CN100386702C - 基于信息素的用于半导体生产线的动态调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信息素的用于半导体生产线的动态调度方法。该调度方法的实施步骤为：首先，为每个WIP存储信息素变量，该变量与该WIP的交货期、待加工工序对设备的占用时间、WIP各工序的净加工时间以及WIP的生产周期倍增因子相关；其次，为每个设备存储信息素变量，该变量与设备负载相关，然后，把多个WIP的信息素变量以及相关的设备的信息素变量进行综合，为每个WIP生成一个选择变量；最后，根据该方法，对多个WIP比较选择变量以选择多个WIP中的一个用于在该设备上加工。该调度方法可以同时改善生产或制造系统的多个性能指标，包括短期性能指标以及长期性能指标。

Description

基于信息素的用于半导体生产线的动态调度方法

技术领域

本发明涉及一种调度方法，更具体的说，是涉及一种用于半导体生产线的动态调度方法，该方法使用多目标优化策略为半导体生产线上各设备确定未完成产品(以下简称在制品，WIP)的竞争加工优先权。

背景技术

在采用流水线车间加工的生产系统中，一个传送系统沿着工作台运送WIP，在每个工作台处，完成WIP的一道不同工序。从理论上，WIP在从头到尾加工行进期间中访问各个工作台一次。半导体生产线与使用流水线车间加工的大多数生产系统不同。在半导体生产线中，WIP在加工行进过程中有可能数次访问同一个工作台，WIP要经历数次清洗、氧化、沉积、喷涂金属、蚀刻、离子注入及脱膜等工序，直到完成半导体产品。

图1给出一种简化的多产品半导体生产线SL1。在该模型中，利用三个工作台W1、W2、W3制造两种产品A、B。工作台W1有两台设备E11、E12，工作台W2有两台设备E21、E22，工作台W3有一台设备E33。按照设备的加工程序，每个设备前最多具有加工程序数目个缓冲区，在此半导体生产线模型中，每个设备的缓冲区最多有2个，分别为S111、S112、S121、S122、S211、S212、S221、S222、S331、S332。不同完成状态下的WIP被放在缓冲区中以供相应的设备加工。在该模型中，产品在加工过程中数次访问同一个工作台，例如，产品类型A在完成加工退出半导体生产线SL1之前，访问工作站W1、W2、W3各两次。典型地，一般的半导体生产线可利用上百台工作台或设备制造十余种甚至数百种产品，每种产品需要数百道加工工序。

从图1中可以看出，在半导体生产线运行期间的任何特定时刻，设备E11、E12、E21、E22、E33处的缓冲区可含有两种产品不同完成阶段下的各式各样的WIP。然而，各设备的资源是有限的，因此，各WIP必须竞争各设备的有限资源。

由于设备资源的有限特性及WIP之间对资源的竞争，缓冲区中的WIP为等待得到设备加工要消耗整个制造时间中的部分时间。这样，使用半导体生产线制造一类产品所需的时间明显地大于该给定类型的产品在各设备上的加工时间的总和。在工业条件下，WIP在制造过程中在缓冲区等待所消耗的时间可能超过该产品总制造时间的百分之八十。通常，把制造某产品所需的实际时间称为该产品的生产周期时间。与其相比，把完成该产品的每道工序的实际加工时间的总和称为理论生产周期时间。产品的生产周期时间与其理论生产周期时间的比率被称为产品的生产周期时间倍增因子，或称为实际对理论比率。

近来，半导体制造工业界普遍要求提高生产管理水平，以尽量降低产品生产周期。目前，一座12英寸技术的晶圆制造厂的成本约为数十亿美元。随着将来半导体器件尺寸的缩小以及为制造下一代半导体器件需要的新的复杂而昂贵的技术，该成本预计只会增加。为了回收建设这种工厂的成本，非常需要工厂以及时的方式达到高产量，从而确保建造该工厂的公司能够利用与他们现有的市场机会一样的市场机会(电子工业中机会的易失特性反映在电子产品的平均产品寿命约为六个月的这一事实上)。通过相对于理论生产周期时间缩短产品平均生产周期时间，可以提高产品产量、降低产品成本、减少对污染的暴露、减少用于维护工作的无利润资本、加快样品制造并缩短对市场力(例如需求增大/减小)的响应时间。生产周期时间方差上的减小可以获得能力的改善以满足产品发送的约定日期。最好同时达到平均生产周期时间和生产周期时间方差两方面的减少。

