CN116755416B - 半导体生产制造的生产系统虚拟调试方法、装置和产品 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试方法、装置和产品，通过将生产系统涉及的实体对象相应的数字化对象加载进虚拟空间中，在虚拟空间中模拟生产系统的工作流程，以进行生产系统的虚拟调试，能够避免在物理世界中直接对生产系统进行调试时，出现运行异常的情况，而对生产系统实体设备造成损坏的问题。通过虚拟空间进行虚拟调试的过程中，可以通过替换指定数字化对象的方式，对相应实体对象的功能或生产系统的整体功能进行调试验证；在虚拟空间中还可以直接对生产系统的参数进行调试，可仿真出生产系统各部分与参数相关的运行状态，可以获取到更加标准的参数、验证参数范围等，有效降低研发成本，保证后续实体调试或生产的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及半导体生产制造领域，特别是涉及一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试方法、装置和产品。
背景技术
随着数字孪生技术的发展，在半导体生产制造领域中，数字孪生体的应用范围越来越广，半导体生产制造领域的数字孪生体技术主要用于将实体设备以及与实体设备相关的程序进行模型三维展示、数据可视化处理、以及零部件碰撞干涉检测等。
在半导体生产制造过程中物料搬运系统（Automatic Material HandlingSystem，AMHS）发挥着重要作用，其主要涉及到传输设备、存储设备、净化设备、识别设备以及相应的调度系统等，通过相互协作实现晶圆片在不同加工机台之间、加工机台与存储设备之间、晶圆片的净化工序以及晶圆片的存储设备进行传输。传输设备中将空中运输系统（Overhead HoistTransport，OHT）（即天车系统）悬挂在空中轨道上，实现晶圆片的高效传送，并可利用空中运输的优势将处于不同加工进度的晶圆片对应性的搬运至处理设备或暂存设备；存储设备中的存储库（Stocker）、空中缓存单元（Overhead Hoist Buffer，OHB）等可将等待进入下一处理工序的晶圆片暂时存储，和/或做净化处理；调度系统中的物料控制系统（Material Control System，MCS）、监控仿真系统（Smart Simulation&AnalysisSystem，SSA）等可策略性地调度所有参与生产加工的空中小车、精准的获取/放置物料等。
在交付物料搬运系统前或将物料搬运系统正式投入生产前，为了保证物料搬运系统的稳定运行，通常需要预先对物料搬运系统进行调试。由于半导体生产系统复杂度高，往往首先通过模拟软件采用虚实交互传递数据的方法进行单元测试，然后再将生产系统整体设备组装完成后进行整体性的软硬件联合调试，但软硬件联合调试运行中一旦出现异常，往往会导致硬件设备损坏，进而需要对相应硬件设备进行拆解维修，影响调试进度，延长研发周期；且硬件设备的损坏往往进一步影响到晶圆片的质量，由于晶圆片价格昂贵，软硬件联合调试的异常会使投入成本大幅上涨。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种生产系统虚拟调试方法、装置和产品，能够实现生产系统虚拟化调试，并且避免因物理调试异常造成设备损坏、经济损失等不足。
第一方面，本申请提供了一种半导体的生产系统虚拟调试方法，包括生产系统中涉及的生产元素以及用于辅助生产系统运行的模型驱动程序；生产系统中涉及的生产元素可划分为实体对象与生产控制程序；
将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象；
按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；实体对象包括可运动对象；
在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；
在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息。
在其中一个实施例中，虚拟空间为三维模拟空间；将生产元素映射为相应的数字化对象的步骤，包括：
针对实体对象，创建相应的三维模型文件；
将三维模型文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取三维模型文件的三维文件地址；
创建与三维文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
在其中一个实施例中，将生产元素映射为相应的数字化对象的步骤，包括：
针对生产控制程序，将生产控制程序和程序运行环境进行整合，获得镜像文件；
将镜像文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取镜像文件的镜像文件地址；
创建与镜像文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
在其中一个实施例中，在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动的步骤，包括：
基于模型驱动程序相应的数字化对象进行模拟运行，以使得可运动对象在模型驱动程序的驱动下，在虚拟空间中仿真运动。
在其中一个实施例中，生产控制程序包括用于控制可运动对象的上位控制程序；该方法还包括：
加载可运动对象的传感器仿真程序相应的数字化对象；
基于传感器仿真程序相应的数字化对象进行模拟运行，获得可运动对象在虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态；基于上位控制程序相应的数字化对象进行模拟运行，以通过上位控制程序和运动状态对可运动对象进行控制。
在其中一个实施例中，在生产系统中的传感器为串口通讯的情况下，传感器仿真程序及上位控制程序整合在同一镜像文件中，相应的镜像文件中还包括预先创建的虚拟串口；虚拟串口用于实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的虚拟串口通讯。
在其中一个实施例中，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试的步骤，包括：
加载各生产控制程序相应的数字化对象，并根据加载结果获取相应的工作流配置文件，工作流配置文件包括不同生产控制程序之间的先后调用顺序以及生产控制程序相应的镜像文件地址；
基于各生产控制程序相应的镜像文件地址，在各生产控制程序相应的非共享运行环境中，生成各生产控制程序相应的运行实体；
基于各生产控制程序相应的运行实体和不同生产控制程序之间的先后调用顺序，对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试。
在其中一个实施例中，虚拟调试的调试目标为至少一个可运动对象的运动过程，各生产控制程序相应的运行实体包括运动管理实体、对象控制实体、以及嵌入式实体；相应地，该方法还包括：
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；
加载传感器仿真程序，以生成传感器仿真实体；
通过运动管理实体，向对象控制实体发送当前运动任务；
通过对象控制实体，将当前运动任务转化为模型运动请求，并向模型驱动实体发送模型运动请求；
通过模型驱动实体，按照模型运动请求，在虚拟空间中移动可运动对象的数字化对象，获得基于虚拟空间反馈的可运动对象的运动结果，并向传感器仿真实体发送运动结果；
通过传感器仿真实体，向嵌入式实体发送运动结果；
通过嵌入式实体，对运动结果进行解析，获得当前坐标，向对象控制实体发送当前坐标；
通过对象控制实体，向运动管理实体发送携带有当前坐标的对象信息；
通过运动管理实体和对象信息，生成下一运动任务；
