Рождение чистых помещений
Появление и развитие всех технологий обусловлены потребностями производства. Технология чистых помещений не является исключением. Во время Второй мировой войны гироскопы на воздушных подшипниках, производимые в США для навигации самолетов, приходилось переделывать в среднем 120 раз на каждые 10 гироскопов из-за нестабильного качества. Во время Корейской войны в начале 1950-х годов в США было заменено более миллиона электронных компонентов в 160 000 единицах электронного коммуникационного оборудования. Отказы радаров происходили в 84% случаев, а отказы гидролокаторов подводных лодок — в 48%. Причина заключалась в низкой надежности и нестабильном качестве электронных устройств и деталей. Военные и производители исследовали причину и в конечном итоге, исходя из многих аспектов, определили, что это связано с нечистой производственной средой. Хотя не жалели средств и были приняты различные строгие меры по закрытию производственного цеха, результаты были минимальными. Так родилось чистое помещение!
Разработка чистых помещений
Первый этап: До начала 1950-х годов в системах вентиляции производственных цехов применялись высокоэффективные фильтры HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter), разработанные Комиссией по атомной энергии США в 1951 году для решения проблемы улавливания радиоактивной пыли, вредной для человека. Фильтрация воздуха действительно положила начало чистым помещениям, имеющим современное значение.
Второй этап: В 1961 году Уиллис Уитфилд, старший научный сотрудник Сандиаской национальной лаборатории в США, предложил концепцию, которая в то время называлась ламинарным потоком, а сейчас — однонаправленным потоком. План организации потока чистого воздуха (однонаправленный поток) был применен в реальных проектах. С тех пор чистые помещения достигли беспрецедентного уровня чистоты.
Третий этап: В том же году ВВС США разработали и выпустили первый в мире стандарт для чистых помещений TO-00-25--203 «Стандарт проектирования и эксплуатационных характеристик чистых помещений и чистых рабочих столов». На этой основе в декабре 1963 года был объявлен федеральный стандарт США FED-STD-209, который разделил чистые помещения на три уровня. К настоящему времени сформирован прототип совершенной технологии чистых помещений.
Вышеупомянутые три ключевых достижения часто называют тремя вехами в истории развития современных чистых помещений.
В середине 1960-х годов чистые помещения стали появляться в различных отраслях промышленности США. Они применялись не только в военной промышленности, но и получили распространение в электронике, оптике, микроподшипниках, микромоторах, фоточувствительных пленках, сверхчистых химических реагентах и других отраслях, сыграв важную роль в развитии науки, техники и промышленности того времени. В связи с этим ниже приводится подробный обзор ситуации в США и за рубежом.
Сравнительный анализ развития
За рубежом: В начале 1950-х годов, для решения проблемы улавливания радиоактивной пыли, вредной для человеческого организма, Комиссия по атомной энергии США в 1950 году представила высокоэффективный фильтр для очистки воздуха от частиц (HEPA), что стало первой вехой в истории развития чистых технологий. В 1960-х годах чистые помещения появились на предприятиях электронной точной машиностроительной промышленности и других заводах в США. Одновременно начался процесс переноса технологий промышленных чистых помещений в биологические чистые помещения. В 1961 году появилось чистое помещение с ламинарным потоком (однонаправленным потоком). Был разработан первый в мире стандарт для чистых помещений — Техническая доктрина ВВС США 203. В начале 1970-х годов акцент в строительстве чистых помещений начал смещаться в сторону медицинской, фармацевтической, пищевой и биохимической промышленности. Помимо Соединенных Штатов, другие промышленно развитые страны, такие как Япония, Германия, Великобритания, Франция, Швейцария, страны бывшего Советского Союза, Нидерланды и др., также придают большое значение и активно развивают экологически чистые технологии. После 1980-х годов США и Япония успешно разработали новые ультра-HEPA фильтры с целевым размером пор 0,1 мкм и эффективностью улавливания 99,99%. В результате были построены ультра-HEPA чистые помещения с уровнем фильтрации 0,1 мкм 10 и 0,1 мкм 1, что вывело развитие экологически чистых технологий в новую эру.
Китай: С начала 1960-х до конца 1970-х годов эти десять лет стали отправной точкой и этапом становления технологии чистых помещений в Китае. Примерно на десять лет позже, чем за рубежом. Это был особый и сложный период, характеризующийся слабой экономикой и отсутствием дипломатии сильных государств. В таких сложных условиях и в условиях потребностей в прецизионном машиностроении, авиационном оборудовании и электронной промышленности китайские специалисты по технологии чистых помещений начали свой собственный предпринимательский путь. С конца 1970-х до конца 1980-х годов технология чистых помещений в Китае пережила блестящий этап развития. В процессе развития китайской технологии чистых помещений почти все знаковые и важные достижения были сделаны именно на этом этапе. Показатели достигли технического уровня зарубежных стран в 1980-х годах. С начала 1990-х годов по настоящее время экономика Китая демонстрирует стабильный и быстрый рост, продолжаются притоки международных инвестиций, и ряд транснациональных групп последовательно построили в Китае множество заводов микроэлектроники. Таким образом, отечественные технологии и исследователи получают больше возможностей для непосредственного ознакомления с концепциями проектирования высококачественных чистых помещений за рубежом, а также для изучения передового мирового оборудования и устройств, методов управления и обслуживания и т.д.
С развитием науки и техники китайские компании, занимающиеся чистыми помещениями, также быстро развиваются. Уровень жизни населения постоянно повышается, и требования к условиям жизни и ее качеству становятся все выше. Технология чистых помещений постепенно адаптируется к бытовым системам очистки воздуха. В настоящее время китайские проекты чистых помещений подходят не только для электроники, электротехники, медицины, пищевой промышленности, научных исследований и других отраслей, но и могут использоваться в домах, общественных местах отдыха, учебных заведениях и т.д. С непрерывным развитием науки и техники компании, занимающиеся чистыми помещениями, постепенно распространились на тысячи домохозяйств. Масштабы отечественной индустрии оборудования для чистых помещений также растут с каждым днем, и люди начинают постепенно ощущать преимущества чистых помещений.
Дата публикации: 20 сентября 2023 г.