CN101419449B - 一种工厂自动化接口的实现方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业过程控制的方法，可以包括：接收工厂主机向一台底层设备发起的服务请求；比较所述请求中针对该服务的相关属性数据与模型库中该设备的相应数据；所述模型库用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；如果不匹配，则返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；如果匹配，则封装相应的控制命令并传送至该底层设备。由于本发明在工厂自动化接口装置中引入了模型库，并通过比较模型库中的信息与工厂主机控制指令中的信息，实现相应的反馈、管理和控制，从而可以提高工厂自动化控制的效率以及稳定性；提高工厂自动化程度；提高工厂自动化接口软件开发的效率；缩短开发周期以及提高维护效率。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别是涉及一种通过工厂自动化接口实现工业控制的方法以及一种工业自动化接口装置。
背景技术
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。
例如，在半导体制造业中，大生产线流水作业是其一显著的特征。工厂自动化系统必须能够管理、控制和协调不同厂商的不同半导体设备之间的协同工作。由于半导体制造业的高投入，生产经营者追求不断提高的生产率，这必然使得生产管理活动的自动化程度越来越高，同时，这也对半导体制造设备的工艺过程管理和控制提出更高的要求。
工厂自动化接口的实现在工厂自动化系统与不同半导体设备间提供了一个相互通讯的桥梁。图1描述了现有的整个半导体设备自动化的软件系统架构示意图。图1所示的系统架构包括三层，第一层是工厂主机，第二层是多个工厂自动化接口，第三层是多个底层硬件设备。
如图所示，现有的工厂自动化接口主要用于实现对工厂主机远程控制命令消息的传递、解析、封装等功能。一般的，对应与不同的设备都会有相应的工厂自动化接口，这是因为每个设备厂商的设备技术实现细节不同，底层硬件不同，控制方式不同，具体的参数和状态机不同。
目前，由于不同的生产线在管理、技术等细节上的需求和要求不同，有的区别很大，因此，一般都是针对每一个设备开发一特定的工厂自动化接口，这样就可以很好的满足上层的自动化系统对底层硬件设备的控制，但是也存在很多的缺陷：
1、由于需要针对每个设备都开发特定的软件接口，则导致开发成本 较大，开发周期较长、效率低下。
2、其次，由于每个接口都是只面向特定的硬件设备的，而现阶段，快速响应以及灵活性，是半导体企业的生存之本；上述现有的解决方案难以满足设备更换或调整的快速响应，难以满足生产的灵活性。
总之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创造性的提出一种面向不同设备的工厂自动化接口，以实现统一的对于工艺过程的管理和控制策略，提高工厂自动化接口的通用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工厂自动化接口装置，以及利用该接口装置进行工业生产过程控制的方法，该工厂自动化接口装置可以面向不同的设备，可以实现统一的对于工艺过程的管理和控制策略，满足工业生产的快速响应和灵活性。
为了解决上述问题，本发明公开了一种工业过程控制的方法，可以包括：接收工厂主机向一台底层设备发起的服务请求；比较所述请求中针对该服务的相关属性数据与模型库中该设备的相应数据；所述模型库用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；如果不匹配，则返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；如果匹配，则封装相应的控制命令并传送至该底层设备。
优选的，所述方法还可以包括：比较该请求所指向的服务与模型库中的该设备所能支持的服务数据；如果不匹配，则返回该设备所能支持的服务列表至工厂主机。
优选的，所述方法还可以包括：返回服务不匹配信息至工厂主机；和/或，返回相关属性数据不匹配信息至工厂主机。
优选的，所述方法可以通过以下方式更新模型库：通过模型库所提供的接口或者配置文件直接完成更新；或者，通过工厂主机将更新信息以消息方式发送至模型库，以完成更新。
依据本发明的另一实施例，还公开了一种工厂自动化接口装置，包括：
中央调度管理器，用于调度管理各个模块的工作；
通信模块，用于完成工厂自动化接口装置与工厂主机之间的通信，以及工厂自动化接口装置与底层设备之间通信，所述工厂自动化接口装置与工厂主机之间的通信包括：接受工厂主机发送的针对一底层设备的服务请求；
模型库，用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；
属性比较器，用于比较工厂主机所请求的服务的相关属性数据与模型库中的该设备的相应数据；如果不匹配，则通知通信模块返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；如果匹配，则通知通信模块封装相应的控制命令并传送至该底层设备。
