CN1230267A - 用于可再入生产线加工的调度系统和调度方法 - Google Patents
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Abstract
一种多产品可再入生产线的调度方法和设备包括步骤:为放在某个工作台(22)处的某缓冲区(24)内的多个未完成产品中的每个未完成产品存储时间测定变量;为该缓冲区存储代表完成同类的未完成产品的尚须时间的时间测定变量,计算已存储的每个未完成产品的时间测定变量和已存储的缓冲区的时间测定变量之间的差以便为每个未完成产品生成闲滞变量(90);通过把每个未完成产品的闲滞变量和已经经过该工作台的相同产品类型的所有未完成产品的闲滞变量进行比较归一化闲滞变量以便为每个未完成产品生成选择变量;比较各选择变量(84)以选取一个供在该工作台处加工的未完成产品;并且加工该选取的未完成产品。
Description
本发明是在由美国国家科学基金会授予的合同ECS-9405371、美国陆军研究局授予的DAAH04-95-1-0090以及电子业务联合计划(Joint Services Electronics Program)授予的合同N00014-96-1-0129下经美国政府赞助进行的。美国政府对本发明拥有一定的权利。
本发明涉及用于在采用可再入生产线加工的系统中调度未完成产品的系统和方法。具体地,本发明涉及一种调度系统和方法,该调度系统和方法使用最小闲滞(slack)策略以便在采用可再入生产线加工的系统中确定未完成产品的竞争优先权。
大多数人可能熟悉采用流水线车间加工的大量生产系统。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线运送未完成产品,在每个工作台处,完成一道制造产品的不同工序。例如,在采用流水线车间加工的汽车厂中,沿安装发动机的第一工作台、安装驱动链的第二工作台以及安装轴的第三工作台等等传送汽车的底盘。理论上,未完成产品沿装配线从头到尾行进期间只访问各个工作台一次。
大多数人可能不熟悉采用第二种加工类型即所谓的可再入生产线加工的大量生产系统。在采用可再入生产线加工的生产系统中,沿着工作台线传送未完成产品,但未完成产品沿着生产线行进时有可能数次访问同一个工作台。在半导体工业中,普遍采用可再入生产线加工,其中以批量晶片为形式的未完成产品可经历数次清洗、氧化、沉积、喷涂金属、蚀刻、离子注入以及脱模等工序,直至完成半导体产品。
图1示出一种采用可再入生产线加工的简化多产品型生产或制造系统10。在系统10中,利用五个工作台12a、12b、12c、12d、12e制造二种产品类型A和B。每台工作台12最多具有六个缓冲区14,不同完成状态下的产品被放在缓冲区14中以供在工作台12上加工。例如,沿着最上面的可再入生产线制造的产品类型A在完成并从系统10退出之前,访问工作台12a和12b三次以及工作台12c二次。典型地,在工业条件下,采用可再入生产线加工的多种产品型制造系统可利用三十台到一百台工作台制造十多种产品,每种产品需要数百次加工工序。
如可从图1中看出,在制造系统运行期间的任何特定时刻,工作台12a、12b、12c、12d、及12e处的缓冲区可含有二种产品不同完成阶段下的各式各样的未完成产品。然而,各工作台12处的资源不是无限的,只是有限的。如果每台工作台12具有有限的资源,在某给定的时刻,在各工作台12处只能加工一个缓冲区14中的一个未完成产品。从而,各未完成产品必须竞争各工作台12处的有限资源。
由于工作台资源的有限特性以及二种类型产品的未完成产品之间对这些资源的竞争,这些缓冲区14中的未完成产品或晶片块为等待能得到工作台12消耗掉整个制造时间中的相当大的一部分时间。这样,利用可再入生产线加工制造一类产品所需的时间明显地大于对该给定类型的产品沿着该可再入生产线的各个工作台12的加工时间的总和。在工业条件下,一件未完成产品制造中在缓冲区14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(cycle)时间。与其相比,把为完成该产品在每个不同的工作台12中每道工序期间的产品加工时间的和称为其理论生产周期时间。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,在半导体制造工业界存在着巨大的相对于理论产品生产周期时间减少平均产品生产周期时间的动机。一座现有技术的制造厂的成本约为十亿美元。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目的这一事实上)。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、减少用于维护加工工作的无利润资本、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导致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中的方差二方面的减少。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%。
