现代制造设施要求流程同步，并实现设备与工厂主机系统之间的无缝通信。SEMI标准，特别是 SECS/GEM SECS/GEM （SEMI设备通信标准/通用设备模型）标准体系已成为半导体自动化领域的核心支柱。 半导体 制造自动化技术的支柱。本文将介绍GEM 您了解通用设备模型 标准，以及 开始系列 撰写系列文章 ，描述 该 GEM的 功能和优势的
什么是GEM标准？
GEM指的是SEMI制定的一套标准，用于规范制造设备与工厂主机计算机系统之间的通信。消息层标准SEMI E5 SECS-II定义了通用消息结构及实现自动化功能的庞大消息库。 协议层标准SEMI E37高速消息服务（HSMS）定义了基于TCP/IP传输SECS-II消息的二进制结构。SEMI E30 GEM标准则为SECS-II消息子集规定了最低要求、附加（可选）功能、用例及用户场景。
GEM技术部署于设备端，供工厂调用其命令与控制功能。作为成熟的行业标准，任何符合GEM规范的主机软件均可与任何符合GEM规范的设备进行通信。当设备端完整实现该标准后，工厂软件便能通过GEM接口对设备实施全面控制与监控。这些标准为设备制造商和工厂带来多重效益，其中若干优势将在本文及后续文章中重点阐述。
GEM的优势
- 增强互操作性：GEM技术能够实现不同工厂主机与各类设备（无论制造商）之间的无缝集成。
- 数据透明度：GEM通过将关键数据直接从设备传输至主机系统，支持实时监控与分析。
- 降低成本：GEM接口消除了对定制集成解决方案的需求，显著降低了工厂和设备制造商的工程成本。
- 可扩展性：从简单设备到高度复杂的设备，GEM 都能适应不同复杂程度的需求。
- 广泛的行业支持：GEM技术已广泛应用于半导体、光伏电池、印刷电路板、平板显示器等多个高科技制造业领域。
介绍GEM控制状态模型
GEM控制状态模型是GEM运行框架的重要组成部分。该模型规范了主机系统与设备间的协作层级，在不同控制层面上定义交互关系。这种系统化方法可有效避免冲突，确保任何时刻仅授权实体能够对设备实施指挥与控制。
GEM控制状态模型包含三个主要控制层级，每个层级都规定了主机系统与操作员交互时各自的权限与限制：远程控制、本地控制和离线控制。
遥控器
远程控制功能确保主控权至高无上，使主控方能够全面监督并指挥设备运行。现场操作员与设备的交互被严格限制在配置参数范围内，且程度极低。通过GEM远程命令，主控方可远程发出启动、停止、暂停等关键指令，实现对设备的精准操控。
地方控制
在本地控制模式下，操作员保留对设备的主控权，确保在安全或运行需求时可覆盖主控指令。主控端可收集状态读数、追踪数据及事件通知等信息，但无权执行影响设备运行过程的关键指令。本地控制期间设有限制措施，防止主控端发起物理操作（包括启动或停止作业）。
离线控制
在离线控制模式下，操作员拥有完全控制权，而主机系统则被有效隔离于操作之外。主机功能受到高度限制，主要仅限于建立基本通信，或在操作员发起时切换回在线状态。
这些控制层级的分离确保了操作安全，并避免了可能对工厂、产品或人员造成损害的冲突。
控制状态模型如何运作
GEM控制状态模型的核心特征是其状态机，该机制控制系统在不同控制级别之间的转换方式。
- 操作员治理：操作员对状态转换拥有优先控制权，以保障现场操作并确保运行安全。虽然主机可请求控制状态变更，但最终决策权通常掌握在操作员手中。
- 状态显示与控制：设备必须始终向操作人员显示当前控制状态。清晰可见的控制状态显示对于告知现场用户设备运行状态至关重要。
- 控制开关实现：设备必须配备物理或软件开关以实现控制层级的切换。这些开关可采用硬件按钮形式，或通过持久存储的软件配置实现长期运行设置。
- 条件转换：某些状态转换（例如从主机离线状态转为在线状态）可设置为条件性转换，并基于特定预定义设备设置进行配置。
对于依赖高精度和明确操作权限的工厂而言，该模型提供了一个强大的框架，能够适应多样化的生产场景。
那么，GEM控制状态模型的关键优势是什么？
冲突解决
该框架通过明确界定每个时刻由哪个实体（主机或操作员）掌控控制权，消除了模糊性。这可防止因同时输入命令而可能引发的操作冲突。
增强安全性
通过优先考虑本地操作员控制，该模型可在紧急情况或不安全操作时实现快速干预。
运营效率
主机可预先定义控制和通信参数，从而简化命令流程并缩短设置时间。
灵活性与定制化
通过基于开关的状态转换和可配置的条件状态，制造商能够根据设备特定或工厂层级的运行需求，对控制状态模型进行定制化调整。
智能制造的关键要素
GEM控制状态模型通过平衡操作员与主机系统之间的权限，在保持高效运行的同时强化了制造业自动化。此外，该模型还为实施更高阶的智能制造标准奠定了基础，例如GEM300系列标准中的自动化概念。
携手GEM，共创未来
对于寻求可扩展、经济高效且灵活的设备通信与控制解决方案的工厂而言，GEM标准无疑是明智之选。无论您是初涉自动化制造领域，还是升级传统系统，实施GEM标准都能确保您的运营保持高效、安全，并为迎接未来的挑战做好准备。