CN104576441A - 基于作业区域的半导体封装线lot多规则调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向半导体封装线的基于作业区域的调度方法,首先建立生产线分级作业区域模型,实现对半导体封装线上的设备按照区域进行多级管理,能够满足封装线上设备之间关联关系频繁变动的需求,再将作业区域模型分配给调度人员,实现调度人员与其管控调度区域模型的绑定,调度过程:调度人员选择选择调度作业区域,然后再筛选在该调度区域中进行调度的LOT集合,在调度过程中通过与工序绑定的多个生产调度规则控制选择调度区域中设备,然后根据LOT中芯片数量信息和选择设备信息,计算选定调度的LOT的加工工时、计划开工时间、计划完工时间和LOT被分配到的加工设备,从而完成调度过程。
Description
技术领域
本发明属于生产调度领域,主要涉及基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法。
背景技术
半导体封装线在装片、键合工序的设备数量庞大,在半导体封装企业实际生产中分成多级区域进行管理,每个区域中存在大量的并行机。在生产调度前需要建立一种有效的手段,对半导体封装线复杂的生产组织结构和庞大数量的设备进行描绘和管理。
由于半导体封装线是面向客户订单进行生产,生产线上的设备不断跟随客户订单需求变化重新组合,改变生产设备之间的关联关系,建立的半导体封装生产线多级作业区域模型应该能够满足生产线上设备不断迁移的需求。
半导体封装线上,能够完成同一个工序的设备型号多,生产年代不统一,通信接口方式不同,加工能力和工艺指标不同。并且由于半导体封装企业是面向客户订单进行生产,客户会指定加工设备或是加工外型,存在大量的绑定工序的调度规则,对一个LOT(在每个半导体后段封装测试制造厂家中,内部的生产任务的流动形式基本上都是根据芯片的周转形式而决定的,生产任务流动形式为是以制造过程中的周转盒的容量来决定的,命名为随工单,即LOT,一个随工单的大小也就周转盒的容量大小)的一次调度都会有多个调度规则发挥作用,所以需要考虑多规则条件下调度问题。
封装芯片的型号种类和数量庞大,导致加工时间不能精确统计,设备加工能力也存在很大差别,加工状态也受到多种因素影响。当进行生产线上多个工序连续的大范围调度时,很难保证调度结果的准确性和有效性。同时半导体封装行业封装生产线虽然有大量的高度自动化的封装设备,但是这些设备仍需要人工管控和喂料,在工序间LOT也是人工进行周转的。而芯片在封装过程全程每一个工序质量都有很高要求,为了实现精确LOT派工、有效作业指导和良好进程监控,需要通过为调度人员分配权限实现管控相应的作业区域,并需要在调度人员管控调度区域内完成基于设备多规则调度过程。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出一种基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,解决复杂半导体封装线的生产调度问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,包括以下步骤:
建立生产线模型:描绘半导体封装线设备管理组织结构,并将设备绑定到底层作业区域的工位中;将调度人员与作业区域关联,每个作业区域绑定若干个工位,每个工位绑定一个设备,每个设备用于完成若干个工序;
加载将要调度的LOT:获取LOT相关信息,构造将要调度LOT集合;
调度:逐一对LOT进行调度,在设备选择过程中根据基于优先级的单工序多设备选择规则来确定LOT的加工设备;
将LOT分配选定设备加工,并根据LOT信息和设备信息,得到加工工时、计划开工时间、计划完工时间,完成LOT调度过程。
所述作业区域为多级的,最底层的作业区域用于绑定工位,作业区域用于分配给调度人员进行调度操作。
在某一个工序,对可以加工一个选定的LOT的多个设备进行加工优先级设置。
所述加载将要调度的LOT分为两种情况进行处理:加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT和加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT。
所述加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT,包括以下步骤:
提取当前调度人员关联的作业区域的设备所能加工的工序,依据半导体封装线上全部工序的执行顺序,提取出当前作业区域能加工工序之前的工序;