半导体工业界已作出几种尝试,以便减少采用可再入生产线加工的制造系统的平均生产周期时间以及生产周期时间方差。最初,Wein建议,对于采用可再入生产线加工的单种产品制造系统,通过控制该制造系统中对晶片块的释放,而不是通过调度在某给定工作台处各缓冲区中等待的各晶片块的加工,可以减少以标准FIFO(先进先出)策略为基准的平均生产周期时间以及生产周期时间方差。参见:Lawrence Wein,“半导体晶片制造的调度”,IEEE Transactions on SemiconductorManufacturing,PP.115-130(Aug.1988)。在此之后,Lu、Ramaswamy以及Kumar提出,尽管释放控制策略可能是有帮助的,对各工作台处的晶片块的调度控制可造成平均生产周期时间上以及生产周期时间方差上的大得多的减少。参见:Steve Lu,Deepu Ramaswamy,P.R.Rumar,“半导体制造厂中减少生产周期时间的均值以及方差的有效调度策略”,IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing,PP.374-388(Aug.1994)。
由Lu、Ramaswamy以及Kumar开发的方法被称作起伏平滑策略法,它还被称作最小闲滞策略法的子类。作为这二种策略法的一个示例,设想一个单种产品可再入生产线,其中在某工作台变为自由可加工一块晶片之前多个晶片块在多个缓冲区中等待。利用最小闲滞策略法,每块晶片伴有一个第一实数,每个缓冲区伴有一个第二实数,把第一实数和第二实数之间的差定义成每块晶片的闲滞。根据该策略法,工作台上下个要加工的晶片块将选择带有最小闲滞值的晶片块。
根据起伏平滑策略法,对每块晶片和每个缓冲区所伴有的实数作出特别选择。例如,Lu、Ramaswamy以及Kumar说明一种起伏平滑策略法,在其中通过把第一实数设定成晶片块对系统的到达时间(即晶片块的释放时间),并且通过使第二实数为位于某给定缓冲区中某晶片块的尚须生产周期时间估计,而减小生产周期时间的方差。Lu、Ramaswamy以及Kumar还说明另一种用于减小平均生产周期时间的起伏平滑策略法,在其中第一实数是晶片块的释放号除以该类产品的平均释放率的商数,而第二实数是位于某给定缓冲区的某晶片块的剩余生产周期时间估计。
Lu、Ramaswamy以及Kumar的调度策略法的一个缺点是该方法限于单类产品制造系统。Lu、Ramaswamy以及Kumar的调度策略法的另一个缺点是应用该方法需要开发该制造系统或该厂的精巧仿真模型,并且在把结果传送到所涉及的制造系统之前需要在该仿真模型进行该调度方法的反复迭演。作为需要所涉及系统的模型的另一个后果是,Lu、Ramaswamy以及Kumar的方法对于仿真模型和实际制造系统之间的差异是特别敏感的,并且不容易适应制造系统中的改变。
在1995年,Sohl和Kumar试图把Lu、Ramaswamy以及Kumar的调度策略法扩展到多类产品制造系统中。请参见,David Sohl和P.K.Kumar,“用于多加工流制造厂的起伏平滑调度策略”,InternationalElectronics Manufacturing Technology Symposium,Austin,Texas,U.S.A(Oct.1995)。Sohl和Kumar提出,通过推导对闲滞的一种定义扩展Lu、Ramaswamy以及Kumar的起伏平滑策略,该定义采用一个标定因子以及一项平移以调节不同产品类型的不同产品的闲滞值,从而可以进行直接比较。
Sohl和Kumar的调度策略法具有几个缺点。首先,Sohl和Kumar的方法仍旧需要准备制造厂的精确仿真模型,而建模过去是并且现在依然是一项昂贵的任务。Sohl和Kumar的方法也需要在把结果应用到涉及到的制造系统之前对该仿真模型进行该调度方法的反复迭演。此外,Sohl和Kumar的方法需要对标定因子及平移作出某些可接收值的初始猜测,并且然后只对这些初步猜测作出有限的探查。而且,Sohl和Kumar承认该方法中存在不稳定性,对于某些仿真模型该调度策略法是不收敛的,代之变成不稳定的振荡。对于许多生产系统,该方法不能同时减小所有产品的生产周期时间。