将下一运动任务作为当前运动任务，返回通过运动管理实体，向对象控制实体发送当前运动任务的步骤并继续执行，并在获得异常运动结果的情况下，抛出异常。
在其中一个实施例中，虚拟调试的调试目标为可运动对象的操作过程，各生产控制程序相应的运行实体包括上位机实体和对象控制实体；相应地，该方法还包括：
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；
通过上位机实体，向对象控制实体发送操作任务；
通过对象控制实体，将操作任务转化为模型操作请求，并向模型驱动实体发送模型操作请求；
通过模型驱动实体，按照模型操作请求，在虚拟空间中控制可运动对象执行相应操作，获得基于虚拟空间反馈的可运动对象的操作结果；
在操作结果为异常的情况下，抛出异常。
在其中一个实施例中，异常的情况包括可运动对象的运动状态为出现异常；返回异常消息的步骤，包括：
在可运动对象的运动状态出现异常的情况下，将当前运行的生产控制程序相应的数字化对象，确定为出现异常的数字化对象；
获取出现异常的数字化对象的运行记录信息，并返回运行记录信息。
第二方面，本申请还提供了一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试装置，该装置包括：
数字化对象获取模块，用于将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象；
数字化对象加载模块，用于按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；实体对象包括可运动对象；
生产系统调试模块，用于在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；
异常消息返回模块，用于在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面中任一项的方法步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项的方法步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项的方法步骤。
与现有技术相比，本申请中提供的生产系统虚拟调试方法、装置和产品，通过将生产系统中涉及到的生产元素映射为相应的数字化对象，并将实体对象相应的数字化对象加载进虚拟空间中，在虚拟空间中模拟生产系统的工作流程，以进行生产系统的虚拟调试，能够避免在物理世界中直接对生产系统进行调试时，出现运行异常的情况，而对生产系统实体设备造成损坏的问题。通过虚拟空间进行虚拟调试的过程中，可以通过替换指定数字化对象的方式，对相应实体对象的功能或生产系统的整体功能进行调试验证；在虚拟空间中还可以直接对生产系统的参数进行调试，可仿真出生产系统各部分与参数相关的运行状态，可以获取到更加标准的参数、验证参数范围等，有效降低研发成本，保证后续实体调试或生产的安全性。
附图说明
图1为一个实施例中生产系统虚拟调试方法的应用环境图；
图2为一个实施例中生产系统虚拟调试方法的流程示意图；
图3为一个实施例中获取相应的数字化对象步骤的流程示意图；
图4为一个实施例中获取相应的数字化对象步骤的流程示意图；
图5为一个实施例中运行相应的生产控制程序步骤的流程示意图；
图6为一个实施例中对可运动对象的运动过程进行调试的时序示意图；
图7为一个实施例中对可运动对象的操作过程进行调试的时序示意图；
图8为一个实施例中生产系统虚拟调试方法的流程示意图；
图9为一个实施例中天车系统的数字化对象的示意图；
图10为一个实施例中天车系统的数字化对象的示意图；
图11为一个实施例中生产系统虚拟调试装置的结构框图；
图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请应用在半导体生产制造领域，特别是应用在一种半导体生产制造的各个工序加工中，将各个工序中涉及到硬件实体设备以及对应的相关程序进行一一映射到一个数字虚拟化工作空间中，完成调试并投入生产中。
在半导体生产制造过程中，物料搬运系统（Automatic Material HandlingSystem，AMHS）发挥着重要作用，其中主要涉及传输设备、存储设备、净化设备、识别设备、调度系统等。其中，传输设备中的空中运输系统（Overhead HoistTransport，OHT）（即天车系统）可通过行进在空中轨道的空中小车高效传送晶圆片，并可利用空中运输的优势将处于不同加工进度的晶圆片对应性的搬运至处理设备或暂存设备；存储设备中的存储库（Stocker）、空中缓存单元（Overhead Hoist Buffer，OHB）等可将等待进入下一处理工序的晶圆片暂时存储并做净化处理；调度系统中的物料控制系统（Material Control System，MCS）、监控仿真系统（Smart Simulation&Analysis System，SSA）等可策略性地调度所有参与生产加工的空中小车、精准的获取/放置物料等。
上述涉及的多种生产设备和控制程序作为半导体生产系统的生产要素，相互配合，协同作业，实现芯片的生产制造。实现晶圆片在不同加工机台之间、加工机台与存储设备之间的传输，晶圆片的净化、晶圆片的存储等，以保证晶圆片在持续超洁净的基础上经过多道工序后成为合格的芯片。
在实际应用中，在向客户交付物料搬运系统，及系统中涉及的相关设备，与设备相关的程序文件等，和/或正式投入生产前，为了保证物料搬运系统的稳定运行需进行调试。由于半导体生产系统复杂度高，往往首先通过模拟软件采用虚实交互传递数据的方法进行单元测试，然后将生产系统整体设备组装完成后进行整体性的软硬件联合调试，但软硬件联合调试运行中一旦出现异常，例如调试运行过程中空中小车驶出直型空中轨道、空中小车在弯型轨道处由于离心力作用坠落、高速运行的多个空中小车发生碰撞、空中小车对接存储设备时下方位置不准、晶圆片卡在存储库的对接口、存储设备满载时继续存入等，不但会导致硬件设备损坏，增加人员的安全隐患，同时在维修测试中需要对相应硬件设备进行拆解维修，影响调试进度，延长研发周期；且硬件设备的损坏往往进一步影响到晶圆片的质量，由于晶圆片价格昂贵，软硬件联合调试的异常会使投入成本大幅上涨。
为解决上述存在问题，本申请中将数字孪生技术应用于半导体生产制造领域中，将所有实体设备、和/或程序文件等，以及用于实体设备工作运行的环境空间全部进行数字的孪生化处理，映射出线上数字化虚拟工厂，完成虚拟调试。具体的实施方式参见以下：
本申请提供了一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试方法实施例，将物料搬运系统在物理世界调试时所涉及的硬件设备、软件系统、运行驱动、传感反馈等各个部分完全呈现并运行在虚拟世界，即在虚拟世界仿真实际需要投产的整体生产系统的调试，实现现实世界调试时需要验证的所有功能，如硬件设备的相互位置关系、硬件之间的匹配情况、运行小车之间的距离检测、运行小车的位置反馈、软件调度系统是否合理调度小车、控制部分是否能准确控制取放物品等所有交付前或投入生产前需要验证的所有部分。并通过调试找到问题点，工程师针对性的调取该部分数据进行分析、调整、重新测试，以最小的成本进行调整并实现生产系统最终的最优状态。
且本申请还可以实现在研发前期，通过单因素、多因素等实验方法针对性的寻找到生产系统某部分所需的最优参数，如车型与路径的组合、轨道与存储设备的相对位置设置等。
具体如下述：
本申请实施例提供的生产系统虚拟调试方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与云端服务器104进行通信。数据存储系统可以存储云端服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在云端服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。