取出在这些工序中正在加工的LOT,构成备选LOT集合;
依次取出备选LOT集合中的LOT,依据LOT信息中的工艺流程信息,确定该LOT是否在该调度人员管控的作业区域中进行加工;
如果不是,则查找下一个LOT信息;如果是,则找到在调度区域中加工的第一工序和该LOT当前所处的工序之间间隔的工序,再根据这些工序的加工工时计算出这些工序加工完成所需的总工时,得出预计达到调度人员管控的作业区域的预计最早到达调度区域时间,然后将筛选的LOT和该LOT的预计加工工序和预计到达调度区域的时间,存入到LOT准备调度信息表中。
所述加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT,包括以下步骤:
提取当前调度人员管控的作业区域的设备能加工的工序,加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT,构成备选的LOT集合;
从LOT集合中选择一个LOT,提取该LOT在调度区域上的前一次的调度信息,根据LOT信息中工艺流程信息和调度区域中能加工的工序,判断LOT是否在当前作业区域还有未调度的工序;
如果有未调度的工序,找到该LOT在调度区域上第一个未调度的工序,根据工序表中工序工时信息,得出这个未调度的工序的加工时间,结合以往调度的信息,判断上一次调度的工序是否已开始加工;
如果已开工,依据LOT当前所处工序的开工时间加上工序加工时间得到将要调度工序的预计开工时间;
如果未开工,将LOT上一次调度工序的完工时间作为调度工序的预计开工时间,将LOT的本次调度工序和预计到达时间存入LOT准备调度信息表中;
如果没有未调度的工序,则说明该LOT在当前调度人员管控区域内调度操作已经处理完毕,不做处理。
所述基于优先级的单工序多设备选择规则,具体为:将调度规则绑定到单个工序,多个调度规则通过工序关联到一起;同一工序绑定的多个调度规则具有优先级排序。
所述同一工序绑定的多个调度规则的排序是可调整的。
本发明具有以下优点及有益效果:
1、半导体封装线在装片、键合工序的设备数量庞大,并存在大量的并行工位,为企业管理带来困难,本方法对半导体封装线采取多级分区管理的方式,能够与企业生产组织结构匹配,便于分配作业区域给生产线上调度人员管控,降低设备管理的复杂性,也能满足生产线设备迁移和设备之间关系频繁变更的需求。
2、在半导体封装线上除了数量庞大的设备,还存在大量的在制LOT,运用复杂的寻优调度算法会花费大量的运算时间,难以跟上生产线上快速变动的情况。在调度过程中运用多种具有半导体封装线特色的调度规则选定加工设备,预先将多条规则绑定到单个工序,使得调度规则直接参与LOT到设备调度过程,有利于调度系统的高效运行,提高调度系统执行速度,适应于半导体封装线上的多任务、多并行机调度情况。
3、基于作业区域的调度过程,有利于调度人员很好控制调度区域的加工进程,能够与企业实际生产运行很好结合,能够实现生产任务的合理指派,增强调度结果有效性和准确率。
4、系统在实施过程中运用WPF技术,增强可视化效果,并采用WCF技术满足面向车间生产线复杂的网络化应用需求,并可以实现同步调度和并行调度。
附图说明
图1为本发明的四级作业区域模型示例图;
图2为本发明的调度人员关联信息结构图;
图3为本发明的加载未到达调度区域的LOT流程图;
图4为本发明的加载已到达调度区域的LOT流程图;
图5为本发明的多规则与工序关系结构图;
图6为本发明的运用调度规则筛选设备过程图;
图7为本发明的调度过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
1、建立生产线分级作业区域模型
生产线建模是依据企业分级管理的原则,通过构建模型的基本元素来建立分级作业区域模型。模型的基本元素包括设备、工位、作业区域。其中,设备与工位存在对应关系。在半导体封装线上,一个设备要着落在一个工位上,设备与工位是一对一的关系;一个最下层的作业区域包含多个加工工位,作业区域与工位是一对多关系;上一级的作业加工区域包含多个下一级的作业区域,多级区域及其管理的多个工位间共同构成树形关系。多级区域的建立是为了进一步的调度做准备。作业区域需要与调度人员绑定,每个调度人员有自己的管控的作业区域。
通过这种分级作业区域建模方法,实现大量的半导体封装设备的管理,可以实现对半导体封装线设备管理功能。各级作业区域之间是弱关联关系,可以根据生产需要重新建立关联关系;作业区域和工位之间是强关联关系,不能改变关联关系;工位和设备之间是弱关联关系,可以根据生产芯片的需要重新进行关联,从而实现对生产线上设备迁移的描绘。