在本发明的一个方面中,提供一种在可再入生产线中的某工作台处加工多个未完成产品的调度方法,这些多个未完成产品的每个安置在该工作台的一个缓冲区中并且可加工成多种产品类型中的一种,该调度方法包括步骤:为多个未完成产品中的每一个产品存储代表着多个未完成产品中的每个产品进入该可再入生产线的时间测定变量,并且为缓冲区存储代表着放入该缓冲区的该产品类型的未完成产品完成前的尚须加工时间的时间测定变量。该方法还包括计算多个未完成产品中的各个产品的存储的时间测定变量和在其中放着多个未完成产品中的各个产品的缓冲区的存储的时间测定变量之间的差异,以便为多个未完成产品中的每个产品生成一个闲滞变量。根据该方法,通过把多个未完成产品中的每个产品的闲滞变量和多个未完成产品中的所有已经通过该工作台的产品类型的未完成产品的各闲滞变量进行比较,为多个未完成产品中的每个产品生成一个选择变量,从而为多个未完成产品中的每个产品归一化闲滞变量。并且根据该方法,对多个未完成产品比较选择变量以选择多个未完成产品的一个以用于在该工作台上加工,并且对比较选择变量步骤中选出的多个未完成产品中的一个进行加工。
在本发明的另一个方面中,提供一种用于在可再入生产线的某工作台处调度多个未完成产品的加工的设备,这些多个未完成产品的每个产品放在该工作台的某缓冲区中并且能加工成多种产品类型中的一种产品,该设备包括一种为多个未完成产品中的每个产品存储代表着多个未完成产品中的每个产品进入该可再入生产线的时间测定变量的机制,以及一种为缓冲区存储代表着放入该缓冲区的该产品类型的未完成产品完成前的尚须加工时间的时间测定变量的机制。并且还提供一种用于计算多个未完成产品中的各个产品的存储时间测定变量和其中放着多个未完成产品中的各个产品的缓冲区的存储的时间测定变量之间的差异以便为多个未完成产品中的每个产品生成一个闲滞变量的机制。该设备还包括一种机制,其通过把多个未完成产品的每个产品的闲滞变量和多个未完成产品中的所有已经通过该工作台的产品类型的未完成产品的各闲滞变量进行比较,为多个未完成产品中的每个产品生成一个选择变量,从而为多个未完成产品中的每个产品归一化闲滞变量,该设备还包括一种机制,用于比较多个未完成产品的选择变量以便选出多个未完成产品中的一个供在该工作台上加工。
本发明可提供一种调度方法,该方法可在任何时刻以任何一组该系统的初始起动条件应用于多种产品型的生产或制造系统中。
本发明可提供一种调度方法,该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。
本发明可提供一种调度方法,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。
本发明可提供一种调度方法,该方法是稳定的、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。
本发明可提供一种调度方法,该方法同时改善与标准FIFO策略有关的平均生产周期时间以及生产周期时间的标准离差。
图1是采用可再入生产线加工的生产系统的方块图,其中不同完成阶段下的不同产品类型的未完成产品在多个工作台处竞争有限的资源,例如加工时间;
图2是采用可再入生产线加工的生产系统的方块图,在其中通过本发明的调度方法控制在各工作台处等待的未完成产品的加工调度;
图3是一个流程图,表示一种产品类型,例如晶片块的未完成产品的移动,如其沿着可再入生产线行进;
图4是一种程序的流程图,该程序用于调度从不同产品类型的多个不同未完成产品中对某单个未完成产品的选择,这些多个不同的未完成产品在某工作台处竞争该工作台的有限资源;以及
图5是一个例行程序的流程图,该例行程序计算竞争工作台的有限资源的各未完成产品所伴随的选择变量,该例行程序和图4中所示的程序一起使用。
根据本发明的一种实施方式,提供一种用于调度多个工作台中的一个处各未完成产品或各晶片块的加工的方法,每块晶片代表由采用可再入生产线加工的生产或制造系统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未完成产品。该方法利用自适应归一化闲滞策略法,以便为在多个工作台中的一个处等待加工的各个晶片块生成选择变量。该方法选取具有最小选择变量的晶片块供在该工作台处加工。
具体地,一旦接收到可使用某工作台的通知,该方法优选地读出一个变量,该变量代表伴随着各种可加工晶片块的时间测定,例如该晶片块到达该系统的时间,把该变量和一个时间估计值进行比较,该估计值是加工缓冲区中的该晶片块一直到其完成为一种产品类型中的一个产品还需要的时间。晶片块的该比较结果值,亦称为闲滞,被归一化,以便生成每个晶片块的可用于在不同产品类型的不同晶片块之间进行比较的选择变量。具体地,通过取闲滞和该类产品的平均闲滞值之间的差,然后再除以该类产品的闲滞值的标准离差,使闲滞归一化。接着比较该工作台处的各晶片块的归一化闲滞值或选择变量,并且选取伴有最小选择变量的晶片块供加工。
此外,最好随着根据该调度方法对每个晶片块排优先次序,更新每种产品类型的以及每个缓冲区的变量(例如平均闲滞值)。此外,为完成某产品时,即当某晶片块彻底通过该制造系统时,还可以更新各种产品类型的以及各个缓冲区的估计完成时间值。从而,该方法最佳地适应于生产系统实际性能中的各种改变。