其中，终端102用于将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象，按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象，在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试，在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息。其中，生产元素包括实体对象和生产控制程序；实体对象包括可运动对象；模型驱动程序用于驱动可运动对象进行运动。其中，云端服务器104用于保存实体对象与生产控制程序相应的文件。
其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑等。云端服务器104可以用独立的云服务器或者是多个云服务器组成的云服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种生产系统虚拟调试方法，包括生产系统中涉及的生产元素以及用于辅助生产系统运行的模型驱动程序；生产系统中涉及的生产元素可划分为实体对象与生产控制程序；以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：
S202：将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象。
其中，生产系统指的是用于日常业务运作的信息系统，包括生产数据、生产数据处理系统和生产网络等，对于工业制造业领域，常见的生产系统包括物料搬运系统（Automatic Material Handling System，AMHS），AMHS是用于在产线上进行物料搬运的设备和系统，其中，空中运输系统（Overhead HoistTransport，OHT）（即天车系统）作为AMHS系统中重要的运输系统，在工业制造业中起到重大的作用。在实际应用中，在向客户交付物料搬运系统前或将物料搬运系统正式投入生产前，为了保证物料搬运系统的稳定运行，通常需要预先对物料搬运系统进行调试，针对物料搬运系统中的每一个硬件设备，采用模拟软件进行单元测试，在整装完成后再进行整体生产系统的软硬件联合调试（以下简称联调），但是整体生产系统初期联调通常会呈现出较多问题，一旦调试运行时出现碰撞等问题，不但需要将相应硬件部分进行拆解、检查、维修，影响调试进度，而且被碰撞的其他硬件设备也会受损，或被运输物品受损，造成经济损失。
基于上述问题，本申请实施例提供了一种生产系统虚拟调试方法，以天车系统为例，通过对天车系统中的所有设备进行三维建模处理，将三维模型部署在虚拟世界中模拟设备的运行状态，数据的产生、传递都在虚拟世界中实现，从而在虚拟世界中实现对天车系统的全面测试。除此之外，针对OHT系统以外的其他生产系统，采用本申请实施例提供的生产系统虚拟调试方法均可以实现完全虚拟的调试。
具体地，基于生产系统中涉及到的生产元素包括实体对象与生产控制程序，实体对象指的是生产系统中的实体设备，生产控制程序包括实体设备自身的控制程序和用于生成生产系统部分调试数据而设计的控制程序，终端在获取生产系统相应的数字化对象时，是基于生产系统的实际功能获取的。
其中，终端通过创建实体对象相应的三维模型文件，以及创建生产控制程序的镜像文件，获取模拟生产系统所涉及到的所有生产元素的数字化对象，在虚拟空间中，模拟生产系统所涉及到的所有生产元素的实际运行状态，从而进行生产系统的虚拟调试。在实际应用中，生产系统相应的数字化对象包括以下三种类型：仅包括三维模型文件的数字化对象、仅包括镜像文件的数字化对象、以及同时包括三维模型文件和镜像文件的数字化对象。以天车系统为例，天车系统中的实体设备包括轨道和悬挂小车（即空中小车）等，生产控制程序包括小车控制程序、车辆管理程序等，针对天车系统中的轨道，终端获取的数字化对象只包括轨道的三维模型文件，而针对悬挂小车，终端获取的数字化对象同时包括小车的三维模型文件和小车控制程序的镜像文件，以此实现对生产系统涉及的所有元素的数字化处理。
S204：按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；实体对象包括可运动对象。
其中，在启动虚拟调试时，终端需要获取预先配置好的工作流配置文件，工作流配置文件中给定了生产系统的工作流程的启动步骤，终端按照工作流程的启动步骤，依次在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象。
其中，在进行加载时，终端通过工作流配置文件中配置相应的文件地址，在本地调用相应的三维模型文件，将三维模型文件加载进虚拟空间中。其中，实体对象包括可运动对象，以天车系统为例，可运动对象为悬挂小车，除此之外，针对其他包含可运动对象的生产系统，终端在进行加载时，将可运动对象相应的三维模型文件加载进虚拟空间中，以在虚拟空间中进行运动。其中，虚拟空间可为多维模拟空间，具体维度在此不作限定。
S206：在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试。
其中，在调试过程中，终端将可运动对象的数字化对象加载进虚拟空间后，需要调用模型驱动程序，将模型驱动程序相应的数字化对象加载进虚拟空间中，以驱动可运动对象相应的数字化对象在虚拟空间中进行运动，模拟可运动对象的实际运行状态。
其中，对于生产控制程序相应的数字化对象，终端在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序，其中，非共享运行环境为不同生产控制程序在运行时，彼此间各自的运行环境间是相互隔离的。
除此之外，对于生产控制程序相应的镜像文件，同样可以通过预先在工作流配置文件中配置相应的文件地址，对镜像文件进行加载，在非共享运行环境中运行相应的生产控制程序，其中，在镜像文件加载进虚拟空间时，终端根据镜像文件和相应的非共享运行环境，在本地生成生产控制程序相应的实体程序，以对生产系统进行虚拟调试。其中，在进行虚拟调试时，终端通常是按照工作流程中的生产系统工作方式，在虚拟空间中运行生产系统相应的数字化对象，并获取虚拟空间反馈的工作结果。其中，对生产系统进行虚拟调试时，可以根据生产系统的工作特性选择相应生产系统通用的调试方法，具体方式本申请不作限定。
S208：在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息。
其中，终端根据虚拟空间反馈的工作结果，判断生产系统是否出现异常，以天车系统为例，在虚拟调试的过程中，如出现异常，终端根据出现异常的数字化对象的运行记录信息，通过虚拟空间返回异常消息，并且，在实际应用中，在虚拟空间中可以通过加载渲染驱动程序相应的数字化对象，显示异常画面。当悬挂小车的数字化对象出现碰撞异常，终端在虚拟空间中显示碰撞画面，并反馈碰撞结果，而对于出现生产控制程序的数字化对象运行错误时，为了准确分析异常原因，终端将反馈相应数字化对象的运行记录信息。其中，在实际应用中，对于任意生产系统，终端在进行虚拟调试的过程中，可以通过前端交互的方式，实时展示虚拟空间中的三维运行状态，同时，通过前端交互接口可以向工程师提供查询/修改运行参数的功能。除此之外，还可以通过预留调试接口的方式，为工程师提供人为调试接口。
其中，进行虚拟调试的过程中，工程师可以通过替换指定数字化对象的方式，对相应实体对象的功能或生产系统的整体功能进行调试验证，具体调试方法在此不作限定。