如图1所示,以四级调度区域为例,在模型中包含作业区域、工位和设备三类元素。作业区域的最顶层的是一级作业区域P01。在一级作业区域P01下建立P0101等多个二级作业区域,二级作业区域都绑定到一级作业区域。二级作业区域P0101下面绑定P010101等多个三级区域,每个二级作业区域分别绑定多个三级作业区域。全部三级作业区域都绑定到二级作业区域。三级作业区域P010101下面绑定P01010101等多个四级区域,每个三级作业区域分别绑定多个四级作业区域。全部四级作业区域都绑定到三级作业区域。四级作业区域为底层区域,用于绑定加工工位。四级作业区域P01010101包含工位P1001到工位P1N1,四级作业区域P01010102包含工位P2001到工位P2N2,以此类推。从各级作业区域到工位是一对多的强关联关系,形成树形关系。工位是特殊作业区域,这类作业区域可以关联到封装设备。设备与工位是一对一关系,如设备K1001绑定到工位P1001,设备K1001与工位P1001是弱关联关系。由于设备在树形结构的最底层,当设备发生迁移时,可以改变设备与工位的关联关系。同时又由于呈现树形关系,可以将某一层的作业区域分配给调度人员。由于模型呈现树形关系,即将下层全部元素分配给调度人员,从而这个作业区域成为调度人员管控的调度区域。
2、建立调度人员关联信息模型
为调度人员配置其可以调度的作业区域。配置的可以调度的作业区域中包含设备。调度人员关联到作业区域,作业区域又关联到设备,那么调度人员就能够通过其管理的作业区域来管理设备。而这些设备又与工序关联,即设备都能做哪些工序,就能够确定调度人员能够调度的芯片LOT封装工序信息。
例如,如图2所示,调度人员A分配四级作业区域P01010101,四级作业区域P01010101成为调度人员A的调度区域,则这个调度人员会管控调度区域P01010101中的设备K1001到设备K1N1,其中每个设备都有自己能够加工完成的工序,所以调度人员也绑定到这些设备能够完成的工序。
3、加载封装芯片LOT的预运算模型
调度系统加载需要调度的LOT(调度系统获取LOT)分为两种情况:加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT和加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT。这两种情况下加载的LOT由于加载处理过程不同,所以是分开加载的:
(1)加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT
如图3所示,首先提取当前调度人员管控的作业区域的设备所能加工的工序,依据半导体封装线上全部工序的执行顺序,提取出当前作业区域能加工工序之前的工序。取出在这些工序中正在加工的LOT,构成备选LOT集合。依次取出备选LOT集合中的LOT,依据LOT信息中的工艺流程信息,确定该LOT是否在该调度人员管控的作业区域中进行加工。如果是,则找到在调度区域中加工的第一工序和该LOT当前所处的工序之间间隔的工序,再根据这些工序的加工工时计算出这些工序加工完成所需的总工时,得出预计达到调度人员管控的作业区域的预计最早到达调度区域时间,然后将筛选的LOT和该LOT的预计加工工序和预计到达调度区域的时间,存入到LOT准备调度信息表中。
(2)加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT
如图4所示,首先提取当前调度人员管控的作业区域的设备能加工的工序,加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT,构成备选的LOT集合。从LOT集合中选择一个LOT,提取该LOT在调度区域上的前一次的调度信息,根据LOT信息中工艺流程信息和调度区域中能加工的工序,判断LOT是否在当前作业区域还有未调度的工序。如果还有未调度的工序,找到该LOT在调度区域上第一个未调度的工序,根据工序表中工序工时信息,得出这个未调度的工序的加工时间,结合以往调度的信息,判断上一次调度的工序是否已开始加工。如果已开工,依据LOT当前所处工序的开工时间加上工序加工时间得到将要调度工序的预计开工时间;如果未开工,将LOT上一次调度工序的完工时间作为调度工序的预计开工时间,将LOT的本次调度工序和预计到达时间存入LOT准备调度信息表中。
4、建立基于优先级的单工序多设备选择规则模型