另外，随着半导体厂商的日益增加，市场竞争日益激烈。能否满足用户的按期交货要求也成为半导体厂商能否在市场上立足的重要因素。准时交货率的满足也日益得到了人们的重视。

事实上，当前半导体工业界宣布的目标是：在2007年把产品生产周期倍增因子减小到1.25并把约定发货日期的24小时内的准时发送提高到95％。

半导体工业界已做出几种尝试，以便减少半导体生产线的平均生产周期时间以及生产周期时间方差并提高准时交货能力。

在中国专利CN1230267A“基于最小闲滞时间思想的可再入生产线加工的调度方法”中，专利权人P.R.库玛尔与瑞.M.理查德森提出了一种为设备前缓冲区中每个WIP生成闲滞变量，选择闲滞变量最小的WIP优先加工的方法。该方法存在以下几个不足。首先，只考虑了降低WIP的加工周期，但却没有考虑交货期的限制，因为即使是同种产品，其交货期可能也是不同的，从而可能造成准时交货率的下降；其次，没有考虑半导体生产设备的加工特性，许多半导体加工设备的加工程序发生变化时，要引起较长的准备时间，从而造成加工周期的延长与设备利用率的下降。

在美国专利申请号20030158618“半导体生产线推式调度方法(PUSH-TYPE SCHEDULING FOR SEMICONDUCTORFABRICATION)”中，Browning与Raymond提出了一种为在瓶颈加工设备前排队等待加工的WIP确定加工优先级的方法。首先，为每个WIP确定下一次回到该设备之前或完成所有加工的所需完成的加工工序在该瓶颈设备的下游加工设备上是否存在确定的加工轨迹。如果存在确定的加工轨迹，就让这些加工设备为该WIP预留加工时间，然后再将此WIP投入加工。这样可以避免瓶颈设备的下游设备中出现瓶颈。如果存在多个WIP具有确定的加工轨迹，按照排队或优先级的方法确定WIP投入生产线的次序。这种方法实现起来比较麻烦，并且在生产线上存在着大量的WIP，为每个WIP都确定其加工轨迹很费时，并且生产线是高度不确定的，设备故障非常频繁，所有这些都会打乱已有的计划。

在美国专利5889673“用于集成电路工件动态分派的制造方法与系统(Manufacturing method and system for dynamic dispatching ofintegrated circuit wafer lots)”中，Pan Yirn-Sheng和Tseng Horng-Huei提出了将设备前等待加工的WIP中下一步即将使用的加工设备负载较低的WIP的优先级提高优先加工的方法。该方法只是尽量保证设备具有合适的负载，但是并没有考虑WIP的交货期限制以及设备占用情况。

在美国专利5612886“用于半导体制造工厂动态分派的方法与系统(Method and system for dynamic dispatching in semiconductormanufacturing plants)”中，Weng Yi-Cherng提出了基于看板思想的，同时考虑WIP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)，该方法在WIP较少的情况下，是具有比较好的性能的。但当WIP水平较高的情况下，该策略的性能明显不如其他的调度方法。而在实际的半导体生产线上，常常具有较高的WIP水平。

以上已经公开的专利主要还是基于规则的，并且只关注了某个或某几个性能指标，特别是对准时交货率考虑的比较少；另外，难以根据生产线的实际需求改变排队方法，获得不同的性能指标，柔性较差。

