع خارج الموقع
استخدمت Exyte التصنيع خارج الموقع (OSM) على نطاق واسع في هذا المشروع كاستجابة استراتيجية لضمان تسليم أسرع، مع معالجة القيود المكانية في الوقت نفسه. تم تجميع أجزاء كاملة من البنية التحتية الداخلية للمصنع، بما في ذلك أنظمة المواد الكيميائية والغاز والمياه ومياه الصرف الصحي والعادم، مسبقًا في جمهورية التشيك المجاورة بواسطة شركة Exentec، إحدى شركات Exyte. تم بناء هذه الأنظمة في وحدات كبيرة ومتكاملة تمامًا، تبلغ أبعادها حوالي سبعة أمتار في ثلاثة أمتار، قبل نقلها إلى دريسدن ورفعها مباشرة إلى مكانها.
يوضح ماغ قائلاً: «سمح لنا نظام OSM بتنفيذ أعمال التركيب الأكثر تعقيدًا في مكان آخر. وعندما وصلت الوحدات إلى الموقع، أمكن تركيبها بسرعة كبيرة، بدلاً من تجميعها قطعةً قطعةً داخل مبنى ضيق للغاية. وقد أدى هذا النهج إلى تحسين السلامة والالتزام بالجدول الزمني وتبسيط العمليات اللوجستية، من خلال تقليل المخاطر في الموقع وإتاحة إمكانية التصنيع والتركيب بشكل متوازٍ».
مساعد مدير المشروع، مارك بريتون
تنفيذ مشروع OSM الرأسي
كان من الضروري تركيب شبكة من الأعمدة الرأسية التي يبلغ ارتفاعها حوالي 45 مترًا لتوزيع الغازات والمواد الكيميائية والمرافق عبر المبنى. وكان تركيب هذه الأنظمة في الموقع سيتطلب رفع ولحام أنابيب يصل قطرها إلى متر واحد على ارتفاعات عالية، مما كان سيؤدي إلى تقييد الوصول بشكل كبير وإبطاء سير العمل. بدلاً من ذلك، قامت شركة Exyte بتصميم أقسام كبيرة من الأنابيب الرأسية، يتراوح ارتفاعها بين 18 و20 مترًا، كوحدات مجمعة جاهزة تمامًا. تم رفع هذه الوحدات من الأعلى عبر السقف المفتوح، وتثبيتها في مكانها، وتكديسها تباعًا داخل الأعمدة. يوضح بريتون قائلاً: «على الرغم من أن هذا النهج تطلب أعمال هندسية مسبقة إضافية، إلا أنه قلل من وقت التركيب والازدحام في الموقع».ويضيف مارك بريتون، مساعد مدير المشروع: «كانت الأعمال تحت الأرض وحدها أمرًا لم نشهده من قبل على هذا النطاق في أوروبا». تضم الطوابق السفلية للمبنى الآن أنظمة دعم واسعة النطاق، تشكل العمود الفقري للمنشأة. وتقع أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي، التي تضم خزانات تخزين تصل سعتها إلى 25 مترًا مكعبًا، جنبًا إلى جنب مع محطات التبريد الرئيسية، والبنية التحتية لتوزيع الكهرباء، وأنظمة تخزين المياه واسعة النطاق، وقد تم دمجها جميعًا بعناية تحت مستوى سطح الأرض.
لم يقتصر هذا التصميم تحت الأرض عالي الهندسة على حل تحدي المساحة فحسب، بل مكّن أيضًا من الاستخدام الأمثل للمساحة المتاحة فوق سطح الأرض، مما يضمن تعظيم مساحات الإنتاج مع الحفاظ على الكفاءة والسلامة والمرونة التشغيلية على المدى الطويل.
وحدة تصنيع فرعية مسبقة الصنع بالكامل
ولعل أهم تطبيق لتقنية OSM كان في وحدة التصنيع الفرعية، وهي المنطقة من المنشأة التي تتصل فيها أدوات الإنتاج بأنظمة التوزيع مثل المياه فائقة النقاء والمواد الكيميائية المستخدمة في العمليات. تبلغ مساحة المنطقة الفرعية حوالي 15,000 متر مربع، وقد تم تحديدها في مرحلة مبكرة من المشروع على أنها نطاق يتم تصنيعه خارج الموقع بنسبة 100 في المائة. يقول بريتون: «تم تصنيع جميع الأنابيب الرئيسية، وهي خطوط التوزيع الرئيسية للمرافق الحيوية بما في ذلك المياه فائقة النقاء والمواد الكيميائية المستخدمة في العمليات، والأنابيب الفرعية، والأنابيب الجانبية، مسبقًا». «في منشآت أخرى حول العالم، قد تصل نسبة التصنيع خارج الموقع (OSM) في هذا المجال إلى 60 أو 70 في المائة، لكن في هذا المشروع، قمنا بتطبيقها بالكامل". تم تنفيذ ما يقارب 20 في المائة من نطاق المشروع بأكمله باستخدام نهج التصنيع خارج الموقع (OSM)، وهي حصة كبيرة بالنظر إلى حجم المشروع. والأهم من ذلك، أنها مكنت من المضي قدمًا في مراحل متعددة بشكل متوازٍ.
التخطيط للتعقيد
في المشاريع من هذا الحجم، يعتمد النجاح على التخطيط وإدارة المخاطر بقدر ما يعتمد على الخبرة الفنية. وهنا، ركزت الفرق منذ البداية على تحديد المخاطر الحرجة والعمل بشكل عكسي انطلاقًا من المعالم المحددة لحماية الجدول الزمني العام.
ومن الأمثلة على ذلك نظام المياه فائقة النقاء، الذي يعد ضروريًا لتأهيل الأدوات. يقول كولين أوكان، مدير المشروع: «من واقع خبرتنا، نعلم أن أنظمة مثل نظام المياه فائقة النقاء قد تستغرق ما يصل إلى ثمانية أسابيع حتى تصبح مطابقة للمواصفات». "لذلك، قمنا بالتخطيط بأسلوب رجعي وقمنا بتركيب نظام مؤقت في وقت مبكر. وقد ساهم هذا القرار في حماية الجدول الزمني للمشروع".
يعكس هذا النهج المنضبط عقلية أوسع نطاقًا: كما يؤكد مانويل ماغ، فإن استثمار الوقت في التخطيط الدقيق يتيح التنفيذ السريع والفعال. يعمل المصنع الآن ويُنتج أشباه الموصلات الكهربائية، ورقائق الإشارات المختلطة، والدوائر التناظرية، والإلكترونيات الدقيقة المستخدمة في الذكاء الاصطناعي، مما يلعب دورًا رئيسيًّا في تشكيل تقنيات المستقبل.