CN111160658A - 一种协同制造资源优配方法、系统和平台 - Google Patents

Abstract

一种协同制造资源优配方法，包含：a)对协同制造资源属性的分析与描述，即对产品制造过程中运用的资源进行特征分析，并将所述资源基于特征的属性区分为基本属性、状态属性、服务属性和功能属性。b)建立协同制造资源属性模型，即根据所述资源的特征属性建立供所述资源服务匹配之用的模型描述，包含所述资源的类别、属性、关系与实例之描述文件，并透过一图数据库储存，建立资源服务池；c)建立资源服务匹配模型供优配目的的检索，即建立资源服务匹配模型，依据需求企业提出之制造需求产生检索语句，以四个层次对资源服务进行匹配，并向所述资源服务池提出查询请求，以获得资源检索匹配结果。

Description

一种协同制造资源优配方法、系统和平台

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，特别涉及一种协同制造资源优配方法、系统和平台。

背景技术

按，随着供应链和企业分工合作的加强，先进制造技术与信息技术的升级，制造业发展正以前所未有的深度和广度发展，尤其是半导体制造业的发展。半导体制造业具有制造技术复杂，生产过程离散，制造周期长和生产工艺精细等特点，是一个典型的技术、资金密集型产业。

其次，面对云端计算、大数据、物联网等新兴技术的冲击，传统制造企业面临转型和升级，企业的生产、管理、发展模式也逐渐开始变革。制造企业逐渐从“大而全”朝“专而精”转变。因此，急需一种先进制造模式的引入来适应现代制造企业的转型，尤其是全球化环境下多企业协同制造的需求。而为了实现多企业间的制造资源共享和协作机制，国内外制造业者有发展出一些先进制造模式，如应用服务提供商、制造网格、网络化制造等。但上述制造模式已经无法适应云端计算、大数据、物联网等新兴技术对传统制造业的要求，例如在广域范围内的协同优化、资源共享、按需供应、动态决策等方面的需求。因此，若能研发出一套半导体多企业间协同制造的资源服务化合作模式，可帮助半导体企业间供需快速匹配，提高制造过程的运作效率，不过，目前为止并无较佳之技术。

发明内容

本发明实施例提供了一种协同制造资源优化配置服务方法。

本发明实施例之一，一种半导体协同制造资源优配方法，至少包含有以下步骤：

a)对半导体协同制造资源属性的分析与描述，即

对半导体制造过程中运用的资源进行特征分析，并将所述资源基于特征的属性区分为基本属性、状态属性、服务属性和功能属性，

基本属性是指所述资源的基本信息，

状态属性是指所述资源在制造过程中的运行状态，是随着制造过程变动的信息，服务属性是指所述资源提供服务的能力，通过服务质量来体现，

功能属性包括资源的功能描述和性能参数描述；

b)建立协同制造资源属性模型，即

根据所述资源的特征属性建立供所述资源服务匹配之用的模型描述，包含所述资源的类别、属性、关系与实例之描述文件，并透过一图数据库储存，建立资源服务池；

c)建立资源服务匹配模型供优配目的的检索，即

建立资源服务匹配模型，依据需求企业提出之制造需求产生检索语句，依序以基本属性、状态属性、功能属性、服务属性四个层次对资源服务进行匹配，并向所述资源服务池提出查询请求，以获得资源检索匹配结果。

本发明实现的有益效果包括：

将半导体协同制造资源服务进行服务化封装，并设计半导体资源服务匹配模型，实现供需快速匹配，从而帮助制造企业快速响应市场需求。一方面，通过本体建模对半导体制造过程中的各类资源、制造能力、辅助服务等进行服务化封装，建立资源能力描述模板，解决制造资源、能力、服务的统一化描述问题，并通过图数据库完成资源服务池的建立；另一方面，建立半导体协同制造资源服务匹配模型，通过对资源服务池的检索实现供需快速匹配，从而找出候选供应商企业，为后续协同制造团队的精选优化奠定基础。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1系本发明实施例之一方法之流程图。

图2系本发明实施例之一方法中半导体资源之本体建模流程图。

图3系本发明实施例之一方法中基于SPARQL的半导体协同制造资源服务匹配模型图。

图4系本发明实施例之一方法中使用者资源服务之匹配流程图。

图5系本发明实施例之一半导体协同制造系统之系统图。

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，如图1所示，本发明一较佳实施例之半导体协同制造资源优化配置服务化方法100，可协助半导体制造厂商之需求方与供应方进行制造资源服务之匹配，制造资源之服务可由多个供应方同时提供，需求方可依所需的生产要素来筛选供货商，系包含有以下步骤：