优选的，所述的装置还可以包括：服务比较器，用于比较该请求所指向的服务与模型库中的该设备所能支持的服务数据；如果不匹配，则通知通信模块返回该设备所能支持的服务列表至工厂主机。
优选的，所述的装置还可以包括：模型库管理器，用于提供针对模型库操作的接口方法，实现对模型库的管理和更新。
优选的，所述的装置还可以包括：模型库更新模块，用于接受工厂主机以消息方式发送的更新信息，并判断是否存在相应的设备，如果存在，则通知模型库管理器利用所述更新信息完成模型库的更新。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
由于本发明在工厂自动化接口装置中引入了模型库，并通过比较模型库中的信息与工厂主机控制指令中的信息，实现相应的反馈、管理和控制，从而达到以下的有益效果：
1、提高了工厂自动化控制的效率以及稳定性；提高了工厂自动化程度；
2、本发明可以针对一类设备(统一的接口标准)开发一套工厂自动化接口，提高了工厂自动化接口软件开发的效率；缩短了开发的周期；
3、便于维护生产线设备；针对不同的设备只需要更新模型库；节省了企业经营成本，提高维护效率。
附图说明
图1是现有的半导体设备自动化的软件系统架构示意图；
图2是本发明一种通过工厂自动化接口实现工业过程控制的实施例的步 骤流程图；
图3是本发明一种通过工厂主机更新模型库的流程步骤流程图；
图4是本发明一种工厂自动化接口的装置实施例的结构框图；
图5是应用图4所示接口装置的控制系统架构图；
图6是底层设备的具体控制架构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
参照图2，示出了本发明一种通过工厂自动化接口实现工业过程控制的方法实施例，具体可以包括：
步骤201、接收工厂主机向一台底层设备发起的服务请求；
步骤202、比较所述请求中针对该服务的相关属性数据与模型库中该设备的相应数据；所述模型库用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；
步骤203、如果不匹配，则返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；
步骤204、如果匹配，则封装相应的控制命令并传送至该底层设备。
上述步骤主要都是在工厂自动化接口中完成的，即在本发明中，工厂自动 化接口除了完成一般的命令消息的传递、解析和封装任务之外，还需要完成上述的管理控制功能，从而可以适应遵循统一特定标准的所有设备，提高工厂自动化接口的通用性。本发明可以支持遵循同一标准的一类设备，例如，具体制造设备和工厂主机之间的标准SEMI E30，E4，E5，E37(注：E30是Genericmodelfor Communications and Control of Manufacturing Equipments，针对生产设备通信和控制的一个基本标准)等等。当然，本发明的工厂自动化接口也可以通过配置文件等方式同时支持多个标准，以便支持更多的底层设备。
一般的，依据控制策略，工厂主机(Fab host)需要向某一台设备请求某个所需的服务。该请求中所包含的原始数据可以包括设备标识、服务的标识(例如名称)以及一些依据SEMI特定标准(半导体制造标准，包括软件和硬件)设定的属性参数数据。与底层设备相关的服务数据，可以由具体设备本身提供，例如，每一个新进生产线的设备都需要提供一份本设备所支持的服务列表给工厂主机。
例如，目前200mm生产线上设备需要支持SEMI E30标准(当然，不仅仅是E30，还有E4\E5\E37等)。具体举例(针对200mm刻蚀机)，工厂主机可能请求的服务可以有：
GO-LOCAL：将设备状态切换到LOCAL模式；
GO-REMOTE：将设备状态切换到REMOTE模式；
LOCK：对Carrier上锁；
LOAD：将Carrier送入VCE；
UNLOCK；对Carrier解锁；
UNLOAD：将Carrier移出VCE；
STARTJOB：开始工艺
STOP：停止工艺；
PAUSE：暂停工艺；
RESUME：恢复工艺。
实际上，上述服务的举例仅仅是一小部分，由于半导体制造过程的纷繁复杂，本说明书无法一一列举相应的服务。
由于工厂主机虽然知悉某个底层硬件设备的存在，但是由于各个设备可能 支持多种多样的服务，并且即使针对同一服务，所需要的具体参数也不相同，所以主机无需也很难给出针对某个特定设备的特定控制指令，工厂主机仅需给出符合标准所必须的一些属性参数即可，然后由本发明的工厂自动化接口将其解析封装为针对特定底层设备的特定控制指令，从而相对于主机而言，封装了具体底层设备的具体实现，即工厂主机只需要关心“工艺开始执行”，而不需要知道“该工艺具体是怎么开始、怎么执行的”。
但是正是由于工厂主机并不直接针对特定设备，所以工厂主机依据标准给出的属性参数很有可能不符合某个特定设备的情况，此时就会出现所请求的服务无法执行或者执行有误的情况。本发明的提出就可以很好的解决这个问题，在本发明的模型库中，存储了与本发明工厂自动化接口相连接的各个设备所能支持的服务及其相关属性数据，当接收到工厂主机的服务请求后，比较所述请求中针对该服务的相关属性数据与模型库中该设备的相应数据；如果匹配，则封装相应的控制命令并传送至该底层设备，以完成相应的服务；如果不匹配，则返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机，由工厂主机依据该返回信息重新发出服务请求，从而可以提高工厂自动化控制的效率和自动化程度。