先参照图2,系统20示成包括四个按照可再入生产线加工的工作台22a、22b、22c和22d。每个工作台22具有一些缓冲区24,晶片块26在得到有关的工作台22之前放在缓冲区中等待加工。系统20还包括一台计算机28,后者接收有关缓冲区24、晶片块26和工作台22的数据并向各个工作台22发送加工命令。
每块晶片26最好具有一个唯一标识码30,可向计算机28输入该标识码以使计算机28辨别晶片26。标识码30允许计算机28在任何时候弄清晶片块26在系统20内的各缓冲区24中的位置。码30还允许把计算机28的晶片块存储器32内的一系列存储单元和晶片块26关联起来。
标识码30可以为机器可读的形式,例如为条形码。替代地,码30可以为人可读的形式,例如一串呈现于附着在晶片块26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30为机器可读的形式,每个缓冲区24最好带有一个相关的输入装置34,它可用于把标识码30输入到计算机28的晶片块存储器32中。若标识码30为人可读的形式,可在每个工作台22安装一个输入装置,例如键盘,用于把每块晶片26的标识码输入到晶片块存储器32中。
如前面所述,计算机28包括在其中存储所有有关各块晶片26的信息的晶片块存储器32,这些信息包括各块晶片26的唯一标识码30以及晶片块26的所有伴随的晶片块变量。计算机还包括一个存储器36,用于存储各缓冲区的唯一标识码(未示出)以及所有有关缓冲区24的缓冲区变量。此外,计算机包括一个存储器38,用于存储按整体代表系统20的各变量。
中央处理机(CPU)40和存储器32、36、38连接。CPU40响应从输入装置34和工作台22接收数据把数据存储到存储器32、36、38。CPU40还响应来自实现本发明的方法的某程序的调用读出存储器32、36、38中存储的数据。此外,CPU40根据本发明的程序处理从存储器32、36、38读出的数据,并且向各工作台22发出关于要在某可使用的工作台22处加工那个缓冲区24中的那个晶片块26的加工命令。
通过利用诸如阴极射线管或液晶显示器的视频显示设备44可把加工命令传送给工作台22处的操作员。一旦接收到视频显示设备44上显示的加工命令,操作员把选择为要加工的晶片块移到工作台22上。若工作台22是全自动的,如业内的技术人员所周知的那样,可把CPU40向可使用的工作台22发送的加工命令直接传送到自动装料机或机器人上,从而自动装料机把选择成用于加工的晶片块26从缓冲区24移动到工作台22上。
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的对晶片块26e的移动控制。图3的系统流程图表示晶片块26e从它在图2左侧的工作台22a处进入系统20的时刻,到它或者通过图2右侧处的工作台22c或22d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22,在框46通过使用输入装置34e把晶片块26e的唯一标识码30e读入到计算机28中。框48运行为在晶片块存储器32中赋值一对和晶片块26e相关的晶片块变量。第一晶片块变量αw是一个实数,代表晶片块26e到达系统20的时间,最好把该变量设成等于晶片块26e(以下用w表示)在工作台22a处进入系统20的时间。第二晶片块变量nw是一个实数,它代表晶片块26e相对于其它已经通过、正在通过、将要通过系统20的相同产品类型的晶片块26(以下用P表示)进入系统20的顺序。参照第一系统变量np计算第二晶片块变量,np等于已经进入系统20的相同产品类型的晶片块26的数量。第二晶片块变量nw设定为等于np的前值加1,以表明晶片块26e进入系统20。
尽管未在图3中示出,在系统20中的加工期间,可能需要分解晶片块26和合并晶片块26。在分解晶片块26的情况,结果的晶片块,例如26’和26”,最好从其父代晶片块26继承晶片块变量和缓冲区变量,例如把αw’和αw”设定为等于父代晶片块26的αw,并把nw’和nw”设定为等于父代晶片块26的nw。另外,把后面更详细解释的第二系统变量dp减去1,以反映系统20中存在的晶片块26的数量增加。在合并晶片块26的情况下,结果的晶片块26最好从父代晶片块例如最早释放的26’和26”继承晶片块变量和缓冲区变量。另外,系统变量dp加1,以反映系统20中存在的晶片块数量的减少。
在框50把晶片块26e发送到为把晶片块26e加工成某特定产品(例如存储器、微处理器或ASIC)所需的第一工作台22a的某缓冲区24e处。接着框52运行成在缓冲区存储器36中为晶片块26e所发送到的缓冲区24e分配四个变量。对缓冲区24e分配第一缓冲区变量αb,w,它是一个实数,代表晶片块26e到达缓冲区24e(以下用b表示)的时间,最好把它设定成等于晶片块26e进入缓冲区24e的时间。代表某特定产品类型的晶片块26到达缓冲区24e的平均到达率的第二缓冲区变量是按照下述方程(式1)赋值的:
λp,b=[1/λp,b(前值))+(1/rλ,p)(αb,w-tp,b-(1/λp,b(前值))]-1
其中λp,b=缓冲区b处产品类型p的晶片块的平均到达率;
λp,b(前值)=平均到达率的前值;
rλ,b=疏忽变量,用于在计算平均到达率现值中酌减平均到达率
前值;
αb,w=缓冲区b处产品类型p的晶片块w的到达时间;以及
tb,w=产品类型p的前一个晶片块到达缓冲区b的时间。(虽然在本发明的最佳实施方式中计算λp,b以及其它晶片块和系统变量时最好采用指数去加权平均值,可以替代地利用简单平均值、某窗口内的平均值或某其它统计平滑方法计算这些变量。)所指定的第三个缓冲区变量rλ,p如上面所述用于在计算平均到达率时酌减平均到达率的前值。根据下述方程(式2)更新第三实数值变量:
rλ,p=(θp×rλ,p(前值))+1
其中rλ,p=疏忽变量;以及
θp=用于酌降疏忽变量前值的标量;以及
rλ,p(前值)=疏忽变量的前值。用于酌减疏忽变量的标量θp范围可从0到1,但优选地设为1或接近于1,或者最好把疏忽变量的半衰期设置成与用于该类产品和缓冲区的系统变化周期一致。接着把代表产品类型P的晶片块的前次到达时间的值为实数的第四变量tp,b设定成等于当前时间。
若如在框54处判定工作台22a未准备好开始加工或者已经加工一个不同的晶片块26那样,通过返回到框54在能得到工作台22a之前暂停对晶片块26e的进一步加工。若如判定框54处所确定工作台22a是空闲的并且准备好开始加工,则判定框56确定晶片块26e是否条件上是可在工作台22a上加工的,或者是否存在其它已预先指定为迅速接收加工的晶片块26。例如,可能需要在加工所有其它的晶片块之前在某给定工作台22上加工所有“热的”晶片块。类似地,有可能需要迅速处理好所有不需要改变工作台22上的安装的晶片块,或者迅速处理好所有只需要操作员的最少检验的晶片块。若在框56处确定晶片块26e条件上是不可加工的,则通过返回到框54在将来能得到工作台22a之前暂停对晶片块26e的加工。
若晶片块26e在框56处位于确定为条件上可加工的一组晶片块之中,则在框58计算晶片块26e的选择变量。若在框60确定晶片块26e的选择变量不是先前在框56所确定的那些条件上可在工作台22a处加工的晶片块之中的最小选择变量,则通过返回到框54在将来能得到工作台22a之前暂停对晶片块26e的加工。若在框60确定与那些先前在框56所确定的条件上可在工作台22a处加工的晶片块相比晶片块26e的选择变量是最小的选择变量,则把晶片块26e送到工作台22a供在框62加工。
在完成对晶片块26e的加工后,在框64判定晶片块26e是否满足作为某特定产品类型对其提出的质量标准,或者是否应该废弃晶片块26e。若在框64确定晶片块26e不满足该特定产品类型的质量标准,即,应该废弃晶片块26e,则在框66把代表退出系统20的某给定产品的晶片块26的数量的第二整数值系统变量dp递增1,以表示晶片块26e从系统中除去。在框68,从晶片块存储器32和缓冲区存储器36中删除和废品晶片块26e有关的晶片块变量dw、nw及αb,w。
若在加工后框64中的判定是晶片块26e满足其产品种类的质量标准并且不应废弃它,则在框70进一步判定晶片块26e是否已经全部经过该产品类型的可再入生产线。若框70指示晶片块26e尚未完成,则在框72晶片块26e移动到下个工作台22b的下个缓冲区24f处。下个缓冲区24f不必必须是制造晶片块26的可再入生产线中的那一个缓冲区,因为可能根据质量观点需要从晶片块26除掉几层,并经过可再入生产线中的数个上游工作台22的再加工然后才允许在可再入生产线的下游中加工晶片块26。在框74对与晶片块26e相关的在可再入加工线中的下个工作台22b的缓冲区24f处的各变量赋值。通过返回框54在下个工作台22b变为可使用前暂停对晶片块26e的加工。
若框70确定对晶片块26e最终形式的制造已完成,即晶片块26e代表制成品,则在框76对第二系统变量dp递增1,以表示晶片块26e脱离本系统20。另外,对代表该产品的可再入生产线中的各类产品及各缓冲区的估计尚须生产周期时间的实数型第三系统sp,b按下述方程(式3)修正:
ζp,b=ζp,b(前值)+(1/rζ,p)(t-αb,w-ζp,b(前值))
其中ζp,b=对缓冲区b和产品类型p的估计剩余生产周期时间;
ζp,b(前值)=估计生产周期时间的前值;1
rζ,p=用于在计算估计生产周期时间的现值时酌减估计生产
周期时间的前值的疏忽变量;
t=当前时间;以及
αb,w=晶片块到达缓冲区b的时间。