本实施例之第一步骤系制造资源属性分析与描述110：

首先，建立一关系型数据库，供储存资制造资源的基本信息，再对半导体制造过程中运用的制造资源进行特征分析，并将制造资源基于特征的属性区分为基本属性、状态属性、服务属性和功能属性之四元资源描述，基本属性是指制造资源的基本信息，例如资源名称、功能、版本、资源提供者等描述信息，状态属性是指资源在制造过程中的运行状态，是随着制造过程变动的信息，例如生产线加工区负载情况、设备利用率等动态描述信息，服务属性是指制造资源提供服务的能力，通过其提供的服务质量来体现，功能属性包括资源的功能描述和性能参数描述。

按，半导体制造资源可区分为制造资源和制造能力，制造资源包括硬资源、软资源和其他制造资源，制造能力系指半导体制造过程中涉及技术的综合水平程度，如芯片测试能力、晶圆制造能力与测试封装能力等制造能力。

详言之，硬资源系指制造物理设备、计算资源、制造过程中的物料资源等。制造设备资源系制造过程中使用的各类物理设备，如热处理设备、焊接设备、机器人、检测设备、模拟设备等。计算资源系支持服务环境的各类内存、服务器等基础设施。物料资源包括原材料、毛坯、半成品和成品等。

软资源系指软件资源、行业知识资源和制造数据资源等。软件资源是指产品设计、仿真、生产制造和企业运营等过程中涉及到的系统或应用软件，如AutoCAD、EM-PLANT、ERP、Office、Visual Studio与Eclipse等系统或软件。行业知识系产品全生命周期过程中所累积的设计标准、工艺规范、经验模型、产品案例库等。制造数据资源系生产制造过程中各个设备、应用产生的制造数据，会存储在各个分布式的数据库中，为制造过程的调度和服务提供数据支持。

其他制造资源系指除上述硬、软资源之外的制造资源，例如，用于记录资源提供方和资源使用方的用户基本信息资源，为服务使用方提供各类信息咨询、技术培训、物流和售后等服务的服务资源，根据使用者所提交的请求搜索并匹配到最优服务去执行制造任务的业务流程服务管理资源等。

由于半导体制造领域有多种不同的工程应用，制造资源广泛、形式各异、种类繁多，本实施例针对半导体制造全生命周期活动中牵涉到的制造资源，利用前述四元属性(基本属性、状态属性、服务属性和功能属性)对制造资源进行描述，以供后续步骤之应用。例如，以硬资源中的制造设备资源为例，本发明对半导体制造资源的四元属性描述如以下各表所示：

表1，制造设备基本属性各项含义：

属性项	具体含义
		DeviceProvider	提供方
DeviceProviderCode	提供方唯一标识
		DeviceCode	资源编码
DeviceName	资源名称
		DeviceCategory	资源类型
DeviceMainProcess	能够完成的主要工序
		DevicePosition	资源所在地
ProcessingPeriod	运行时长
		Mark	保留字段

表2制造设备状态属性各项含义：

属性项	具体含义
		CurrentStatus	当前状态(运行，空闲，维护，废弃等)
HistoryTasks	历史加工任务
		CurrentTasks	当前加工队列
LoadStatus	负载状态(空载，未满载，满载，超载等)
		Mark	保留字段

表3，制造设备功能属性各项含义：

表4，制造设备服务属性各项含义：

属性项	具体含义
		QualifiedRate	产品合格率
DeliveryOnTimeRate	准时交货率
		Evaluation	评价程度
Mark	保留字段

