W Niemczech Wschodnich, w samym sercu „Krzemowej Saksonii”, znajduje się fabryka półprzewodników, która stanowi uosobienie zarówno złożoności, jak i skali. Ten wielkoskalowy projekt stanowi rozbudowę istniejącego zakładu produkcyjnego i obejmuje około 78 000 metrów kwadratowych powierzchni produkcyjnej, pomieszczenie czyste o powierzchni 22 000 metrów kwadratowych oraz centralny budynek zasilający (CUB) o powierzchni 40 000 metrów kwadratowych, a wszystko to zaprojektowano z myślą o wsparciu produkcji półprzewodników nowej generacji.
Firma Exyte otrzymała zlecenie na realizację tego projektu w 2023 roku, co stanowi jej drugi co do wielkości kontrakt EPC (inżynieria, zaopatrzenie i budowa) w Europie kontynentalnej. Projekt ten świadczy o zdolności firmy Exyte do szybkiej, precyzyjnej i wysokiej jakości realizacji wysoce złożonych obiektów na dużą skalę. Podkreśla on również siłę jej zintegrowanego podejścia do realizacji projektów, od etapu projektowania aż po wykonanie.
Zbudowany na ograniczonej powierzchni zakład charakteryzuje się rozbudowaną podziemną infrastrukturą techniczną oraz wykorzystaniem w znacznym stopniu prefabrykatów.
Nowe podejście do tradycyjnych metod projektowania
Aby pomyślnie zrealizować projekt przy znacznych ograniczeniach przestrzennych, firma Exyte musiała na nowo przemyśleć konwencjonalne podejścia projektowe. Zamiast rozbudowywać obiekt na zewnątrz, rozwiązaniem okazało się budowanie w głębi, przekształcając ograniczenie w cechę charakterystyczną projektu. W przeciwieństwie do większości zakładów produkujących półprzewodniki, gdzie kluczowe budynki pomocnicze, takie jak Central Utilities Building (CUB), rozmieszczone są wokół głównej fabryki, ograniczona powierzchnia działki nie pozostawiała miejsca na rozbudowę w poziomie. Rozwiązaniem firmy Exyte było przeniesienie większości infrastruktury technicznej pod ziemię.„Same prace podziemne były czymś, czego nie widzieliśmy wcześniej na taką skalę w Europie” – dodaje Mark Britton, zastępca dyrektora projektu. Na najniższych poziomach budynku znajdują się obecnie rozbudowane systemy pomocnicze, stanowiące kręgosłup obiektu. Systemy oczyszczania ścieków ze zbiornikami o pojemności do 25 metrów sześciennych są umieszczone obok głównych instalacji chłodniczych, infrastruktury dystrybucji energii elektrycznej oraz wielkoskalowych systemów magazynowania wody – wszystko to starannie zintegrowano pod ziemią.
Ten zaawansowany technicznie układ podziemny nie tylko rozwiązał problem przestrzeni, ale także umożliwił optymalne wykorzystanie dostępnej powierzchni nad ziemią, zapewniając maksymalizację powierzchni produkcyjnej przy jednoczesnym zachowaniu wydajności, bezpieczeństwa i długoterminowej odporności operacyjnej.
Dyrektor projektu Exyte, Manuel Magg
Równoległy postęp w produkcji poza zakładem
W ramach tego projektu firma Exyte w znacznym stopniu wykorzystała produkcję poza zakładem (OSM) jako strategiczne rozwiązanie mające na celu zapewnienie szybszej realizacji, a jednocześnie pokonanie ograniczeń przestrzennych. Całe sekcje wewnętrznej infrastruktury fabryki, w tym systemy chemiczne, gazowe, wodne, kanalizacyjne i wywiewne, zostały wstępnie zmontowane w sąsiedniej Czechach przez Exentec, spółkę należącą do Exyte. Systemy te zostały wbudowane w duże, w pełni zintegrowane moduły o wymiarach około siedmiu na trzy metry, a następnie przetransportowane do Drezna i umieszczone bezpośrednio na miejscu.
„Technologia OSM pozwoliła nam wykonać najbardziej skomplikowane prace instalacyjne gdzie indziej” – wyjaśnia Magg. „Kiedy moduły dotarły na miejsce budowy, można je było zainstalować bardzo szybko, zamiast montować je kawałek po kawałku w bardzo wąskim budynku. Takie podejście poprawiło bezpieczeństwo, przyspieszyło realizację harmonogramu i uprościło logistykę poprzez zmniejszenie ryzyka na miejscu budowy oraz umożliwienie równoległej produkcji i montażu”.