上述生产系统虚拟调试方法中，通过将生产系统中涉及到的生产元素映射为相应的数字化对象，按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象，在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试，并在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息，能够实现生产系统的完全虚拟调试。可解决在物理世界中对生产系统进行调试时，可能对实体设备造成损坏的问题，并且，在虚拟调试出现异常的情况下，能够基于虚拟空间直接对生产系统的参数进行调试，仿真出不同参数组合时生产系统各部分的运行状态、寻找到最优参数等，有效降低了研发成本，保证后续实体调试或生产的安全性。
在一个实施例中，如图3所示，虚拟空间为三维模拟空间；将生产元素映射为相应的数字化对象的步骤，包括：
S302：针对实体对象，创建相应的三维模型文件。
其中，针对生成系统中涉及到的实体对象，终端创建相应的三维模型文件，具体地，可以是终端根据实体对象的对象信息，创建相应的数字化对象，其中，对象信息可以包括实体对象的名称、标识码等信息。
S304：将三维模型文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取三维模型文件的三维文件地址。
其中，对于创建的三维模型文件，为了减少终端的处理压力，三维模型文件可以存储至存储设备，例如云服务器，终端则生成用于从存储设备中获取三维模型文件的三维文件地址。
S306：创建与三维文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
其中，在进行虚拟调试时，终端根据生产系统的工作流程，将数字化对象加载进虚拟空间中，实际上是通过与数字化对象具有映射关系的三维文件地址，从存储设备获取相应的三维模型文件，在虚拟空间中生成相应的实体模型文件，以在虚拟空间中运行实体模型文件。
本实施例中，针对实体对象，创建相应的三维模型文件，将三维模型文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取三维模型文件的三维文件地址，创建与三维文件地址之间具有映射关系的数字化对象，能够在虚拟空间中生成三维模型文件实体，以对实体对象的规格尺寸、多个实体对象之间的连接关系、匹配状态等进行模拟，实现生产系统所有实体对象的虚拟仿真建模。
在一个实施例中，如图4所示，将生产元素映射为相应的数字化对象的步骤，包括：
S402：针对生产控制程序，将生产控制程序和程序运行环境进行整合，获得镜像文件。
其中，由于不同的生产控制程序所需要的程序运行环境不同，针对生产系统涉及的每一个生产控制程序，终端将生产控制程序和相应的程序运行环境进行整合，使得在虚拟空间中能够满足所有生产控制程序的运行需求。其中，镜像文件不是真实的文件，终端在加载进虚拟空间时，在本地生成真实的程序。
S404：将镜像文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取镜像文件的镜像文件地址。
其中，镜像文件包含生产控制程序和程序运行环境，镜像文件作为存放生产控制程序和程序运行环境的“容器”，存储至存储设备，并且，“容器”之间是相互隔离的，即程序运行环境为非共享运行环境。其中，“容器”可以是Docker容器，通过Docker 容器的接口将需要执行的Docker命令发送给Docker运行的节点上的进程（Docker daemon），Dockerdaemon将请求进行分解执行，实现生产控制程序和程序运行环境的镜像封装。
S406：创建与镜像文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
其中，在进行虚拟调试时，终端根据生产系统的工作流程，将数字化对象加载进虚拟空间中，实际上是通过与数字化对象具有映射关系的镜像文件地址，从存储设备获取相应的生产控制程序文件和程序运行环境，在虚拟空间中生成相应的实体程序，以在虚拟空间中运行实体程序。
本实施例中，针对生产控制程序，将生产控制程序和程序运行环境进行整合，获得镜像文件，将镜像文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取镜像文件的镜像文件地址，创建与镜像文件地址之间具有映射关系的数字化对象，能够在虚拟空间中生成生产控制程序实体，实现对生产系统功能的虚拟仿真，并且，程序运行环境与生产控制程序整合至镜像文件中，每一个程序运行环境均为非共享运行环境，能够保证各生产控制程序的独立运行。
在一个实施例中，在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动的步骤包括：基于模型驱动程序相应的数字化对象进行模拟运行，以使得可运动对象在模型驱动程序的驱动下，在虚拟空间中仿真运动。
其中，可运动对象指的是用于可移载或搬运物料的实体对象相应的数字化对象，以天车系统为例，可运动对象为悬挂小车，在真实场景中，悬挂小车由电机驱动，而在进行虚拟调试时，终端通过模型驱动程序驱动悬挂小车相应的数字化对象，在虚拟空间中进行仿真运动，以模拟悬挂小车的实际运行状态。
本实施例中，基于模型驱动程序相应的数字化对象进行模拟运行，以使得可运动对象在模型驱动程序的驱动下，在虚拟空间中仿真运动，能够模拟可运动对象的真实运动状态，不需要通过物理世界的驱动机构传输数据到调试系统，即可实现生产系统的驱动功能，能够有效验证可运动对象被驱动时的运动轨迹、运行状态等。
在一个实施例中，生产控制程序包括用于控制可运动对象的上位控制程序；该方法还包括：加载可运动对象的传感器仿真程序相应的数字化对象；基于传感器仿真程序相应的数字化对象进行模拟运行，获得可运动对象在虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态；基于上位控制程序相应的数字化对象进行模拟运行，以通过上位控制程序和运动状态对可运动对象进行控制。
其中，上位控制程序用于对可运动对象的模拟运行进行控制，传感器仿真程序用于获取可运动对象在虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态，在加载时，终端将传感器仿真程序相应的数字化对象加载进虚拟空间。以天车系统为例，上位控制程序为车辆管理程序，在真实场景中，车辆管理程序发送任务至悬挂小车控制程序，以驱动悬挂小车在轨道上运行，在运行的过程中，悬挂小车的坐标值将通过传感器进行采集，并通过传感器反馈至悬挂小车控制程序。在调试过程中，可运动对象的数字化对象与生产控制程序相应的数字化对象之间，是通过模型驱动程序相应的数字化对象、及传感器仿真程序相应的数字化对象之间传递的信号进行交互的。为了模拟悬挂小车的真实运动状态，终端通过运行传感器仿真程序相应的数字化对象，对悬挂小车的数字化对象在虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态进行采集。其中，运动状态作为参数，上传到上位控制程序，上位控制程序根据运动状态进行计算，并输出指令至模型驱动程序，以通过模型驱动程序驱动可运动对象进行模拟运行，具体地，通过模型驱动程序可以对可运动对象进行前进、转弯、停止等控制。
本实施例中，通过加载可运动对象的传感器仿真程序相应的数字化对象，基于传感器仿真程序相应的数字化对象进行模拟运行，获得可运动对象在虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态，基于上位控制程序相应的数字化对象进行模拟运行，以通过上位控制程序和运动状态对可运动对象进行控制，能够模拟可运动对象的真实运行状态，因而不需要通过物理世界的传感器提供参数，即可实现运行过程中相关参数的采集、传递等，在虚拟空间中实现传感器功能的虚拟仿真。
在一个实施例中，在生产系统中的传感器为串口通讯的情况下，传感器仿真程序及上位控制程序整合在同一镜像文件中，相应的镜像文件中还包括预先创建的虚拟串口；虚拟串口用于实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的虚拟串口通讯。