本实施例之第二步骤系建立半导体制造资源属性的模型120。如图2所示，系利用一本体建模工具(本实施例使用Protégé)与语言工具(本实施例使用OWL语言)以图形用户界面来建立半导体制造资源属性的模型文件与语义描述，供半导体制造资源服务匹配之用，制造服务化资源本体的构建能够让海量的制造资源便于检索，从而加快后续供需匹配的过程，各该模型系分别包含各种半导体制造资源的类别、属性、关系与实例等半导体资源服务信息之描述文件，并透过一图数据库工具(使用GraphDB)储存本体数据，即半导体资源服务描述档系储存于该图数据库，而资源服务发布的基本信息系储存于该关系型数据库，以建立一半导体资源服务池。前揭的Protégé工具系习知以图形用户界面建模之工具，此处不予赘述其详细运作方式，其建立的模型(如类、关系、属性、实例等)能以各种格式或语言被储存与加载(包括XML、UML、RDF、OWL等)，本发明系使用OWL来描述具有复杂表现形式的半导体制造资源，OWL语言(Web Ontology Language)是基于RDF(Resource DescriptionFramework)的一种Web本体描述语言，可通过RDF Schema中的主词、谓词与宾词三元组(Subject、Predicate、Object)来描述资源之间的关系。

以半导体晶圆制造过程的硬资源为例。硬资源系指制造物理设备、计算资源、制造过程中的物料资源等。制造设备资源包括全自动晶圆检测系统、单晶圆生长炉、单晶圆离子注入机、单晶圆表面清洗设备、薄膜沉积系统、外延反应炉。计算资源系支持服务环境的各类内存、服务器、数据库、CPU等基础设施。物料资源包括二氧化硅、导电材料、多晶硅原料和石英等。先建立硬资源领域实体(Entities)类模型，一个领域中的最基本概念应分别对应于各个分类层次树的根，OWL中用户所定义的所有个体都是类owl:Thing的子类，也可以声明一个有名类来定义特定领域的根类，对象关系均为分类关系。硬资源分为制造设备、计算资源、物料资源，进一步划分可以将硬资源分解成各原子资源。其次，建立硬资源领域实体的对象属性(Object Property，亦称为关系属性)，再建立两个领域对象之间的关系，以上硬资源领域实体模型的对象关系有：用料、拥有、提纯、被拥有、使用等，例如单晶硅生长炉以二氧化硅作为原料，两者之间有“用料”对象关系，又如二氧化硅是利用石英提纯得到，两者间有“提纯”与“被提纯”的互反关系(Inverse Relation)。

接着，为上述的硬资源领域实体模型添加领域实例。最后，基于领域实体的实例(Instance)建立数据属性(Data Property)，本发明实施例基于表1至4建立设备资源的数据属性模型。例如制造设备——单晶圆离子注入机的数据模型，其赋值类型包括：Int,Boolean,Byte,Datetime,Decimal,String,Float,Double等。最终，利用本体工具Protégé生成rdf代码。该代码对半导体制造资源进行本体描述，使得制造资源可以集成共享与重复调用，本体建模完成后，调用相应的应用程序编程接口，将生成的半导体制造资源本体以多元组的形式保存到图数据库(透过Restful API导入到GraphDB中)，作为半导体制造资源本体资源的数据库，系存放不同分类的本体模型的数据仓库，每一个本体仓库会对应一个URL(Unify Resource Language)。

本实施例之第三步骤系建立资源服务匹配模型后供检索130。基于前述的资源服务四元属性描述(基本属性、状态属性、功能属性、服务属性)，可建立资源服务匹配模型，可供需求企业提出之制造需求产生检索语句，依序前述该四元资源描述四个层次对资源服务进行匹配，并向该半导体资源服务池提出查询请求，以获得检索匹配结果。

本实施例利用四元属性描述对资源服务进行匹配之分层匹配形式，能支持不同用户多特征、弹性、个性化的需求，最终透过对半导体协同制造系统10之制造资源服务池(图数据库与关系型数据库)的检索，可得到相关的匹配结果，匹配结果系映射出提出该资源服务的企业，形成半导体协同制造团队组建的候选企业集，如图3所示，供需求方用户可直接从候选集中选定特定企业合作。

详言之，如图4所示，资源服务匹配之检索步骤，系利用图数据库工具GraphDB提供的接口，用户先根据资源服务选择下拉菜单，选择半导体资源服务的类型，例如硬资源下的设备资源，再基于资源服务四元属性描述方法，根据自身需求填写匹配的窗体，窗体可储存于该关系型数据库，以作为用户查询记录，接着，该半导体协同制造系统可提取用户输入的关键词信息，并生成相应的检索语句(SparQL，(Simple Protocol And RDF QueryLanguage)，基于GraphDB提供的Restful API，该半导体协同制造系统10会基于该方案生成相关的检索语句，向制造资源服务池提出检索请求，最终，该图数据库将查询结果回馈给使用者而得到检索匹配结果(提供资源服务之企业网址信息)，形成候选企业集。系以单晶硅生长炉为例，基本属性是单晶硅生长炉，状态属性是其中可用的设备，最终得到了三个结果，并可以利用最后一列的URL访问到该资源。