发明内容

本发明中信息素的含义是蚁群生态系统中蚂蚁间交互使用的并由蚂蚁自身释放出的某种化学物质。下面我们通过分析蚂蚁觅食的过程，理解信息素在群体优化中的重要作用。

蚂蚁是一种几乎没有视觉的动物，但它在寻找食物时总是可以找到从食物源到巢穴间的最短距离。生态学家发现这是因为蚂蚁在寻找食物源的过程中在返回巢穴时会在它走过的路径上留下一种化学物质——信息素。信息素是蚂蚁个体能够生成并感知的化学物质，是进行间接通讯的媒介。通过释放信息素，蚂蚁可以间接的将信息传递给其它蚂蚁。信息素会影响其它蚂蚁对路径的选择，通常蚂蚁会以较大的概率选择信息素浓度高的路径，并同时用它自己的信息素来加强该路径。这样，由大量蚂蚁组成的蚁群的集体行为便表现出一种自催化的正反馈行为，也就是说，在相同的时间范围内，较短路径上会有较多的信息素累积，越来越多的蚂蚁选择信息素浓度高的较短路径，而其他路径上的信息素浓度却会随时间衰减，从而最终蚁群能找到一条从食物源到巢穴的最短路径。不仅如此，蚂蚁系统还能适应环境的变化，在初始最优路径上出现障碍物时可以很快的找到新的最优路径。

由上述分析可知，通过使用信息素这种间接交互方式，蚁群生态系统能够对环境中发生的变化具有鲁棒性。另外，由于蚂蚁仅使用信息素直接与环境交互，这就使得蚂蚁可以集中精力于向环境释放或从环境感知信息素，不必关心其他蚂蚁个体的状态，因此，蚂蚁个体能够很容易地加入或离开群体，不必通知其他蚂蚁个体。不会破坏整个群体的稳定性，很容易实现蚁群系统的重构。

因此，从蚁群生态系统中，我们能够找到当代制造系统所追求的特性，如鲁棒性、自适应性、自组织性与可扩展性等。可见，这种方法能够有效地降低复杂大系统的复杂程度，从下至上分布式地实现全局优化控制。

本发明的目的就是提供一种基于信息素的用于半导体生产线的动态调度方法，该调度方法可以同时改善生产或制造系统的多个性能指标，包括短期性能指标MOVEMENT和WIP移动速率以及长期性能指标准时交货率、平均生产周期时间和生产周期时间的标准方差，特别是准时交货率。为了达到上述发明目的，本发明采用了这样一种技术方案：按如下步骤对半导体生产线进行动态调度：

(1)、为每个设备确定未完成产品(WIP)分配一个唯一的标注码，并将与每个设备确定未完成产品(WIP)相关的变量存储到计算机中；

(2)、将设备确定未完成产品(WIP)发送到可将其加工成某特定产品所需的某一设备的缓冲区；

(3)、按下述公式对该设备的信息素变量赋值，并将该赋值存储到计算机中；

${\mathrm{\τ}}_e^t=\frac{\mathrm{\Σ}{T}_{\mathrm{WIP}}}{T_e}---\left(2\right)$

其中：

∑T_WIP-设备的缓冲区中所有WIP在设备上需要的加工时间之和，即设备的负载

T_e-设备一天内的可用加工时间

公式(2)意味着t时刻，设备负载越重，其信息素变量越高。显然，当

时，设备的负载已超过其一天可用时间，即认为该设备处于瓶颈状态。

(4)、判断该设备是否空闲，如果设备空闲，则按下述公式对处于设备缓冲区的设备确定未完成产品(WIP)信息素变量赋值，并存储在计算机中，如果设备不空闲，则等待至该设备空闲；

${\mathrm{\&tau;}}_n^t=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{MAX}& {\mathrm{RPT}}_n\&times;{\mathrm{FF}}_n\&GreaterEqual;O_n-t\\ \frac{{\mathrm{RPT}}_n\&times;{\mathrm{FF}}_n}{(O_n-t+1)}-\frac{{\mathrm{PT}}_n}{{\mathrm{\&Sigma;}}_n{\mathrm{PT}}_n}& {\mathrm{RPT}}_n\&times;{\mathrm{FF}}_n<O_n-t\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中：

t-调度决策点，即设备状态变为可用的时刻

RPT_n-WIPn的剩余净加工时间

FF_n-WIPn的生产周期时间倍增因子，是WIPn的目标生产周期与理论生产周期的比值

O_n-WIPn的交货期

PT_n-WIPn待加工工序在设备上所需加工时间，此加工时间是实际的加工时间、装载时间、卸载时间与工序变化或产品品种变化引起的准备时间之和，因此该加工时间不仅与产品品种相关，还与WIP加工顺序相关，不同的WIP加工顺序会导致不同的加工时间