1不论何时最初把该方法应用于所考虑的制造系统,最好把该变量设定为等于产品类型p在该缓冲区b后面的所有可再入生产线的工作台中所有工序中的加工时间和。最后,以和更新计算平均到达时间中所使用的疏忽变量相同的方式为每个缓冲区更新实数值疏忽变量rζ,p。此外,在框68删除和晶片块26e以及前面的缓冲区24相关的变量αw、nw、αb,w。
现参照图4考察晶片块选择处理。图中的流程图表示用于计算与每个晶片块26相关的选择变量(图3中的框58)和用于进行下一步要在工作台22上加工(图3中的框62)的晶片块26的选择(图3中的框60)的控制程序的操作。框78运行成确定工作台22是否可使用,即,工作台22是否空闲以便为需要加工的晶块块26服务。若在框78确定工作台22不能被使用,在工作台22可使用之前该程序等待。若框78确定工作台22是可使用的,则在框80进一步判定若有多个晶片块应在其它晶片块26之前先加工那一个晶片块。
一旦在框80确定那些晶片块26条件上是可在工作台22上加工的,在框82为每个条件上可加工的晶片块82计算各晶片块26独有的选择变量。在框84比较框82处生成的各个晶片块26的选择变量,并确定那个选择变量具有最小的数值。接着该程序在框86向工作台22发出加工命令,告诉操作员与框84处选取的选择变量对应的晶片块26的标识码,例如在与所涉及的工作台22对应的视频显示器44上显示标识码30或者其等同物。通过返回到判定块78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晶片块26进行图4中框82处的选择变量的计算。计算开始于框88,以从晶片块、缓冲区及系统存储器32、36及38中读出下面更详细列举的几个值。利用这些变量,在框90计算闲滞值。根据本发明,框90处所计算的闲滞可按下述方程(式4)计算:
sw=[(nw-dp)/λp,b]-ζp,b
其中sw=晶片块w的闲滞;
nw=晶片块w的释放号;
dp=相同产品类型p中退出的总数(废品或制成的晶片块);
λp,b=缓冲区b处产品类型p的平均到达率;以及
ζp,b=产品类型p从缓冲区b到可再入生产线的尾端的估计
平均时间。
替代地,框90处计算的闲滞可按照下述方程(式5)计算:
sw=αw-ζp,b-t
其中sw=晶片块w的闲滞;
αw=晶片块w进入系统的释放号;
ζp,b=产品类型p从缓冲区b到可再入生产线的尾端的估计平
均时间;以及
t=当前时间
在框92处接着归一化框90处计算出的闲滞。对框90处计算出的闲滞的归一化允许在不同产品类型的晶片块之间进行比较。这里同样存在二种归一化的选择方案,即一个缓冲区一个缓冲区地或者产品对工作台式地。二种选择方案采用通用公式(式6):
zw=[sw-μ(s)]/[σ(s)2]1/2
其中zw=晶片块w的归一化闲滞值;
sw=晶片块w的闲滞值;
μ(s)=作为缓冲区位置及产品种类的函数的闲滞值的均值;以
及
σ(s)=作为缓冲区位置及产品种类的函数的闲滞值的标准离
差。
逐个缓冲区的归一化涉及相对于各种产品类型的闲滞统计在每个缓冲区处逐个地归一化闲滞Sw。利用通过该缓冲区的每个晶片块的闲滞信息确定闲滞的均值统计以及标准离差统计。按照下述方程(式7)计算逐个缓冲区的归一化值:
zw=(sw-μp,b)/σp,b
其中zw=归一化后的闲滞变量或选择变量;
sw=产品类型p的晶片块w在缓冲区b处的闲滞值;
μp,b=产品类型p所有经过缓冲区b的晶片块的平均闲滞值;
以及
σp,b=产品类型p所有经过缓冲区b的晶片块的闲滞值的标准
离差。
每次进行归一化时对归一化闲滞值中使用的平均闲滞值以及闲滞值的标准离差进行更新。具体地,为得到闲滞值的均值以及标准离差,按照下述方程(式8a-8c)酌减闲滞值的前平均值以及闲滞值的前标准离差并且和正在进行归一化的闲滞值组合起来:
μp,b=μp,b(前值)+(1/rp,b)(sw-μp,b(前值)) [式8a]
其中μp,b=平均闲滞值;
μp,b(前值)=平均闲滞值的前值;1
rp,b=计算平均闲滞值的现值时用于酌减平均闲滞值的前值的
疏忽变量;以及
sw=产品类型p的晶片块w在缓冲区b处的闲滞值。
任何把该方法最初应用于所涉及的系统时,最好把该变量初始设为等于0。
δp,b=δp,b(前值)+(1/rp,b)(sw 2-δp,b(前值)) [式8b]
其中δp,b=经过缓冲区b的产品类型p的各晶片块w的闲滞的平方
和的均值;
δp,b(前值)=闲滞的平方和的均值的前值;
rp,b=计算闲滞平方和的均值的现值时用于酌减闲滞平方和的
均值的前值的疏忽变量;以及
sw=缓冲区b处产品类型p的晶片块w的闲滞值。
以及
σp,b=(δp,b-μp,b 2)1/2 [式8c]
其中σp,b=闲滞值的标准离差;1
δp,b=经过缓冲区b的产品类型p的各晶片块闲滞平方和的均
值;以及
μp,b=平均闲滞值、