其中，在生产系统中，传感器可以通过串口通讯的方式与其他对象进行信息交互，因此，在进行虚拟调试时，可以将感器仿真程序及上位控制程序整合在同一镜像文件中，并在相应的镜像文件中预先创建虚拟串口，从而实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的虚拟串口通讯。除此之外，用于实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的通讯设备还可以为：蓝牙通讯或网络通讯。可以实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的蓝牙通讯，或者，实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的网络通讯，具体方式在此不作限定。
本实施例中，在生产系统中的传感器为串口通讯的情况下，传感器仿真程序及上位控制程序整合在同一镜像文件中，相应的镜像文件中还包括预先创建的虚拟串口，能够实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的虚拟串口通讯，提高程序间的通信效率，以实现生产系统工作流程的完整仿真。
在一个实施例中，如图5所示，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试的步骤，包括：
S502：加载各生产控制程序相应的数字化对象，并根据加载结果获取相应的工作流配置文件，工作流配置文件包括不同生产控制程序之间的先后调用顺序以及生产控制程序相应的镜像文件地址。
其中，在进行虚拟调试时，终端将生产控制程序相应的数字化对象分别加载至相应的非共享运行环境中，以在非共享运行环境中运行相应的生产控制程序。其中，工作流配置文件为预先配置的生产系统的工作流程文件，其中配置了不同生产控制程序之间的先后调用顺序以及生产控制程序相应的镜像文件地址。
S504：基于各生产控制程序相应的镜像文件地址，在各生产控制程序相应的非共享运行环境中，生成各生产控制程序相应的运行实体。
其中，在运行生产控制程序时，终端是根据工作流配置文件中生产控制程序相应的镜像文件地址，在非共享运行环境中生成相应的运行实体，以在非共享运行环境中运行相应的生产控制程序。
S506：基于各生产控制程序相应的运行实体和不同生产控制程序之间的先后调用顺序，对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试。
其中，在运行实体加载完成后，终端根据工作流配置文件中不同生产控制程序之间的先后调用顺序，依次运行相应的运行实体，对生产系统进行虚拟调试。其中，在进行虚拟调试时，如果存在调用顺序相同的多个生产控制程序，可以将不同生产控制程序的通讯地址，同步配置在工作流配置文件中，使得多个生产控制程序之间可以进行信息交互。具体地，终端在对生产系统进行虚拟调试时，针对生产系统中涉及的所有数字化对象均可以进行调试，包括实体对象、生产控制程序、模型驱动程序等。
本实施例中，加载各生产控制程序相应的数字化对象，并根据加载结果获取相应的工作流配置文件，基于各生产控制程序相应的镜像文件地址，在各生产控制程序相应的非共享运行环境中，生成各生产控制程序相应的运行实体，基于各生产控制程序相应的运行实体和不同生产控制程序之间的先后调用顺序，对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试，能够实现生产系统的完全虚拟调试，避免因调试不充分导致的生产系统出现故障，从而保证生产系统安全性。
在一个实施例中，虚拟调试的调试目标为至少一个可运动对象的运动过程，各生产控制程序相应的运行实体包括运动管理实体、对象控制实体、以及嵌入式实体。其中，各个实体程序可以全部或部分布置在一个或多个数字化对象中。
其中，如图6所示，图6为虚拟调试的调试目标为至少一个可运动对象的运动过程的情况下，对生产系统进行虚拟调试的时序图，相应地，该方法还包括：
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体。
加载传感器仿真程序，以生成传感器仿真实体。
通过运动管理实体，向对象控制实体发送当前运动任务；其中，当前运动任务携带有可运动对象的运动相关信息，包括运动目的地坐标、携带产品、产品放置位置等。
通过对象控制实体，将当前运动任务转化为模型运动请求，并向模型驱动实体发送模型运动请求；其中，对象控制实体用于根据当前运动任务生成携带有目标运动轨迹的模型运动请求，模型运动请求用于指示模型驱动实体在虚拟空间中，驱动指定可运动对象的数字化对象。
通过模型驱动实体，按照模型运动请求，在虚拟空间中移动可运动对象的数字化对象，获得基于虚拟空间反馈的可运动对象的运动结果，并向传感器仿真实体发送运动结果；其中，模型驱动实体用于根据模型运动请求携带的目标运动轨迹，在虚拟空间中移动可运动对象的数字化对象，并获得虚拟空间反馈的可运动对象的运动结果，其中，运动结果包括可运动对象的数字化对象的终点坐标和实际运动轨迹。
通过传感器仿真实体，向嵌入式实体发送运动结果；其中，由于在真实场景中，嵌入式程序的输入数据为通过传感器获得的运动结果，为了完全模拟真实的数据流向，运动结果将通过传感器仿真实体发送至嵌入式实体，其中，嵌入式实体为生产系统中可运动对象的底层嵌入程序。
通过嵌入式实体，对运动结果进行解析，获得当前坐标，向对象控制实体发送当前坐标；其中，当前坐标为可运动对象的数字化对象在虚拟空间中的坐标，嵌入式实体解析得到当前坐标后，将当前坐标发送至对象控制实体，以通过对象控制实体向运动管理实体反馈当前坐标。
通过对象控制实体，向运动管理实体发送携带有当前坐标的对象信息；其中，对象信息还包括可运动对象的标识信息和任务信息，其中，任务信息用于表示当前运动任务的完成情况。
通过运动管理实体和对象信息，生成下一运动任务；其中，运动管理实体依据对象信息，生成下一运动任务。
将下一运动任务作为当前运动任务，返回通过运动管理实体，向对象控制实体发送当前运动任务的步骤并继续执行，并在获得异常运动结果的情况下，抛出异常；其中，运动管理实体将下一运动任务作为新的当前运动任务，发送至对象控制实体，以指示对象控制实体重新执行当前任务，并获得虚拟空间反馈的运动结果，在运动结果为异常运动结果的情况下，抛出异常，并在虚拟空间中通过运行渲染驱动程序相应的数字化对象，显示异常运动画面，以指示工程师对出现异常的数字化对象进行人工调试，进行生产系统的参数调整或对数字化对象相应的文件进行替换。
本实施例中，通过模型驱动实体、运动管理实体、对象控制实体、传感器仿真实体和嵌入式实体，对至少一个可运动对象的运动过程进行虚拟调试，能够实现对生产系统的虚拟调试，从而保证生产系统安全性。
在一个实施例中，虚拟调试的调试目标为可运动对象的操作过程，各生产控制程序相应的运行实体包括上位机实体和对象控制实体。其中，各个实体程序可以全部或部分布置在一个或多个数字化对象中。
其中，如图7所示，图7为虚拟调试的调试目标为可运动对象的操作过程的情况下，对生产系统进行虚拟调试的时序图，相应地，该方法还包括：
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；
通过上位机实体，向对象控制实体发送操作任务；其中，操作任务中可运动对象的操作相关信息，包括操作部件、执行方式等。
通过对象控制实体，将操作任务转化为模型操作请求，并向模型驱动实体发送模型操作请求；其中，对象控制实体用于根据当前操作任务生成携带有目标操作位姿的模型操作请求，模型操作请求用于指示模型驱动实体在虚拟空间中，控制可运动对象执行相应操作。
通过模型驱动实体，按照模型操作请求，在虚拟空间中控制可运动对象执行相应操作，获得基于虚拟空间反馈的可运动对象的操作结果；其中，操作结果包括可运动对象的位姿信息。