∑_nPT_n-在设备前等待加工的WIP所需净加工时间之和

该公式意味着，t时刻，各WIP的理论剩余加工时间与实际剩余加工时间的比值越大，其交货期越紧，相应的，该WIP的信息素变量值越高，越容易被设备选中优先加工，这是为了满足客户准时交货的要求。但是如果该WIP的理论剩余加工时间已大于实际剩余加工时间，说明该WIP极有可能拖期，则将其变为紧急工件，即在任何设备上都具有最高的加工优先级(MAX)。另外，各WIP对设备的占用时间也会影响其信息素变量值，占用时间越短，信息素变量值越高，这样可以加快WIP在设备上的移动，提高设备利用率。

(5)、按下述公式计算该设备确定未完成产品(WIP)的选择变量，并存储到该计算机中；

$P_n^t=\left\{\begin{array}{cc}{t}_n^w& {\mathrm{\&tau;}}_n^t=\mathrm{MAX}\\ {\mathrm{\&tau;}}_n^t-{\mathrm{\&tau;}}_{e+1}^t& {\mathrm{\&tau;}}_n^t\&NotEqual;\mathrm{MAX}\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中：

τ_e+1 ^t(n)-能够完成WIPn当前待加工工序的下一步工序的设备的信息素变量

t_n ^w-WIPn在该设备缓冲区的停留时间

显然，选择变量大的WIP将被优先选中加工。

该公式意味着t时刻，在解决WIP竞争设备资源问题时，会同时考虑WIP的交货期与占用设备程度以及设备的瓶颈状态，以同时保证WIP的快速流动与准时交货率。

(6)、计算机将各个设备确定未完成产品(WIP)选择变量进行比较，如果该设备确定未完成产品(WIP)选择变量为在该设备缓冲区处的所有等待的设备确定未完成产品(WIP)中选择变量最大的，则计算机指示该设备加工该设备确定未完成产品(WIP)，如果不是最大的，则重复步骤(4)、(5)；

(7)、判断加工完成后的设备确定未完成产品(WIP)是否需要废弃，如果要求废弃，则结束该设备确定未完成产品(WIP)的制造过程，如果不要求废弃，则检验该设备确定未完成产品(WIP)是否满足作为某特定产品类型的质量标准，如果满足质量标准，则将该设备确定未完成产品(WIP)移送到下一加工设备的缓冲区，如果不满足，则结束该设备确定未完成产品(WIP)制造过程；

(8)、对下一加工设备重复步骤(3)至步骤(8)的过程。

本发明提供的方法方法可以直接构建在企业的MES(Manufacturing Execution System，制造执行系统)之中，也可以直接构建在企业的其他数据采集系统之中。相应的，与信息素变量相关的数值均可取自MES系统或其他数据采集系统，通过将获得的数值按照本方法进行计算，就可以获得用于比较多个WIP的选择变量，以便选出多个WIP中的一个供在该设备上加工。

本发明提供的调度方法可在任何时刻以任何一组该系统的初始状态条件应用于多种产品类型的生产或制造系统中。

本发明提供的调度方法不需要在把结果应用于生产或制造系统之前对所涉及的生产或制造系统进行建模。

本发明提供的调度方法利用能从生产或制造系统得到的数据，该方法可实施于实时生产或制造系统。

本发明提供的调度方法是稳定的、鲁棒性的，并且适应采用该方法的生产或制造系统中的变化。

本发明提供的调度方法同时改善生产或制造系统的多个性能指标，包括短期性能指标MOVEMENT和WIP移动速率以及长期性能指标准时交货率、平均生产周期时间和生产周期时间的标准方差，特别是准时交货率。