资源服务匹配之检索，系包含以下步骤：

c’)，用户于该半导体协同制造系统填写资源服务匹配方案的窗体，窗体可储存于该关系型数据库，以作为用户查询记录；

c”)，该半导体协同制造系统可提取用户输入的关键词信息，并生成相应的SparQL语句，基于GraphDB提供的Restful API，向该半导体资源服务池之图数据库传递检索请求；

c’”)，该图数据库将查询结果回馈给使用者。

由上可知，本实施例所提供之半导体协同制造资源服务化方法，其透过制造资源属性分析与描述、建立半导体制造资源属性的模型与建立资源服务匹配模型后供检索之步骤，可实现供需的快速精准匹配，协助需求方匹配到相应的服务，使用者可根据关心的生产要素来筛选供货商。

根据一个或者多个实施例，制造资源服务池(图数据库与关系型数据库)系建立于半导体协同制造资源优化配置服务系统10，该半导体协同制造系统10系结合网络应用服务器、数据库服务器等硬件，及前述本体建模工具、web开发工具等软件与相关运行环境(如GraphDB)等资源。如图5所示，半导体协同制造资源优化配置服务系统10包含有一用户管理模块11、一资源服务模块12、一需求管理模块13、一协同制造模块14与一供需匹配模块15。

该用户管理模块11，系供协同制造之需求方与供应方登录，包含一基本信息单元、一状态信息单元与一评价信息单元。该基本信息单元系连接关系型数据库，供揭露用户的基本信息，如企业主营产品、联系方式、地址、服务范围、联系方式与职员数等用户的基本特征。该状态信息单元系揭露用户营业过程中的动态信息，如企业当前状态、准时交货率、是否接单等会随着企业运行而变化的信息。该评价信息单元系揭露用户的营运质量，记录企业的制造时间指针、服务指针、制造质量指针等评价指针。

该资源服务模块12，系连接该用户管理模块11与图数据库，系揭露用户查询系统可提供之资源服务内容，系描述资源服务的整体情况，如资源服务的类型、来源、所属领域、可以支持的最大同时服务数等基本信息，而资源服务的基本信息窗体系储存于关系型数据库，具体存放资源服务的本体档系储存于该图数据库，如前所述，该图数据库中系透过资源服务的uid(unique identification)建立Mysql和GraphDB的资源服务映射关系，供可透过该uid检索到相应的资源服务模型。

该需求管理模块13，系连接该用户管理模块11与资源服务模块12，系揭露用户提出的制造与服务需求，如需求发布者及其联系方式、需求描述、状态与交货期等。

该协同制造模块14，连接该用户管理模块11、资源服务模块12与需求管理模块13，系揭露半导体制造运行过程中的动态信息，例如订单信息、资源服务使用信息与制造过程中的加工情况等，如订单信息、资源服务使用信息与制造过程中的加工情况等。

该供需匹配模块15，连接该用户管理模块11、资源服务模块12与需求管理模块13，系实施本发明该方法100协助半导体制造厂商之需求方与供应方进行制造资源与能力之匹配。

应理解，在本发明实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种协同制造资源优配方法，其特征在于，该方法至少包含有以下步骤：

a)对协同制造资源属性的分析与描述，即

对产品制造过程中运用的资源进行特征分析，并将所述资源基于特征的属性区分为基本属性、状态属性、服务属性和功能属性，

基本属性是指所述资源的基本信息，

状态属性是指所述资源在制造过程中的运行状态，是随着制造过程变动的信息，服务属性是指所述资源提供服务的能力，通过服务质量来体现，

功能属性包括资源的功能描述和性能参数描述；

b)建立协同制造资源属性模型，即

根据所述资源的特征属性建立供所述资源服务匹配之用的模型描述，包含所述资源的类别、属性、关系与实例之描述文件，并透过一图数据库储存，建立资源服务池；

c)建立资源服务匹配模型供优配目的的检索，即

建立资源服务匹配模型，依据需求企业提出之制造需求产生检索语句，依序以基本属性、状态属性、功能属性、服务属性四个层次对资源服务进行匹配，并向所述资源服务池提出查询请求，以获得资源检索匹配结果。