在操作结果为异常的情况下，抛出异常；其中，在操作结果为异常操作结果的情况下，例如可运动对象发生碰撞等，抛出异常，并在虚拟空间中显示异常操作画面，以指示工程师对出现异常的数字化对象进行人工调试，进行生产系统的参数调整或对数字化对象相应的文件进行替换。
本实施例中，通过上位机实体、对象控制实体和模型驱动实体，对可运动对象的操作过程进行虚拟调试，能够实现对生产系统的虚拟调试，从而保证生产系统安全性。
可以理解的是，本申请中关于各生产控制程序相应的运行实体，具体有运动管理实体、对象控制实体、嵌入式实体、上位机实体、对象控制实体等，以及模型驱动实体、传感器仿真实体等，所述及的“实体”是指相应的程序被加载、调用等操作实例化后得到的实例，所述及的生成某一“实体”是指相应的程序实例化得到对应“实例”。
在一个实施例中，异常的情况包括可运动对象的运动状态为出现异常；返回异常消息的步骤，包括：在可运动对象的运动状态出现异常的情况下，将当前运行的生产控制程序相应的数字化对象，确定为出现异常的数字化对象；获取出现异常的数字化对象的运行记录信息，并返回运行记录信息。
其中，在可运动对象的运动状态出现异常的情况下，终端确定当前在虚拟空间中运行的生产控制程序相应的数字化对象，终端通过虚拟空间获取这个数字化对象的运行记录信息，并返回运行记录信息，以指示工程师对这个数字化对象进行调试处理。
本实施例中，在可运动对象的运动状态出现异常的情况下，将当前运行的生产控制程序相应的数字化对象，确定为出现异常的数字化对象，获取出现异常的数字化对象的运行记录信息，并返回运行记录信息，能够实现生产系统的完全虚拟调试，并为人工调试提供信息支持，指示工程师基于运行记录信息对出现异常的数字化对象进行人工调试。
在一个实施例中，提供了一种生产系统虚拟调试方法，包括生产系统中涉及的生产元素以及用于辅助生产系统运行的模型驱动程序；生产系统中涉及的生产元素可划分为实体对象与生产控制程序；该方法包括以下步骤：将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象；按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；实体对象包括可运动对象；在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息。
其中，传感器仿真程序相应的数字化对象可将传感器信号按传感器通讯协议传递给上位控制程序。各传感器仿真程序与物理世界的传感器相对应，也可以被加载于部署有三维模型的虚拟空间中，可用于检测三维模型移动到某一位置或者经过某一位置，或者三维模型执行某一操作时的状态或到达的位置等。
其中，模型驱动程序的数字化对象与物理世界的驱动装置相对应，可以是电机驱动程序，通过接收生产控制程序相应的数字化对象的单片机程序信号，驱动可运动对象进行模拟运行；也可以是其他类型的驱动装置的驱动程序，前述其他类型的驱动装置包括但不限于旋转电磁铁、直线驱动装置。
其中，生产控制程序包括运行于上位机的控制程序，以及运行于下位机的控制程序；运行于上位机的控制程序包括管理程序或调度程序等，运行于下位机的控制程序包括嵌入式程序，如单片机程序、电气系统PLC程序；各生产控制程序之间的通讯方式（例如通信协议）与物理世界中生产控制程序之间通讯方式相同。相较于传统方法中的定制模拟通讯模块，在虚拟空间中采用控制程序原有通讯协议对物理世界的实际生产控制程序还原度更高。
本实施例中，针对物理世界中的设备、传感器以及控制程序均进行了完整的映射，实现了对设备运行、传感器检测、通信过程、控制程序运行等过程的联合调试，进而能够获得更加全面的虚拟调试结果。
结合本发明的其他实施例，例如在非共享运行环境中运行各生产控制程序，针对嵌入式程序还配置有与之对应的运行环境，除了对设备的机械特征、控制步骤进行调试外，还对控制程序本身提供了与物理世界对应的测试环境，因此本发明可脱离物理世界而完整、独立地进行虚拟调试。
且在虚拟空间中部署的渲染驱动程序、模型驱动程序、传感器驱动程序相应的数字化对象为通用程序；其中，模型驱动程序部署为通用的模型驱动程序，在虚拟调试中可灵活地适配多种类型驱动设备程序，相较于现有技术在设备内部模拟驱动程序的方式，具有解耦的优势，提高了兼容性。
在一个实施例中，提供了一种生产系统虚拟调试，以该方法应用于天车系统为例，对天车系统进行虚拟调试的时序图如图8所示，该方法包括：
在虚拟调试启动的情况下，按照工作流配置文件中的工作流程中不同生产控制程序之间的先后调用顺序，依次将生产控制程序相应的数字化对象、模型驱动程序相应的数字化对象、传感器仿真程序相应的数字化对象、渲染驱动程序相应的数字化对象，加载至相应的非共享运行环境中，以在非共享运行环境中运行。
具体地，生产控制程序包括车辆管理程序、小车控制程序以及嵌入式程序等。在进行加载时，终端根据配置文件中的程序文件地址，获取相应生产控制程序的镜像文件，并在非共享运行环境中生成相应的车辆管理实体、小车控制实体、以及嵌入式实体。同时，终端将天车系统中实体对象的三维模型文件加载进虚拟空间中。
其中，虚拟天车系统相应的数字化对象的示意图如图9所示，天车系统涉及的元素包括轨道、只包含控制程序的车辆管理程序、悬挂小车、充电系统等，其中，如图10所示，对于实体对象，终端创建相应的三维模型文件，对于生产控制程序，终端创建相应的镜像文件。
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；
加载传感器仿真程序，以生成传感器仿真实体；
在进行虚拟调试时，通过车辆管理实体向小车控制实体发送小车任务；
通过小车控制实体将小车任务转换为运动请求，并向模型驱动实体发送运动请求；
通过模型驱动实体根据运动请求，在虚拟空间中移动指定悬挂小车的数字化对象，并获得虚拟空间反馈的数字化对象的坐标，向传感器仿真实体发送坐标，以进行传感器仿真，得到传感器数据；
通过传感器仿真实体向嵌入式实体发送传感器数据，以通过嵌入式实体解析得到坐标信息；
通过嵌入式实体向小车控制实体发送坐标信息；
通过小车控制实体生成携带有坐标信息的小车信息，并向车辆管理实体发送小车信息；
若悬挂小车的数字化对象当前的坐标出现错误，如图8中bug处，通过车辆管理实体会生成错误任务，并向小车控制实体发送错误任务；
通过小车控制实体向模型驱动实体发送错误运动请求；
通过模型驱动实体在虚拟空间中移动相应的数字化对象至错误位置，获得虚拟空间反馈的碰撞结果，并抛出异常，此时，在虚拟空间中通过渲染驱动程序相应的数字化对象显示车辆碰撞画面。
其中，在出现异常的情况下，终端根据预先设置的调试目的，可以选择封存当前调试状态，以分析异常原因，并在下一次虚拟调试时，重启新的调试流程。
本实施例中，通过配置文件中的工作流程，调用各镜像程序，在非共享环境中生成程序实体，天车系统正常运行时的流程，悬挂小车可按流程执行任务不会出错，而当调度系统出现问题，导致产生错误任务时，工程师无法及时获取错误信息，因而无法干预系统运行，整套系统会继续运行，而当车辆执行了错误任务后，若与其他车辆或设备发生碰撞，碰撞的结果会显示在三维场景中，并返回错误信息，则工程师可根据返回的信息查看问题，由于是在虚拟系统中进行调试，避免了实际的损失。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的生产系统虚拟调试方法的生产系统虚拟调试装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个生产系统虚拟调试装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于生产系统虚拟调试方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试装置，包括：数字化对象获取模块10、数字化对象加载模块20、生产系统调试模块30和异常消息返回模块40，其中：
