从某TFT-LCD项目浅谈现代高科技工业建筑设计

新型信息显示技术作为信息产业的支柱产业之一, 近年来特别是以液晶显示器 (LCD) 为首的各种新型平板显示器件 (FPD) 得到了迅速发展, 21世纪将是新型平板显示技术大发展的新时代。

在目前快速发展的平板显示产业中, 为应对市场, 某微电子股份有限公司于2006年4月在上海注册成立了某微电子有限公司, 投资建设第4.5代TFT-LCD生产线, 生产中小尺寸TFT-LCD显示屏及模块。

该第4.5代TFT-LCD生产线是国内第一条生产线, 该项目自主创新, 完全依靠自身力量, 建设国内首条真正意义上专注于中小尺寸产品、具有国际先进水平的生产线, 实现短期内自主掌握设计、制造、量产关键技术, 形成自主知识产权和技术创新能力, 有利于国家民族产业的可持续发展。该项目专注中小尺寸显示产品, 填补了国内手机、MP4、GPS等所用中小尺寸显示屏的市场空白, 实现产品替代进口。该项目同时与国内大尺寸TFT-LCD产品形成市场互补, 有利于促进国家平板显示产业大、中、小尺寸产品均衡发展和TFT-LCD完整产业链的形成。

TFT-LCD类项目具有投资大、建设周期长、技术复杂且升级换代较快、上下游产业链密集等特点, 因此要求项目建设快、投产快、见效快, 国际上通常按快轨设计模式操作, 但项目在实际操作中往往存在较多影响项目进展的不确定因素。因此, 业主为本项目聘请了美国一家知名设计顾问公司 (以下简称“顾问公司”) 作为项目的总设计方负责完成项目规划及基础设计, 我公司作为国内设计方负责完成项目的前期规划阶段的配合、设计阶段 (方案设计、初步设计、施工图设计) 及施工服务阶段的工作, 共同来完成本项目。

1 前期规划阶段

严格遵守国家规范, 优化概念设计方案本项目TFT-LCD的生产工艺流程主要包括阵列工程、成盒工程和模块工程, 彩膜外协。

阵列生产车间负责阵列基板的生产, 包括玻璃基板清洗、MOCVD、溅射、光刻、刻蚀、剥离等工序, 其特点与集成电路生产的前工序 (芯片制造) 类似。

成盒工程是将阵列基板 (阵列过程自制) 和彩色滤光片, 经清洗, 表面涂敷取向膜、经固化、摩擦配向处理, 在阵列基板涂布封框胶及进行液晶散布, 在彩膜基板上散布垫料后, 两基板在真空中粘合、固化即成盒。再根据下游厂家的需求进行盒分割, 再贴上偏光片, 加入电信号作图像检查后即成为LCD面板 (Panel) 。

模块工程完全是装配工程, 是在成盒后的LCD面板装配上驱动电路、背光源等组件及金属外框, 最后成为液晶显示模块即本生产线成品。

TFT-LCD项目工程设计的核心是洁净室及其配套动力设施的设计。洁净室工程除了需要满足工艺和自动物料运输系统的技术要求外, 同时要为环保、消防、职业卫生等设计有效的设防措施, 保证生产线安全可靠运行。TFT-LCD建设项目是一个综合性的系统工程, 优化工程建设方案, 才能真正做到技术上先进、经济上合理和高效节能, 从根本上降低工程造价和运行费用, 从而达到降低产品固定成本, 提高产品的市场竞争力。

该项目最初由顾问公司做的概念设计, 其中有不少与我国规范和实际情况不太符合的地方, 在深化过程中, 要充分了解场地状况, 积极与顾问公司沟通, 根据我国的规范以及地区的通行做法, 对概念设计进行优化。例如:道路开口问题, 中国和美国的要求差别较大, 本项目概念设计的道路开口不满足我国的道路开口的要求, 但修改开口位置势必影响目前的总体设计通过沟通协调, 双方最终找到了妥善的解决方案;场地设计问题:该类项目的配套建筑较多, 例如有特气站、大宗气体站、废水处理站等, 功能复杂, 建筑体量大小不一对整个厂区场地设计提出了较高要求, 中外设计理念及规范的不同导致外方的场地布局不少和国内要求存在一定差别, 在了解具体要求的情况下, 沟通和协调达到观点一致就显得尤为重要;建筑造型问题:外方的概念设计对环境的考虑非常周密, 充分考虑了项目与环境的协调和美观, 比如对出屋面的设备管线进行维护并融合进整个建筑的外围护设计中, 使得建筑既美观又能满足生产需要, 但也因此提高了工程造价, 通过协调、选材等, 双方最终找到了解决方案, 即达到了建筑美观的要求又降低了造价。

2 设计阶段

该项目采取国际通行的快轨 (FastTrack) 模式进行设计, 即设计尚未结束之前, 就开始长线设备采购及完成部分施工图并开始施工招标, 从而加快整个建设进度, 缩短建设周期;由于工程大, 涉及到的系统较多 (全厂有如下系统:土建工程、室外工程、给水系统、纯水系统、工艺循环冷却水系统、废水废液收集及处理系统、净化空调系统、通风及废气处理系统、冷冻系统、热力系统、压缩空气系统、真空系统、大宗气体系统、特气系统、化学品供应系统、供电系统、照明系统、防雷及接地、全厂集中控制系统、生命安全系统、消防系统等) , 因此采用了国际通行的先完成基础设计 (BOD) 再进行发包的做法, 由于系统多, 施工进度、长线设备采购等诸多因素, 划分了50多个包, 需要完成包的界限的定义和划分, 完成相对应的包技术文件。

由于项目的复杂性, 在整个设计过程中设计周期、设计变更、质量控制等方面的建筑设计需要通盘考虑, 又要不失前瞻性。由于是快轨操作模式, 建筑需要结合工艺的和相关专业的条件全面考虑, 不周密的设计均会导致下一阶段的设计返工, 对人力和物力是个浪费又影响工期。

为提高效率, 同时应对该类型项目在过程中的不断设计调整和改进, 建筑设计过程中采用“外部参照”作图法, 为相关专业提供了一个高效作图的平台, 大大降低了低技术含量工作量, 有力的保证了工期。

由于这类项目不可避免地要采用分包形式, 为保证整个项目的质量, 对内对外的设计质量控制就显得尤为重要, 在设计各个阶段的过程中设置了30%、60%、90%的设计成果审查, 设计根据阶段审查意见及时调整, 有效地保证了设计质量和进度。

3 施工服务阶段

项目建设过程中, 派出了常驻工地的现场设计与工地服务工作组, 在现场进行施工图进一步细化设计, 以及对工地问题处理。各专业工地代表积极、认真地配合现场各施工单位解决技术问题, 为项目顺利进行提供了有力的技术保障, 得到了各方的好评。

现代高科技工业项目的操作存在多种方式, 本项目只是个中之一, 通过本项目, 了解学习外方设计公司的先进设计方法, 发挥好建筑设计在各阶段的重要作用, 对类似项目的操作具有很大的借鉴意义。

摘要：结合实际项目中关于快轨模式的应用, 从项目前期规划、基础设计、方案设计、初步设计及施工图设计等阶段的分析, 简述现代高科技工业项目工程设计过程中, 建筑专业应起到的重要作用。

关键词：薄膜晶体管液晶显示器件,快轨设计,基础设计,进度控制,质量控制,审查,外部参照