其中，模型库中所存储的与服务相关的属性数据可以包括相应的工艺步骤、工艺方法等等，例如包括，该设备特定的状态机模型、设备可处理的原料(Material)、设备特定的变量、常量数据、操作等等。总而言之，模型库可以存储所有于该特定设备相关的属性数据，当然，本领域技术人员可以依据实际需要，根据不同的设备情况进行灵活配置即可。
进一步，由于不同设备支持不同服务，在某些情况下，还可能出现工厂主机所请求的服务，该底层硬件设备也不支持的情况。为了解决这个问题，图2所示的实施例还可以包括：在比较具体属性数据之前，先比较该请求所指向的服务与模型库中的该设备所能支持的服务数据；如果不匹配，则返回该设备所能支持的服务列表至工厂主机，以便工厂主机校正其服务器请求。例如，通过服务名称或者服务ID比较，就可以得知是否匹配。
当然，在返回工厂主机的信息中还可以包括更多的信息，例如：服务不匹配的信息，和/或，相关属性数据不匹配的信息等等。
当半导体生产线上新增了硬件设备或者设备改变之后，就需要更新工厂自动化接口中的模型库，以实现现有的工厂自动化接口能够支持新增的设备。即本发明将不同设备的生产线集成映射到了对模型库的维护上，可以大大降低工厂自动化接口的开发成本并提供开发效率，当新增设备或者设备改变时，不需要重新开发工厂自动化接口，只需要更新维护其中的模型库即可。
优选的，可以通过以下方式更新模型库：通过模型库所提供的接口或者配置文件直接完成更新；或者，通过工厂主机将更新信息以消息方式发送至模型库，以完成更新。参照图3，示出了一种通过工厂主机更新模型库的流程，其中需要通过设备ID判断模型库中是否存在相应的设备。进一步，模型库需要设置有管理接口，用于方便技术人员对模型库进行管理或者更新，包括数据的创建、查找、删除、修改、名字空间的管理等等。
下面通过一个具体的例子，对本发明进行更进一步的说明。
假设，在一个半导体生产线上，有不同的多台设备通过本发明的工厂自动化接口与工厂主机系统相连接。假设在生产线上有一台刻蚀设备A，它提供了一个具体操作LOCK，请求的参数是PORTID(指明把哪一个PORT上的CARRIER锁住)；作用是锁住放在设备上的CARRIER。其中，PORT是指用于放置CARRIER的硬件装置，CARRIER是指用于盛放芯片的硬件装置，例如，CASSETTE(芯片盒)。
在某个控制需求下，工厂主机发送了一个向该刻蚀设备A请求LOCK服务的请求，该请求遵从SEMI E5标准。工厂自动化接口接收到该消息后，解析其消息含义，得到具体的指令LOCK，和PORTID＝1。然后通过模型库进行比对。
如果模型库中对于设备A，存在LOCK的服务，则通过模型库作进一步的比对；比对请求消息中的LOCK操作的对象、属性、操作动作的方法、方式是否与模型库中设备A所能提供LOCK服务操作的对象、属性等等一致；如果一致，那么将LOCK的指令及相关数据发送给设备A，由设备A的CTC(Cluster ToolController，集簇控制器)去控制完成PORT1上锁定的动作。
如果模型库中对于设备A，没有提供LOCK的服务，将以遵从SEMI E5标准的形式构造“指令不存在”的消息返回给工厂主机，并构造SEMI E5中自定 义消息，告诉工厂主机设备A所能提供的服务列表；如果模型库中对于设备A，存在LOCK的服务，但是提供LOCK的服务所操作的对象与工厂主机请求消息中的不一致，将以遵从SEMI E5标准的形式构造“LOCK对象或方法不正确”的消息返回给工厂主机，并构造SEMI E5中自定义消息，告知该设备正确的工艺方法参数给工厂主机。
参照图4，示出了一种工厂自动化接口的装置实施例，该装置300可以包括以下部件：
中央调度管理器301，用于调度管理各个模块的工作；
通信模块302，用于完成工厂自动化接口装置与工厂主机之间的通信，以及工厂自动化接口装置与底层设备之间通信，所述通信包括：接受工厂主机发送的针对一底层设备的服务请求；
模型库303，用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；
属性比较器304(Process Manager)，用于比较工厂主机所请求的服务的相关属性数据与模型库303中的该设备的相应数据；如果不匹配，则通知通信模块返回模型库303中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；如果匹配，则通知通信模块封装相应的控制命令并传送至该底层设备。
参照图5，示出了应用装置300的控制系统架构，工厂主机100通过一个接口装置300与多个设备A、B、C、D、E相连，接口装置300可以满足工厂主机100对所述多个设备的控制。
为了进一步避免工厂主机100所请求的服务，相应的设备并不支持而导致操作执行有误的情况，接口装置300进一步还可以包括：服务比较器305(Control Manager)，用于比较该请求所指向的服务与模型库303中的该设备所能支持的服务数据；如果不匹配，则通知通信模块返回该设备所能支持的服务列表至工厂主机100。