数字化对象获取模块10，用于将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象。
数字化对象加载模块20，用于按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；实体对象包括可运动对象。
生产系统调试模块30，用于在调试过程中通过模型驱动程序驱动可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试。
异常消息返回模块40，用于在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息。
在一个实施例中，数字化对象获取模块20包括：模型文件创建单元、文件地址生成单元和数字化对象创建单元，其中：
模型文件创建单元，用于针对实体对象，创建相应的三维模型文件。
文件地址生成单元，用于将三维模型文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取三维模型文件的三维文件地址。
数字化对象创建单元，用于创建与三维文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
在一个实施例中，数字化对象获取模块20包括：模型文件创建单元、文件地址生成单元和数字化对象创建单元，其中：
模型文件创建单元，用于针对生产控制程序，将生产控制程序和程序运行环境进行整合，获得镜像文件。
文件地址生成单元，用于将镜像文件存储至存储设备，并生成用于从存储设备中获取镜像文件的镜像文件地址。
数字化对象创建单元，用于创建与镜像文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
在一个实施例中，生产系统调试模块30还用于基于模型驱动程序相应的数字化对象进行模拟运行，以使得可运动对象在模型驱动程序的驱动下，在虚拟空间中仿真运动。
在一个实施例中，生产控制程序包括用于控制可运动对象的上位控制程序；生产系统调试模块30还用于还用于加载可运动对象的传感器仿真程序相应的数字化对象；基于传感器仿真程序相应的数字化对象进行模拟运行，获得可运动对象在虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态；基于上位控制程序相应的数字化对象进行模拟运行，以通过上位控制程序和运动状态对可运动对象进行控制。
在一个实施例中，生产系统调试模块30还用于在生产系统中的传感器为串口通讯的情况下，传感器仿真程序及上位控制程序整合在同一镜像文件中，相应的镜像文件中还包括预先创建的虚拟串口；虚拟串口用于实现传感器仿真程序与上位控制程序之间的虚拟串口通讯。
在一个实施例中，数字化对象加载模块20包括：功能确定单元、地址确定单元和文件运行单元，其中：
功能确定单元，用于加载各生产控制程序相应的数字化对象，并根据加载结果获取相应的工作流配置文件，工作流配置文件包括不同生产控制程序之间的先后调用顺序以及生产控制程序相应的镜像文件地址。
地址确定单元，用于基于各生产控制程序相应的镜像文件地址，在各生产控制程序相应的非共享运行环境中，生成各生产控制程序相应的运行实体。
虚拟调试单元，用于基于各生产控制程序相应的运行实体和不同生产控制程序之间的先后调用顺序，对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试。
在一个实施例中，虚拟调试的调试目标为至少一个可运动对象的运动过程，各生产控制程序相应的运行实体包括运动管理实体、对象控制实体、以及嵌入式实体；相应地，生产系统调试模块30还用于加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；加载传感器仿真程序，以生成传感器仿真实体；通过运动管理实体，向对象控制实体发送当前运动任务；通过对象控制实体，将当前运动任务转化为模型运动请求，并向模型驱动实体发送模型运动请求；通过模型驱动实体，按照模型运动请求，在虚拟空间中移动可运动对象的数字化对象，获得基于虚拟空间反馈的可运动对象的运动结果，并向传感器仿真实体发送运动结果；通过传感器仿真实体，向嵌入式实体发送运动结果；通过嵌入式实体，对运动结果进行解析，获得当前坐标，向对象控制实体发送当前坐标；通过对象控制实体，向运动管理实体发送携带有当前坐标的对象信息；通过运动管理实体和对象信息，生成下一运动任务；将下一运动任务作为当前运动任务，返回通过运动管理实体，向对象控制实体发送当前运动任务的步骤并继续执行，并在获得异常运动结果的情况下，抛出异常。
在一个实施例中，虚拟调试的调试目标为可运动对象的操作过程，各生产控制程序相应的运行实体包括上位机实体和对象控制实体；相应地，生产系统调试模块30还用于加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；通过上位机实体，向对象控制实体发送操作任务；通过对象控制实体，将操作任务转化为模型操作请求，并向模型驱动实体发送模型操作请求；通过模型驱动实体，按照模型操作请求，在虚拟空间中控制可运动对象执行相应操作，获得基于虚拟空间反馈的可运动对象的操作结果；在操作结果为异常的情况下，抛出异常。
在一个实施例中，异常的情况包括可运动对象的运动状态为出现异常，异常消息返回模块40还用于在可运动对象的运动状态出现异常的情况下，将当前运行的生产控制程序相应的数字化对象，确定为出现异常的数字化对象；获取出现异常的数字化对象的运行记录信息，并返回运行记录信息。
上述生产系统虚拟调试装置中的各个模块可全部通过软件来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种生产系统虚拟调试方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（MagnetoresistiveRandom Access Memory，MRAM）等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（StaticRandom Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，包括生产系统中涉及的生产元素以及用于辅助生产系统运行的模型驱动程序；所述生产系统中涉及的生产元素可划分为实体对象与生产控制程序；
将所述生产元素映射为相应的数字化对象，并基于所述模型驱动程序加载相应的数字化对象；
按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；所述实体对象包括可运动对象；
在调试过程中通过所述模型驱动程序驱动所述可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对所述生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；
在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，所述异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息；
其中，所述通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对所述生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试，包括：
加载各生产控制程序相应的数字化对象，并根据加载结果获取相应的工作流配置文件，所述工作流配置文件包括不同生产控制程序之间的先后调用顺序以及生产控制程序相应的镜像文件地址；
基于各生产控制程序相应的镜像文件地址，在各生产控制程序相应的非共享运行环境中，生成各生产控制程序相应的运行实体；