1任何把该方法最初应用于所涉及的系统时,最好把该变量初始设为等于1。一旦计算出闲滞值的标准离差,根据和本发明的优选实施方式中更新其它疏忽变量所使用的相同方法更新疏忽变量rp,b。
产品对工作台式归一化涉及相对于某给定工作台处来自其所有缓冲区的产品类型的闲滞统计对晶片块的闲滞进行归一化。利用访问该工作台的任一缓冲区的某特定产品类型的各晶片块的闲滞信息确定样本的平均值以及标准离差统计。考虑到在产品的生产周期的整个过程中,同一块晶片有可能访问同一个工作台数次,从而同一块晶片可能数次在产品对工作台式闲滞统计上的均值以及标准离差作出贡献。产品对工作台式归一化按照下式方程(式9)计算:
zw=(sw-μp,st)/σp,st
其中zw=归一化后的闲滞变量或选择变量;
sw=缓冲区b处产品类型p的晶片块w的闲滞值;
μp,st=经过工作台st的产品类型为p的所有晶片块的平均闲滞
值;以及
σp,st=经过工作台st的产品类型为p的所有晶片块的闲滞值的
标准离差。
每次进行归一化时对归一化闲滞值中使用的平均闲滞值以及闲滞值的标准离差进行更新。具体地,为得到平均闲滞值以及闲滞值的标准离差,按照下述方程(式10a-10c)酌减平均闲滞值的前值以及闲滞值的标准离差的前值并且融合正进行归一化的闲滞值:
μp,st=μp,st(前值)+(1+rp,st)(sw-μp,st(前值)) [式10a]
其中μp,st=平均闲滞值;
μp,st(前值)=平均闲滞值的前值;1
rp,st=计算平均闲滞值的现值中用于酌减平均闲滞值的前值的
疏忽变量;
以及
sw=缓冲区b处产品类型为p的晶片块w的闲滞值。
1任何最初把该方法应用到所涉及的系统时,最好把该变量初始设
定为等于0。
δp,st=δp,st(前值)+(1/rp,st)(sw 2-δp,st(前值)) [式10b]
其中δp,st=经过工作台st的产品类型为p的各晶片块w的闲滞平方
和的均值;
δp,st(前值)=闲滞平方和的均值的前值;
rp,st=计算闲滞平方和的均值的现值时用于酌减闲滞平方和的
均值的前值的疏忽变量;以及
sw=缓冲区b处产品类型为p的晶片块w的闲滞值。
以及
σp,st=(δp,st-μp,st 2)1/2 [式10c]
其中σp,st=闲滞值的标准离差;1
δp,st=经过工作台st的产品类型为p的各晶片块w的闲滞平方
和的均值;以及
μp,st=平均闲滞值。
1任何最初把该方法应用于所涉及的系统时,最好把该变量初始
设定为等于1。
一旦计算出闲滞值的标准离差,利用和本发明的方法中更新其
它疏忽变量的相同方法更新该疏忽变量。
一旦在框92对在工作台22等待的特定晶片块26计算出归一化的闲滞牵引后,该程序在框94判定是否在工作台22处还有等待着的可加工晶片块26,例如其它要完成的闲滞计算和归一化计算。若在框94程序确定在工作台22处不能找到其它条件上可加工的晶片块26,该例行程序终止,并把产生的选择变量传送到框84(图4)并且内部地返回到框88。
虽然参照生产多种类型产品的制造系统说明了本发明方法的优选实施方式,本方法能用于生产单种类型产品的制造系统并包括对其的应用。此外,请注意,对于特定的多类产品制造系统,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,并且显示出平均生产周期时间上的平均百分率减少改进为19%,而生产周期标准离差上的平均百分率改进为49%。这样的改进程度是本发明的典型性能水平,对于标准FIFO策略这是明显的改进。
从对说明书、附图及附属权利要求书的研究中可以了解本发明的其它方面、目的以及优点。
Claims (10)
1.一种调度可再入生产线中某工作台处多个未完成产品的加工的方法,多个未完成产品中的每个未完成产品被放在该工作台处的某缓冲区中并且可被加工成多种产品类型中的一种类型,该方法包括步骤:
为多个未完成产品中的每个未完成产品存储代表多个未完成产品中的该个未完成产品进入该可再入生产线的时间测定变量;
为缓冲区存储代表完成放在该存储区中的该产品类型的未完成产品的尚须时间的时间测定变量;
计算多个未完成产品中的每个未完成产品的已存储时间测定变量与放入多个未完成产品中的该个未完成产品的缓冲区的已存储时间测定变量之间的差以便为多个未完成产品中的每个未完成产品生产闲滞变量;
通过把多个未完成产品中的每个未完成产品的闲滞变量和已经过该工作台的多个未完成产品中的每个未完成产品的产品类型的所有未完成产品的闲滞变量进行比较为多个未完成产品中的每个未完成产品归一化闲滞变量,以便为多个未完成产品中的每个未完成产品生成选择变量;
对多个未完成产品的选择变量进行比较,以选取多个未完成产品中的一个供在该工作台处加工;以及
加工在对多个未完成产品的选择变量进行比较的步骤中从多个未完成产品中选取的一个未完成产品。
2.根据权利要求1的方法,其中归一化各闲滞变量的步骤还包括步骤:
为已经经过该工作台处该缓冲区的产品类型的各未完成产品存储闲滞变量平均值的估计值;