优选的，接口装置300进一步还可以包括：模型库管理器306，用于提供针对模型库操作的接口方法，实现对模型库303的管理和更新。
当采用工厂主机100进行远程更新模型库时，接口装置300进一步还可以包括：模型库更新模块，用于接受工厂主机100以消息方式发送的更新信息， 并判断是否存在相应的设备，如果存在，则通知模型库管理器306利用所述更新信息完成模型库303的更新。
参照图6，示出了某个底层设备A的具体控制架构。设备A通过工厂接口装置300接收到封装后的指令，由CTC接收，处理后，把任务分解成TMC、PMC可执行的控制逻辑，通过TMC、PMC的协同工作，进行工艺活动。其中，
CTC(Cluster Tool Controller)：集簇控制，负责整个设备的监视和控制，与其他控制器的通讯和数据传输，包括调度算法的实现；
TMC(TM Controller)：传输控制器，负责晶片wafer的整个传输过程的控制；
PMC(PM Controller)：工艺控制器，负责晶片wafer工艺整个过程的控制；包括温度、电压、特种气体的控制等等。以上控制器都可以是独立的工控计算机。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种工厂自动化接口装置，以及利用该接口装置进行工业生产过程控制的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种工业过程控制的方法，其特征在于，包括：
接收工厂主机向一台底层设备发起的服务请求；
比较所述请求中针对该服务的相关属性数据与模型库中该设备的相应数据；所述模型库用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；
如果不匹配，则返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；
如果匹配，则封装相应的控制命令并传送至该底层设备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
比较该请求所指向的服务与模型库中的该设备所能支持的服务数据；如果不匹配，则返回该设备所能支持的服务列表至工厂主机。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
返回服务不匹配信息至工厂主机；
和/或，返回相关属性数据不匹配信息至工厂主机。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下方式更新模型库：
通过模型库所提供的接口或者配置文件直接完成更新；
或者，通过工厂主机将更新信息以消息方式发送至模型库，以完成更新。
5.一种工厂自动化接口装置，其特征在于，包括：
中央调度管理器，用于调度管理各个模块的工作；
通信模块，用于完成工厂自动化接口装置与工厂主机之间的通信，以及工厂自动化接口装置与底层设备之间通信，所述工厂自动化接口装置与工厂主机之间的通信包括：接受工厂主机发送的针对一底层设备的服务请求；
模型库，用于存储各个设备所能支持的服务及其相关属性数据；
属性比较器，用于比较工厂主机所请求的服务的相关属性数据与模型库中的该设备的相应数据；如果不匹配，则通知通信模块返回模型库中该设备针对该服务的正确的相关属性数据至工厂主机；如果匹配，则通知通信模块封装相应的控制命令并传送至该底层设备。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
服务比较器，用于比较该请求所指向的服务与模型库中的该设备所能支持 的服务数据；如果不匹配，则通知通信模块返回该设备所能支持的服务列表至工厂主机。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
模型库管理器，用于提供针对模型库操作的接口方法，实现对模型库的管理和更新。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
模型库更新模块，用于接受工厂主机以消息方式发送的更新信息，并判断是否存在相应的设备，如果存在，则通知模型库管理器利用所述更新信息完成模型库的更新。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Address after: No. 8, Wenchang Avenue, Beijing economic and Technological Development Zone, 100176 Patentee after: Beijing North China microelectronics equipment Co Ltd Address before: 100016 2 floor, block M5, Jiuxianqiao East Road, Chaoyang District, Beijing. Patentee before: Beifang Microelectronic Base Equipment Proces Research Center Co., Ltd., Beijing |
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