基于各生产控制程序相应的运行实体和不同生产控制程序之间的先后调用顺序，对所述生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；
虚拟调试的调试目标为至少一个可运动对象的运动过程，各生产控制程序相应的运行实体包括运动管理实体、对象控制实体、以及嵌入式实体；相应地，所述生产系统虚拟调试方法还包括：
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；
加载传感器仿真程序，以生成传感器仿真实体；
通过所述运动管理实体，向所述对象控制实体发送当前运动任务；
通过所述对象控制实体，将所述当前运动任务转化为模型运动请求，并向模型驱动实体发送所述模型运动请求；
通过所述模型驱动实体，按照所述模型运动请求，在所述虚拟空间中移动所述可运动对象的数字化对象，获得基于所述虚拟空间反馈的可运动对象的运动结果，并向所述传感器仿真实体发送所述运动结果；
通过所述传感器仿真实体，向所述嵌入式实体发送所述运动结果；
通过所述嵌入式实体，对所述运动结果进行解析，获得当前坐标，向所述对象控制实体发送所述当前坐标；
通过所述对象控制实体，向所述运动管理实体发送携带有所述当前坐标的对象信息；
通过所述运动管理实体和所述对象信息，生成下一运动任务；
将下一运动任务作为当前运动任务，返回所述通过所述运动管理实体，向所述对象控制实体发送当前运动任务的步骤并继续执行，并在获得异常运动结果的情况下，抛出异常。
2.根据权利要求1所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，所述虚拟空间为三维模拟空间；所述将所述生产元素映射为相应的数字化对象，包括：
针对所述实体对象，创建相应的三维模型文件；
将所述三维模型文件存储至存储设备，并生成用于从所述存储设备中获取所述三维模型文件的三维文件地址；
创建与所述三维文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
3.根据权利要求1所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，所述将所述生产元素映射为相应的数字化对象，包括：
针对所述生产控制程序，将所述生产控制程序和程序运行环境进行整合，获得镜像文件；
将所述镜像文件存储至存储设备，并生成用于从所述存储设备中获取所述镜像文件的镜像文件地址；
创建与所述镜像文件地址之间具有映射关系的数字化对象。
4.根据权利要求1所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，所述在调试过程中通过所述模型驱动程序驱动所述可运动对象在虚拟空间中进行运动，包括：
基于所述模型驱动程序相应的数字化对象进行模拟运行，以使得所述可运动对象在模型驱动程序的驱动下，在所述虚拟空间中仿真运动。
5.根据权利要求4所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，所述生产控制程序包括用于控制所述可运动对象的上位控制程序；所述生产系统虚拟调试方法还包括：
加载所述可运动对象的传感器仿真程序相应的数字化对象；
基于所述传感器仿真程序相应的数字化对象进行模拟运行，获得所述可运动对象在所述虚拟空间中仿真运动时所产生的运动状态；基于所述上位控制程序相应的数字化对象进行模拟运行，以通过所述上位控制程序和所述运动状态对所述可运动对象进行控制。
6.根据权利要求5所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，在所述生产系统中的传感器为串口通讯的情况下，传感器仿真程序及上位控制程序整合在同一镜像文件中，相应的镜像文件中还包括预先创建的虚拟串口；所述虚拟串口用于实现所述传感器仿真程序与所述上位控制程序之间的虚拟串口通讯。
7.根据权利要求1所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，虚拟调试的调试目标为可运动对象的操作过程，各生产控制程序相应的运行实体包括上位机实体和对象控制实体；相应地，所述生产系统虚拟调试方法还包括：
加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；
通过所述上位机实体，向所述对象控制实体发送操作任务；
通过所述对象控制实体，将所述操作任务转化为模型操作请求，并向模型驱动实体发送所述模型操作请求；
通过所述模型驱动实体，按照所述模型操作请求，在所述虚拟空间中控制所述可运动对象执行相应操作，获得基于所述虚拟空间反馈的可运动对象的操作结果；
在所述操作结果为异常的情况下，抛出异常。
8.根据权利要求1所述的生产系统虚拟调试方法，其特征在于，所述异常的情况包括所述可运动对象的运动状态为出现异常；所述返回异常消息，包括：
在所述可运动对象的运动状态出现异常的情况下，将当前运行的生产控制程序相应的数字化对象，确定为出现异常的数字化对象；
获取所述出现异常的数字化对象的运行记录信息，并返回所述运行记录信息。
9.一种半导体生产制造的生产系统虚拟调试装置，其特征在于，所述装置包括：
数字化对象获取模块，用于将生产元素映射为相应的数字化对象，并基于模型驱动程序加载相应的数字化对象；
数字化对象加载模块，用于按照生产系统的工作流程，在虚拟空间中加载实体对象相应的数字化对象；所述实体对象包括可运动对象；
生产系统调试模块，用于在调试过程中通过所述模型驱动程序驱动所述可运动对象在虚拟空间中进行运动，通过在相应的非共享运行环境中运行相应的生产控制程序的数字化对象，以对所述生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；
异常消息返回模块，用于在虚拟调试的过程中出现异常的情况下，返回异常消息，所述异常消息携带有出现异常的数字化对象的运行记录信息；
其中，数字化对象加载模块包括：功能确定单元、地址确定单元和文件运行单元，其中：
功能确定单元，用于加载各生产控制程序相应的数字化对象，并根据加载结果获取相应的工作流配置文件，工作流配置文件包括不同生产控制程序之间的先后调用顺序以及生产控制程序相应的镜像文件地址；
地址确定单元，用于基于各生产控制程序相应的镜像文件地址，在各生产控制程序相应的非共享运行环境中，生成各生产控制程序相应的运行实体；
虚拟调试单元，用于基于各生产控制程序相应的运行实体和不同生产控制程序之间的先后调用顺序，对生产系统中涉及的数字化对象进行虚拟调试；
虚拟调试的调试目标为至少一个可运动对象的运动过程，各生产控制程序相应的运行实体包括运动管理实体、对象控制实体、以及嵌入式实体；生产系统调试模块还用于加载模型驱动程序，以生成模型驱动实体；加载传感器仿真程序，以生成传感器仿真实体；通过所述运动管理实体，向所述对象控制实体发送当前运动任务；通过所述对象控制实体，将所述当前运动任务转化为模型运动请求，并向模型驱动实体发送所述模型运动请求；通过所述模型驱动实体，按照所述模型运动请求，在所述虚拟空间中移动所述可运动对象的数字化对象，获得基于所述虚拟空间反馈的可运动对象的运动结果，并向所述传感器仿真实体发送所述运动结果；通过所述传感器仿真实体，向所述嵌入式实体发送所述运动结果；通过所述嵌入式实体，对所述运动结果进行解析，获得当前坐标，向所述对象控制实体发送所述当前坐标；通过所述对象控制实体，向所述运动管理实体发送携带有所述当前坐标的对象信息；通过所述运动管理实体和所述对象信息，生成下一运动任务；将下一运动任务作为当前运动任务，返回所述通过所述运动管理实体，向所述对象控制实体发送当前运动任务的步骤并继续执行，并在获得异常运动结果的情况下，抛出异常。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的生产系统虚拟调试方法的步骤。
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