为已经经过该工作台处该缓冲区的产品类型的各未完成产品存储闲滞变量标准离差的估计值;
计算可加工成多种产品类型中的一种类型的多个未完成产品中的每个未完成产品的闲滞变量和已存储的该种类型的平均闲滞变量的估计值之间的差;以及
把计算多个未完成产品中的各个未完成产品的闲滞变量和已存储的该种类型的平均闲滞变量的估计值之间的差的步骤所得到的结果除以该种类型的已存储闲滞变量标准离差的估计值,以产生多个未完成产品中的每个未完成产品的选择变量。
3.根据权利要求1的方法,其中归一化闲滞变量的步骤还包括下述步骤:
存储已经经过该工作台的该产品类型的未完成产品的闲滞变量均值的估计值;
存储已经经过该工作台的该产品类型的未完成产品的闲滞变量的标准离差的估计值;
计算可加工成多种产品类型的一种类型的多个未完成产品中的各个未完成产品的闲滞变量和该种类型的已存储的闲滞变量的均值的估计值之间的差;以及
把计算多个未完成产品中的各个未完成产品的闲滞变量和该类产品的已存储的闲滞变量均值的估计值之间的差的步骤所得到的结果除以该类产品的已存储的闲滞变量标准离差的估计值,以便为多个未完成产品的每个未完成产品生成选择变量。
4.根据权利要求3的方法,还包括下述步骤:
在为多个未完成产品中的每个未完成产品生成选择变量后,更新该类产品的闲滞变量的均值的估计值;以及
在为多个未完成产品中的每个未完成产品生成选择变量后,更新该类产品的闲滞变量的标准离差的估计值。
5.根据权利要求1的方法,其中还包括步骤:在完成该类产品的多个未完成产品的每个未完成产品后,更新该缓冲区的代表完成放在该缓冲区中的该类产品的未完成产品的剩余时间的时间测定变量。
6.一种调度可再入生产线中某工作台处多个未完成产品的加工的设备,该多个未完成产品中的每个未完成产品放在该工作台处的某个缓冲区中并且可加工成多种产品类型中的一种产品类型,该设备包括:
用于为多个未完成产品中的每个未完成产品存储代表多个未完成产品中的该个未完成产品进入该可再入生产线的时间测定变量的装置;
用于为缓站区存储代表完成放在该存储区中的该类产品的未完成产品的尚须时间的时间测定变量的装置;
用于计算多个未完成产品中的每个未完成产品的已存储时间测定变量与放入多个未完成产品中的该个未完成产品的缓冲区的已存储时间测定变量之间的差以便为多个未完成产品中的每个未完成产品生成闲滞变量的装置;
用于通过把多个未完成产品中的每个未完成产品的闲滞变量和已经经过该工作台的多个未完成产品中的每个未完成产品的产品类型的所有未完成产品的闲滞变量进行比较为多个未完成产品的每个未完成产品归一化闲滞变量,以便为多个未完成产品中的每个未完成产品生成选择变量的装置;以及
用于对多个未完成产品的选择变量进行比较,以选取多个未完成产品中的一个供在该工作台处加工的装置。
7.根据权利要求6的设备,其中归一化闲滞变量的装置还包括:
用于为已经经过该工作台处该缓冲区的产品类型的各未完成产品存储闲滞变量平均值的估计值的装置;
用于为已经经过该工作台处该缓冲区的产品类型的各未完成产品存储闲滞变量标准离差的估计值的装置;
用于计算可加工成多种产品类型中的一种类型的多个未完成产品中的每个未完成产品的闲滞变量和已存储的该种类型的闲滞变量平均值的估计值之间的差的装置;以及
用于把计算多个未完成产品中的各个未完成产品的闲滞变量和已存储的该种类型的闲滞变量平均值的估计值之间的差的步骤所得到的结果除以该种类型的已存储闲滞变量标准离差的估计值,以便为多个未完成产品的每个未完成产品生成选择变量的装置。
8.根据权利要求6的设备,其中用于归一化闲滞变量的装置还包括:
用于存储已经经过该工作台的该产品类型的未完成产品的闲滞变量均值的估计值的装置;
用于存储已经经过该工作台的该产品类型的未完成产品的闲滞变量标准离差的估计值的装置;
用于计算可加工成多种产品类型的一种类型的多个未完成产品中的各个未完成产品的闲滞变量和该种类型的已存储的闲滞变量的均值的估计值之间的差的装置;以及
用于把计算多个未完成产品中的各个未完成产品的闲滞变量和该类产品的已存储的闲滞变量均值的估计值之间的差的步骤所得到的结果除以该类产品的已存储的闲滞变量标准离差的估计值,以便为多个未完成产品的每个未完成产品生成选择变量的装置。
9.根据权利要求8的设备,其中还包括
用于在为多个未完成产品中的每个未完成产品生成选择变量后,更新该类产品的闲滞变量的均值的估计值的装置;以及
用于在为多个未完成产品中的每个未完成产品生成选择变量后,更新该类产品的闲滞变量的标准离差的估计值的装置。
10.根据权利要求8的设备,其中还包括用于在完成该类产品的多个未完成产品的每个未完成产品后,更新该缓冲区的代表完成放在该缓冲区中的该类产品的未完成产品的剩余时间的时间测定变量的装置。
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