Zastępca dyrektora projektu, Mark Britton
Wprowadzenie systemu OSM w pionie
Aby zapewnić dystrybucję gazów, substancji chemicznych i mediów w całym budynku, konieczne było zainstalowanie sieci pionowych szybów o wysokości około 45 metrów. Montaż tych systemów na miejscu wiązałby się z podnoszeniem i spawaniem rur o średnicy do jednego metra na wysokości, co znacznie ograniczyłoby dostęp i spowolniło postęp prac. Zamiast tego firma Exyte zaprojektowała duże sekcje pionowych rur pionowych o wysokości od 18 do 20 metrów jako w pełni gotowe zespoły. Zostały one wniesione z góry przez otwarty dach, zamocowane na miejscu i sukcesywnie ułożone w szybach. „Chociaż takie podejście wymagało dodatkowych prac projektowych na wstępie, skróciło ono czas montażu i zmniejszyło natężenie ruchu na placu budowy” – wyjaśnia Britton.„Same prace podziemne były czymś, czego nie widzieliśmy wcześniej na taką skalę w Europie” – dodaje Mark Britton, zastępca dyrektora projektu. Na najniższych poziomach budynku znajdują się obecnie rozbudowane systemy pomocnicze, stanowiące kręgosłup obiektu. Systemy oczyszczania ścieków ze zbiornikami o pojemności do 25 metrów sześciennych są umieszczone obok głównych instalacji chłodniczych, infrastruktury dystrybucji energii elektrycznej oraz wielkoskalowych systemów magazynowania wody – wszystko to starannie zintegrowano pod ziemią.
Ten zaawansowany technicznie układ podziemny nie tylko rozwiązał problem ograniczonej przestrzeni, ale także umożliwił optymalne wykorzystanie dostępnej powierzchni nad ziemią, zapewniając maksymalizację powierzchni produkcyjnej przy jednoczesnym zachowaniu wydajności, bezpieczeństwa i długoterminowej odporności operacyjnej.
W pełni prefabrykowana podkonstrukcja
Być może najbardziej znaczącym zastosowaniem technologii OSM była subfabryka – obszar obiektu, w którym narzędzia produkcyjne łączą się z systemami dystrybucji, takimi jak systemy wody ultraczystej i chemikaliów procesowych. Sub-fab, zajmujący powierzchnię około 15 000 metrów kwadratowych, został na wczesnym etapie projektu wyznaczony jako obszar w 100 procentach wyprodukowany poza placem budowy. „Wszystkie magistrale, czyli główne linie dystrybucyjne kluczowych mediów, w tym wody ultraczystej i chemikaliów procesowych, a także magistrale pomocnicze i odgałęzienia, zostały prefabrykowane” – zauważa Britton. „W innych obiektach na całym świecie udział prefabrykacji poza placem budowy (OSM) w tym obszarze może sięgać 60 lub 70 procent, ale w przypadku tego projektu postawiliśmy na to w pełni”. Około 20 procent całego zakresu projektu zostało zrealizowane z wykorzystaniem OSM, co stanowi znaczący udział, biorąc pod uwagę skalę przedsięwzięcia. Co ważniejsze, umożliwiło to równoległą realizację wielu etapów.
Planowanie złożonych zadań
W przypadku projektów tej skali sukces zależy w równym stopniu od planowania i zarządzania ryzykiem, jak i od wiedzy technicznej. W tym przypadku zespoły od samego początku skupiały się na identyfikacji kluczowych zagrożeń i pracowały wstecz, wychodząc od ustalonych kamieni milowych, aby zabezpieczyć ogólny harmonogram.
Jednym z przykładów był system wody ultraczystej, niezbędny do kwalifikacji narzędzi. „Z doświadczenia wiemy, że dostosowanie systemów takich jak system wody ultraczystej do specyfikacji może zająć nawet osiem tygodni” – mówi kierownik projektu Colin O’Kane. „Dlatego zaplanowaliśmy prace wstecz i wcześnie zainstalowaliśmy system tymczasowy. Ta decyzja pozwoliła zabezpieczyć harmonogram projektu”.
To zdyscyplinowane podejście odzwierciedla szerszy sposób myślenia: jak podkreśla Manuel Magg, poświęcenie czasu na staranne planowanie umożliwia szybką i skuteczną realizację. Fabryka działa już na pełnych obrotach i produkuje półprzewodniki mocy, układy mieszane, obwody analogowe oraz mikroelektronikę dla sztucznej inteligencji, odgrywając kluczową rolę w kształtowaniu technologii przyszłości.