[发明专利]一种半导体生产线CPS环境下的调度优化方法及装置

说明书

本发明涉及一种半导体生产线CPS环境下的调度优化方法及装置，所述方法具体为：构建面向调度的半导体生产线CPS环境，感知半导体生产线在生产过程中各类突发扰动，在发生突发扰动时，基于生产线动态信息进行重调度；所述装置包括：通信模块，实现与实际生产线的通信；CPS环境构建模块，用于建立数字化三维模型；调度优化设计模块，用于实时感知生产信息，在生产信息变化时触发重调度，并根据生产线动态信息生成新的生产线调度方案，实现重调度。与现有技术相比，本发明具有可应用于半导体生产线等复杂制造系统、时效性高、调度效果佳等优点。

技术领域

本发明涉及半导体生产线调度优化技术，尤其是涉及一种半导体生产线CPS环境下的调度优化方法及装置。

背景技术

半导体生产线是一类典型的复杂制造系统，具有生产工艺复杂、加工周期长、对机器精度要求高、成本投入大等特点。如何借助于优化的生产计划和调度方案获取更大的收益，是半导体生产制造企业最为关心的问题之一。然而，在半导体生产过程中各类扰动事件时有发生，如设备故障、紧急订单、设备加工时间偏差等等。系统需要快速响应此类事件，在必要情况下适时调整调度方案，以保证生产线的高效运行。

通过检索及分析国内外相关研究领域的科技文献后发现，在半导体生产线调度的实际应用中，生产线建模与调度优化二者通常是各自独立。一些研究往往是在生产过程开始前建立相应模型进行分析计算，根据所得结果制定合适的生产调度方案。例如在中国专利申请“基于多蚁群优化的半导体生产线排程方法”(公开号CN102253662A)中，李莉等运用了一种多蚁群优化的计算方法，结合考虑生产线的瓶颈加工区域，对半导体生产线的最佳调度方案进行并行搜索，从而实现排程。其他一些研究则是将仿真结果与生产线历史数据进行比较后，针对某一优化目标选择特定的调度策略。例如在中国专利申请“一种用于半导体生产线基于简化仿真模型的高效调度规则选择方法”(公开号CN105843189A)中，曹政才等以准时交货率和产出量为调度目标，利用简化的仿真模型在某一调度时刻对集中的调度规则进行快速评价，获得最优方案。

此外，在中国专利“半导体集成电路生产中晶圆制造调度方法及调度系统”(公告号CN104423331B)中，王冕提出了一种由产品信息单元、时刻表单元、产品监控单元、优先级计算单元、优先级标准单元、显示单元等组件构成的集成电路晶圆制造与生产调度系统，根据交货紧急程度计算出各个产品和批次的优先级，从而制定适合的生产调度方案。但其缺点在于不能根据生产线状态的动态变化实时调整方案，原设计方案很可能由于设备故障或人员离岗等突发事件的发生而失效。

在美国专利申请“用于半导体制造工厂动态分派的方法与系统(Method andsystem for dynamic dispatching in semiconductor manufacturing plants)”(公开号：US5612886A)中，Weng Yi-Cherng提出了基于看板思想的，同时考虑工件优先级与排队时间的调度方法。该方法在思想上接近常用的FIFO(即先入先出策略)，在系统WIP较少的情况下具有较好优化性能，但当WIP水平较高的情况下，该策略的性能下降明显。尤其是在实际半导体生产线中，由于系统不确定因素较多，WIP数通常不会始终保持在较低水平。

在美国专利“一种半导体生产过程动态调度方法与系统(Systems and methodsfor dynamic semiconductor process scheduling)”(公告号：US9659799B2)中，区别于传统半导体生产线调度研究中，针对加工时间、工件排队队长、最长等待时间等因素而使用的静态调度方法，Keith R.提出了基于生产组件的加工能力变化进行资源分配的动态调度方法，减少了缓冲区工件堆积，进而提高系统生产率。但是，该方法只适用于特定生产线条件下，并且仅考虑系统在较稳定生产状态下的动态变化情况，无法应对处理波动较大的系统变化。