使用调度规则的主要目的是在一个工序找到能够加工选中LOT的设备。通过编辑基于工序的调度规则,将调度规则绑定到单个工序,多个调度规则通过工序关联到一起。对于同一工序绑定的多个调度规则,具有优先级调整的功能。通过优先级调整功能控制调度规则在调度过程中起作用的顺序和多个调度规则作用的范围。如图5所示,调度规则0是按照工序选择设备规则,作为默认规则不参与规则优先级调整和设置。调度规则N+1是按照设备负荷平衡规则,作为默认规则不参与规则优先级调整和设置。调度规则1到调度规则N不是默认规则,使用时需要配置优先级,具有优先级调整功能。
如图6所示,以三个调度规则为例说明多规则设备选择模型:
(1)规则绑定和绑定关系构造过程
调度规则1:设备状态规则,根据设备状态(在线、离线、维修),判断该LOT在调度区域内的哪些设备上可以进行加工。
调度规则2:封装外型选择设备加工规则,依据当前正在调度的LOT信息中的封装外型信息,在调度区域内的设备中查找能够加工的封装外型信息,进而确定调度区域内哪些设备可以加工该LOT。
调度规则3:客户指定设备类型规则,客户指定在当前工序中哪些型号的设备用来加工该LOT。
调度规则的运用过程:首先这三个调度规则都绑定到工序i,然后设置规则优先级。例如,设调度规则1的优先级最高,表示首先运用调度规则1筛选调度区域内的设备;设置调度规则2优先级低于调度规则1,筛选设备时,对调度规则1筛选后的设备集合再运用调度规则2进行筛选;设置调度规则3优先级低于调度规则2,对运用规则1和规则2筛选后的设备集合再运用调度规则3进行筛选。
(2)调度规则应用过程(通过调度规则筛选调度区域中能够加工当前LOT的设备的过程)
设备的信息包含设备编码、设备状态、设备型号、设备能够加工芯片的封装外型等设备信息。
①首先根据LOT将要调度的工序i选择设备,从调度区域包含的设备中,将能够加工该LOT的工序i的设备选出,如图所示通过调度工序i选出设备编号K1001到设备编号K1006的设备。
②运用设备状态规则筛选设备,根据设备状态信息选择“在线”状态的设备,如图所示运用调度规则1选出设备编号K1001、K1003、K1004、K1005、K1006的设备。
③运用封装外型选择设备加工规则筛选设备,根据该LOT信息的封装外型信息,找到能够加工这个封装外型芯片的设备,如图所示该LOT的封装外型是DIP6,找到能加工封装外型是DIP6的设备,选出设备编号K1003、K1004、K1005、K1006的设备。
④运用客户指定设备规则筛选设备,如图所示客户指定该LOT在DA02型号设备上加,找到设备型号DA02的设备,选出设备编号K1003、K1006的设备。
⑤依据设备负荷情况,主要统计本次调度分配到设备的LOT的总加工时间,然后选择分配LOT总加工时间之和最小的设备进行调度,选出设备编号K1006的设备进行加工。
5、调度执行过程(如图7)
(1)根据调度系统人员的绑定的作业区域,加载管控作业区域,然后根据管控作业区域中设备能够加工的工序,获得封装芯片LOT信息列表。加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT,按到达时间调度区域的时间进行排序,从最早到达调度区域的LOT开始依次进行调度;加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT,按LOT当前加工工序完工时间进行排序,从最早完工的LOT开始依次进行调度,同时载入LOT中芯片的封装类型、芯片数量、调度工序等信息。
(2)在调度过程中先选定一个LOT,依据芯片要做的工序,通过绑定到该工序的多个生产调度规则,获取能够加工该LOT的相关设备,从而在调度人员管控的作业区域中筛选出可以加工该LOT的设备,缩小参与调度过程设备选择范围。
(3)根据设备加工状态、设备负荷状况等信息确定加工该LOT的设备。
(4)LOT中包含的芯片型号和选定的加工设备信息和加工工序时间得到LOT中单个芯片的加工时间,与LOT中包含的芯片数量相乘,得到设备加工该LOT所需加工时间。
(5)根据选定的加工设备最后一个分配任务的加工完成时间,根据LOT预计到达设备时间,找到最晚时间作为LOT在该设备的计划开始加工时间,加上设备加工该LOT的加工时间,作为LOT在该设备上的计划完成加工时间,得到LOT在本作业区域的完成选定工序的调度结果。
(6)然后转到步骤(2)继续执行,直到所有在该调度人员管控作业区域能够调度LOT都调度完成。
6、结果输出
将调度结果经过调度人员检查确认后,通过企业生产现场网络发布到生产现场操作人员的电脑上,提示生产操作人员,按照调度人员下达的调度任务进行生产。
Claims (8)
1.一种基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