本发明提供的调度方法可以根据要优化的性能指标，来相应地改变信息素变量的表示方式，对调度的结构不发生影响，可以方便地实现方法的重用。

本发明提供的调度方法决策时间短、计算量小、效率高、实时性好、易于实现，非常适用于动态调度。

总之，本发明提供了切实可行的半导体生产线动态实时智能调度方法，很好的解决了半导体生产线动态调度难题。

附图说明

图1是普通的半导体生产线系统的方块图，其中不同完成阶段下的不同产品类型的WIP在多个设备处竞争有限的资源，例如加工时间；

图2是使用了本发明调度方法的半导体生产线系统的方块图，在其中通过本发明的调度方法控制在各设备处等待加工的WIP的加工调度；

图3是一个本发明调度方法的程序流程图，表示一种产品类型的WIP沿着半导体生产线的移动过程；

图4是一个程序流程图，该程序用于调度从不同产品类型的多个不同WIP中对单个WIP的选择，这些多个不同的WIP在某设备处竞争该设备的有限资源；

图5是一个例行程序的流程图，该例行程序计算竞争设备的有限资源的各WIP所伴随的选择变量，该例行程序和图4中所示的程序一起使用。

具体实施方式

下面结合附图说明进一步说明本发明的具体技术方案：

本发明中每个WIP代表采用半导体生产线制造的多种产品类型中的一种产品，此外，本发明也可用于单种产品类型中的所有WIP。该方法利用基于信息素的多目标优化方法，为在各设备处等待加工的WIP生成选择变量。该方法选取具有最大选择变量的WIP供在各设备处加工。

具体地，一旦接收到可使用某设备的通知，使用该方法读出该设备的缓冲区中各WIP的选择变量，并且选取伴有最大选择变量的WIP供加工。

此外，当完成某产品时，即当某WIP彻底通过半导体生产线加工时，还可以更新各种产品类型的生产周期时间倍增因子，该方法能够最佳地适应于生产系统实际性能中的各种改变。

以图2为例。系统20是包括3个工作台(共5台设备)的半导体生产线模型，各工作台编号分别为W1、W2和W3。其中，W1包括两台设备，即E11与E12，W2包括一台设备，即E21与E22，W3包括一台设备，即E33。每个设备的缓冲区14最多有2个，分别为S111、S112、S121、S122、S211、S212、S221、S222、S331、S332。不同完成状态下的WIP12被放在缓冲区中以供相应的设备加工。在系统20中还包括一台计算机10，负责接收有关WIP12和设备E的数据，并向各个设备发送加工命令。

每个WIP12具有一个唯一标识码22，可向计算机10输入该标识码以使计算机10辨别WIP12。标识码使得计算机10能够在任何时候清楚WIP12在系统20内的各缓冲区的位置。标识码还能够把计算机10的WIP存储器内的一系列存储单元和WIP12关联起来。

标识码22可以为机器可读的形式，例如条形码，替代地，也可以为人可读的形式，例如一串附着在WIP12上的卡、标牌或标签上的数字和/或字母。再一种替代是位于卡、标牌或标签上的机器可读和人可读的码形式的组合。

若标识码22为机器可读的形式，每个缓冲区14最好带有一个相关的输入装置24，它可用于把标识码22输入到计算机10的WIP存储器中。若标识码22为人可读的形式，可在每个设备安装一个输入装置，如键盘，用于把每个WIP12的标识码22输入到WIP存储器中。

如前面所述，计算机10包括在其中存储各WIP12的唯一标识码22以及相关变量的WIP存储器，和存储各设备E的相关变量的设备存储器。

中央处理器(CPU20)和WIP存储器、设备存储器连接。CPU20响应从输入装置24接收数据并把数据存储到相应的存储器。CPU20还响应来自实现本发明的方法的某程序的调用读出各存储器中存储的数据。此外，CPU20根据本发明的程序处理从存储器中读出的数据，并且向各设备发出关于要在某可使用的设备处加工哪个缓冲区中的WIP12的加工命令。

通过参照图3中所示的系统流程图，可以进一步解释根据本发明的方法对WIP的移动控制过程。图3的系统流程图表示WIP从它在图2左侧的设备E11进入系统20的时刻，到它或者通过图2右侧处的设备E33作为已完成的产品或者作为废品退出系统20的时刻之间的移动。