2.根据权利要求1所述的协同制造资源优配方法，其特征在于，所述协同制造资源优配方法用于半导体协同制造中制造资源的优化配置服务，

步骤a)中，将半导体制造资源区分为制造资源和制造能力，

制造资源包括硬资源、软资源，

制造能力系指包括芯片测试能力、晶圆制造能力与测试封装能力的半导体制造过程中涉及的技术能力或水平，其中

硬资源系指制造设备资源、计算资源、制造过程中的物料资源，

软资源系指软件资源、行业知识资源和制造数据资源。

3.根据权利要求2所述的协同制造资源优配方法，其特征在于，所述制造设备资源系制造过程中使用的各类物理设备，包括热处理设备、焊接设备、机器人、检测设备和/或模拟设备，

所述计算资源系支持服务环境的各类内存、服务器基础设施，

所述物料资源包括原材料、毛坯、半成品和/或成品，

所述行业知识资源系产品全生命周期过程中所累积的设计标准、工艺规范、经验模型和/或产品案例库，

所述制造数据资源系生产制造过程中各个设备、应用产生的制造数据，存储在各个分布式的数据库中，为制造过程的调度和服务提供数据支持。

4.根据权利要求2所述的协同制造资源优配方法，其特征在于，所述制造资源还包括，

用于记录资源提供方和资源使用方的用户基本信息资源，

为服务使用方提供各类信息咨询、技术培训、物流和/或售后服务资源，

根据使用者所提交的请求搜索并匹配到最优服务去执行制造任务的业务流程服务管理资源。

5.根据权利要求2所述的协同制造资源优配方法，其特征在于，所述步骤a)中，包括建立一关系型数据库，供储存制造资源。

6.根据权利要求2所述的协同制造资源优配方法，其特征在于，所述步骤b)中，利用一本体建模工具与语言工具建立半导体制造资源属性的模型与语义描述。

7.一种协同制造资源优配系统，其特征在于，该系统包括，

一用户管理模块，供协同制造之需求方与供应方登录，包含

一基本信息单元、一状态信息单元与一评价信息单元，该基本信息单元系连接一关系型数据库，供揭露用户的基本信息，该状态信息单元系揭露用户营业过程中的动态信息，该评价信息单元系揭露用户的营运质量；

一资源服务模块，连接所述用户管理模块与一图数据库，系揭露用户查询系统可提供之资源服务内容；

一需求管理模块，连接所述用户管理模块，系揭露用户提出的制造与服务需求；

一协同制造模块，连接所述用户管理模块、资源服务模块与需求管理模块，系揭露半导体制造运行过程中的动态信息，该动态信息包括订单信息、资源服务使用信息与制造过程中的加工情况；

一供需匹配模块，执行如权利要求1所述的方法，协助半导体制造厂商之需求方与供应方进行制造资源与能力之匹配。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述资源服务内容系描述资源服务的整体情况，包括资源服务的类型、来源、所属领域、可以支持的最大同时服务数。

9.一种协同制造资源优配平台，其特征在于，所述平台包括服务器，服务器具有存储器；以及

耦合到所述存储器的处理器，该处理器被配置为执行存储在所述存储器中的指令，所述处理器执行以下操作：

步骤a)对协同制造资源属性的分析与描述，即

对产品制造过程中运用的资源进行特征分析，并将所述资源基于特征的属性区分为基本属性、状态属性、服务属性和功能属性，

基本属性是指所述资源的基本信息，

状态属性是指所述资源在制造过程中的运行状态，是随着制造过程变动的信息，服务属性是指所述资源提供服务的能力，通过服务质量来体现，

功能属性包括资源的功能描述和性能参数描述；

步骤b)建立协同制造资源属性模型，即

根据所述资源的特征属性建立供所述资源服务匹配之用的模型描述，包含所述资源的类别、属性、关系与实例之描述文件，并透过一图数据库储存，建立资源服务池；

步骤c)建立资源服务匹配模型供优配目的的检索，即

建立资源服务匹配模型，依据需求企业提出之制造需求产生检索语句，依序以基本属性、状态属性、功能属性、服务属性四个层次对资源服务进行匹配，并向所述资源服务池提出查询请求，以获得资源检索匹配结果。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一所述的方法。

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