建立生产线模型:描绘半导体封装线设备管理组织结构,并将设备绑定到底层作业区域的工位中;将调度人员与作业区域关联,每个作业区域绑定若干个工位,每个工位绑定一个设备,每个设备用于完成若干个工序;
加载将要调度的LOT:获取LOT相关信息,构造将要调度LOT集合;
调度:逐一对LOT进行调度,在设备选择过程中根据基于优先级的单工序多设备选择规则来确定LOT的加工设备;
将LOT分配选定设备加工,并根据LOT信息和设备信息,得到加工工时、计划开工时间、计划完工时间,完成LOT调度过程。
2.根据权利要求1所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,所述作业区域为多级的,最底层的作业区域用于绑定工位,作业区域用于分配给调度人员进行调度操作。
3.根据权利要求1所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,在某一个工序,对可以加工一个选定的LOT的多个设备进行加工优先级设置。
4.根据权利要求1所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,所述加载将要调度的LOT分为两种情况进行处理:加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT和加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT。
5.根据权利要求4所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,所述加载未到达调度人员关联的作业区域的LOT,包括以下步骤:
提取当前调度人员关联的作业区域的设备所能加工的工序,依据半导体封装线上全部工序的执行顺序,提取出当前作业区域能加工工序之前的工序;
取出在这些工序中正在加工的LOT,构成备选LOT集合;
依次取出备选LOT集合中的LOT,依据LOT信息中的工艺流程信息,确定该LOT是否在该调度人员管控的作业区域中进行加工;
如果不是,则查找下一个LOT信息;如果是,则找到在调度区域中加工的第一工序和该LOT当前所处的工序之间间隔的工序,再根据这些工序的加工工时计算出这些工序加工完成所需的总工时,得出预计达到调度人员管控的作业区域的预计最早到达调度区域时间,然后将筛选的LOT和该LOT的预计加工工序和预计到达调度区域的时间,存入到LOT准备调度信息表中。
6.根据权利要求4所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,所述加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT,包括以下步骤:
提取当前调度人员管控的作业区域的设备能加工的工序,加载已到达调度人员关联的作业区域的LOT,构成备选的LOT集合;
从LOT集合中选择一个LOT,提取该LOT在调度区域上的前一次的调度信息,根据LOT信息中工艺流程信息和调度区域中能加工的工序,判断LOT是否在当前作业区域还有未调度的工序;
如果有未调度的工序,找到该LOT在调度区域上第一个未调度的工序,根据工序表中工序工时信息,得出这个未调度的工序的加工时间,结合以往调度的信息,判断上一次调度的工序是否已开始加工;
如果已开工,依据LOT当前所处工序的开工时间加上工序加工时间得到将要调度工序的预计开工时间;
如果未开工,将LOT上一次调度工序的完工时间作为调度工序的预计开工时间,将LOT的本次调度工序和预计到达时间存入LOT准备调度信息表中;
如果没有未调度的工序,则说明该LOT在当前调度人员管控区域内调度操作已经处理完毕,不做处理。
7.根据权利要求1所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,所述基于优先级的单工序多设备选择规则,具体为:将调度规则绑定到单个工序,多个调度规则通过工序关联到一起;同一工序绑定的多个调度规则具有优先级排序。
8.根据权利要求7所述的基于作业区域的半导体封装线LOT多规则调度方法,其特征在于,所述同一工序绑定的多个调度规则的排序是可调整的。
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CN104576441B (zh) | 2017-07-07 |
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