一旦进入系统20，在框32通过使用输入装置24把WIP12的唯一标识码22读入到计算机10中。框32运行为在WIP存储器中赋值和WIP相关的变量，包括WIP的交货期、WIP12的生产周期倍增因子、WIP12的剩余净加工时间以及WIP12当前待加工工序的加工时间，以及为在设备存储器中赋值和设备相关的变量，主要是设备的缓冲区中待加工WIP及相应的占用设备时间以及设备的可用时间。

在框34把WIP12发送到为把WIP12加工成某特定产品所需的第一台设备E11的缓冲区S111处。

接着框36运行，对设备E11的信息素变量赋值(按照公式(2))。即

${\mathrm{\&tau;}}_{E_{11}}^t=\frac{\mathrm{\&Sigma;}{T}_{\mathrm{WIP}}}{T_{E_{11}}}$

其中：

∑T_WIP-设备E11的缓冲区中所有待加工WIP在E11上需要的加工时间之和，即设备E11的负载

T_E11-设备E11一天内的可用加工时间

如果在框38处判定设备E11未准备好开始加工或者已经加工其他的WIP，通过返回到框38，在能得到设备E11之前暂停对WIP12的进一步加工。如果判定框38处确定设备E11是空闲的并且准备好开始加工，则在框40处计算WIP12的信息素变量(按照公式(1))。

然后按照公式(3)在框42处计算WIP12的选择变量。如果WIP12的选择变量不是在框44处可在设备E11上加工的WIP中最大的选择变量，则通过返回到框38，在将来能得到设备E11之前暂停对WIP12的加工。若在框44处确定WIP12是可在设备E11上加工的WIP中最大的选择变量，则把WIP12送到E11供在框46加工。

在完成对WIP12的加工后，在框48判定WIP12是否满足作为某特定产品类型对其提出的质量标准，或者是否应该废弃WIP12，若在框48确定WIP12不满足该特定产品类型的质量标准，即应该废弃WIP12，结束WIP12的制造过程；若在框48中的判定是WIP12满足其产品种类的质量标准并且不应废弃它，则在框50进一步判定WIP12是否已经完成全部的加工。若框50指示WIP12尚未完成所有的加工工序，则在框52将WIP12移动到下一个设备E21的对应的缓冲区S211。

然后在框54更新设备E21的信息素变量(按照公式(2))，接着按照框38判定E21是否空闲，重复上述过程。

现参照图4说明WIP的选择处理。图4中的流程图表示用于计算与每个WIP12相关的选择变量(图3中的框42)和用于进行下一步要在设备上加工(图3中的框46)的WIP12的选择(图3中的框44)的控制程序的操作。框56运行确定设备是否可使用，即设备是否空闲以便为需要加工的WIP服务。若框56确定设备不能使用，在设备可使用之前该程序一直等待。若框56确定设备是可使用的，则在框58上为每个等待加工的WIP12计算各WIP12的选择变量。在框60比较框58处生成的各WIP12的选择变量，并确定哪个选择变量具有最大的数值。接着该程序在框62向设备发出加工命令，告诉操作员与框60处选取的选择变量对应的WIP12的标识码，例如在与所涉及的设备对应的视频显示器32上显示标识码或者其等同物。通过返回到判定块56结束该例行程序。

利用按照图5的流程图所示的各步骤的一个例行程序为每个WIP12进行图4中框58处的选择变量的计算。计算开始于框64，以从WIP存储器、设备存储器中读出计算中所需的变量，如WIP12的交货期、生产周期倍增因子、剩余净加工时间、当前待加工工序的加工时间以及设备可用时间。利用这些变量，按公式(1)在框66计算WIP信息素变量，按公式(2)在框68计算设备信息素变量，按公式(3)在框70计算WIP选择变量。一旦在框70对在设备的缓冲区等待的WIP12计算出选择变量后，该程序在框72判定是否在设备处还有等待着的可加工WIP12。若在框72程序确定在设备的缓冲区处不能找到其他可加工的WIP12，该例行程序终止，并把产生的选择变量传送到框60(图4)并且内部返回到框64。

虽然参照生产多种类型产品的半导体制造系统说明了本发明调度方法的实施方式，本方法亦能用于生产单种类型产品的制造系统的应用。

此外，请注意，对于特定的多类产品半导体制造系统，本发明已利用对半导体制造厂提供的各工业数据组进行测试，并且显示出本发明的调度方法与工厂目前使用的调度方法相比，每日平均MOVEMENT、WIP移动速率的平均百分率增加改进为2％，而准时交货率平均改进百分率增加改进为18％，平均生产周期的平均改进百分率降低改进为10％，平均生产周期时间的标准方差的平均改进百分率降低改进为10％。对于标准FIFO策略，每日平均MOVEMENT、WIP移动速率的平均百分率增加改进为4％，而准时交货率平均改进百分率增加改进为20％，平均生产周期的平均改进百分率降低改进为15％，平均生产周期时间的标准方差的平均改进百分率降低改进为15％。

这样的改进程度显示了本发明与现有技术方案相比所具有的显著的创造性与实用性。

Claims (1)

1.一种基于信息素的用于半导体生产线的动态调度方法，其特征在于，

按如下步骤对半导体生产线进行动态调度：

步骤1、为每个在制品WIP分配一个唯一的标注码，并将与每个在制品WIP相关的变量存储到计算机中；

步骤2、将在制品WIP发送到可将其加工成某特定产品所需的某一设备的缓冲区；

步骤3、按下述公式对每个设备的信息素变量赋值，并将该赋值存储到计算机中；

${\mathrm{\&tau;}}_e^t=\frac{\mathrm{\&Sigma;}{T}_{\mathrm{WIP}}}{T_e}$

其中：

∑T_WIP-设备的缓冲区中所有WIP在设备上需要的加工时间之和，即设备的负载；

T_e-设备一天内的可用加工时间；

步骤4、判断该设备是否空闲，如果设备空闲，则按下述公式对处于设备缓冲区的每个在制品WIP信息素变量赋值，并存储在计算机中，如果设备不空闲，则等待至该设备空闲；

${\mathrm{\&tau;}}_n^t=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{MAX}& {\mathrm{RPT}}_n\&times;F{F}_n\&GreaterEqual;O_n-t\\ \frac{\mathrm{RP}{T}_n\&times;F{F}_n}{(O_n-t+1)}-\frac{P{T}_n}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{n}P{T}_n}& \mathrm{RP}{T}_n\&times;F{F}_n<O_n-t\end{array}\right.$

其中：

t-调度决策点，即设备状态变为可用的时刻；

RPT_n-WIPn的剩余净加工时间；

FF_n-WIPn的生产周期时间倍增因子，是WIPn的目标生产周期与理论生产周期的比值；

O_n-WIPn的交货期；

PT_n-WIPn待加工工序在设备上所需加工时间，此加工时间是实际的加工时间、装载时间、卸载时间与工序变化或产品品种变化引起的准备时间之和；

步骤5、按下述公式计算每个在制品WIP的选择变量，并存储到计算机中，每个WIP的选择变量：

$P_n^t=\left\{\begin{array}{cc}{t}_n^w& {\mathrm{\&tau;}}_n^t=\mathrm{MAX}\\ {\mathrm{\&tau;}}_n^t-{\mathrm{\&tau;}}_{e+1}^t& {\mathrm{\&tau;}}_n^t\&NotEqual;\mathrm{MAX}\end{array}\right.$

其中：

τ_e+l ^t指能够完成WIPn当前待加工工序的下一步工序的设备的信息素变量；

t_n ^w-WIPn在该设备缓冲区的停留时间；

步骤6、将各个在制品WIP选择变量进行比较，如果某个在制品WIP选择变量为在该设备缓冲区处的所有等待的在制品WIP中选择变量为最大的，则计算机指示该设备加工该在制品WIP，如果不是最大的，则重复步骤4、5；

步骤7、判断加工完成后的在制品WIP是否满足作为某特定产品类型对其提出的质量标准，如不满足该特定产品类型的质量标准，即应该废弃，结束WIP的制造过程；如果满足质量标准，则进一步判断WIP是否加工完成？如加工完成，则结束制造过程，如未加工完成，则将该在制品WIP移送到下一加工设备的缓冲区；

步骤8、对下一加工设备重复步骤3至步骤8的过程。

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