TW202344461A - 一種基於完工時間的提前派車方法、系統及電腦設備 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種基於完工時間的提前派車方法、系統及電腦設備,提前派車方法包括:對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合;對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合;將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。本發明能夠對晶圓在機臺上的完工時間進行預測,提前派車前往即將完工的機臺,減小晶圓佔用機臺的時間和晶圓在搬送過程中的等待時間,提高AMHS系統的搬送效率。
Description
本發明屬於晶圓製造及物料運輸技術領域,具體關於一種基於完工時間的提前派車方法、系統及電腦設備。
在晶片代工廠中,晶圓按照特定的步驟流程在各個機臺上進行加工作業,晶圓在不同機臺之間的流轉通過天車系統負責搬送。當機臺完成加工任務後,系統下達搬送指令,AMHS( Automatic Material Handling System,自動物料搬送系統)對空閒天車和已下達的搬送任務進行匹配並規劃運輸路徑,天車接到指令後,前往該機臺裝載晶圓,並將晶圓運輸至下一個指定的機臺。
在實際生產過程中,由於機臺在完成加工任務後,物料控制系統(Material Control Systems, MCS)才會下達搬送指令,此時AMHS系統才會對空閒天車和已下達的搬送任務進行匹配並規劃運輸路徑,使得晶圓佔用機臺的時間和晶圓在搬送過程中的等待時間較長,影響AMHS系統的搬送效率。
有鑑於此,本發明實施例提供一種基於完工時間的提前派車方法、系統及電腦設備,本實施例能夠對晶圓在機臺上的完工時間進行預測,提前派車前往即將完工的機臺,減小晶圓佔用機臺的時間和晶圓在搬送過程中的等待時間,以達到減少搬運時間,提高AMHS系統的搬送效率的目的。
本發明實施例提供以下技術方案:
一種基於完工時間的提前派車方法,包括如下步驟:
對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合;
對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合;
將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
進一步地,採用指數平滑法對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測。
進一步地,所述之對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測的方法包括:
對機臺的歷史加工資訊進行統計分析,提取特定工序資訊並計算特定工序的平均完工時間;
根據機臺的當前回饋加工資訊進行預測,得到當前實際加工過程的預測完工時間;
將該平均完工時間和該當前實際加工過程的預測完工時間進行不同比重的加權平均,獲得最終的該當前晶圓完工時間。
進一步地,該機臺的當前回饋加工資訊包括該機臺的當前加工進度。
進一步地,通過記錄該機臺對當前晶圓已經加工的時間和同類晶圓的平均加工時間得到該當前加工進度。
進一步地,最終的該預測的晶圓完工時間 ;
其中,t
h為該平均完工時間,t
r為該當前實際加工過程的預測完工時間,α為歷史完工時間權重因數。
進一步地,對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測的過程中,所述之小車包括空閒小車和正在進行運輸作業的小車;
該空閒小車的小車行駛時間為該小車從當前位置出發前往該機臺集合中各機臺處的最短路徑行駛時間;
該正在進行運輸作業的小車的小車行駛時間為該小車完成當前運輸任務剩餘時間,與從當前運輸任務的終點機臺到該機臺集合中各機臺處的最短路徑行駛時間之和。
進一步地,將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配的過程包括:先將該機臺集合和該小車集合作為兩個獨立的子集構建二部圖,再採用匈牙利演算法對該二部圖進行最優匹配。
本發明實施例提供了一種基於完工時間的提前派車系統,包括:
機臺集合獲取模組,用於對各機臺上的晶圓完工時間進行預測,獲取預測的晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的機臺集合;
小車集合獲取模組,用於對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取預測的小車行駛時間在第二預設時間範圍內的小車集合;
匹配模組,用於將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
本發明還提供了一種電腦設備,包括記憶體、處理器及存儲在記憶體上並可在處理器上運行的電腦程式,該處理器執行該電腦程式時實現上述的基於完工時間的提前派車方法。
與現有技術相比,本發明實施例採用的上述至少一個技術方案能夠達到的有益效果至少包括:本發明實施例基於完工時間的提前派車方法,根據機臺加工的歷史資料,對晶圓在機臺上的完工時間進行預測,提前派車前往即將完工的機臺,減小晶圓佔用機臺的時間和晶圓在搬送過程中的等待時間,以減少搬運時間,提高AMHS系統的搬送效率,實現高效穩定的物料傳輸。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效,茲將本發明配合附圖及附件,並以實施例之表達形式詳細說明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本發明實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍,合先敘明。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語「中心」、「橫向」、「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係,僅是為了便於描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。
下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。
需要說明的是,在不衝突的情況下,本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明,對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域具通常知識者在沒有作出進步性改良前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示,本發明實施例提供了一種基於完工時間的提前派車方法,該方法主要手段是通過對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合;再對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合;最後將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
本發明實施例是根據機臺加工的歷史資料,對晶圓在機臺上的完工時間進行預測,提前派車前往即將完工的機臺,解決晶圓佔用機臺的時間長和晶圓在搬送過程中的等待時間長的問題,以減少搬運時間,提高AMHS系統的搬送效率。
本發明第一實施例具體包括以下步驟:
步驟101:對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合;
當機臺完成加工任務後,物料控制系統 MCS下達搬送指令,系統需要對搬送任務和空閒小車進行匹配。因此本實施例中,對機臺上正在進行的晶圓加工過程的完工時間進行預測,提前派車前往即將完工的機臺,減小晶圓佔用機臺的時間和晶圓在搬送過程中的等待時間。
首先對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,可選的,採用指數平滑法進行預測。採用指數平滑法預測當前晶圓完工時間的依據是在生成調度中,認為時間序列的態勢具有穩定性或規則性,所以時間序列可被合理地順勢推延;即最近的過去態勢,在某種程度上會持續到未來;並且越久遠的經驗資料對未來趨勢的影響越小。
具體實施時,所述之對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測的方法包括:
S201:對機臺的歷史加工資訊進行統計分析,提取特定工序資訊並計算特定工序的平均完工時間;
對機臺的歷史加工資訊進行統計分析時,首先統計該機臺在最近的一段工作時間內的多個特定工序的歷史完工時間,再計算得到平均完工時間;
S202:根據機臺的當前回饋加工資訊進行預測,得到當前實際加工過程的預測完工時間;
具體實施時,該機臺的當前回饋加工資訊包括該機臺的當前加工進度。
其中,回饋進度是機臺向控制系統進行回饋。通過記錄已經加工的時間來得到當前加工進度,例如:晶圓A是8:00在機臺B上開始加工,當前時刻是8:20,則晶圓A已經加工了20分鐘。假設通過歷史資訊得到與晶圓A同類型的晶圓的平均加工時間為100分鐘。則得到機臺B當前的加工進度為20%。
S203:將該平均完工時間和該當前實際加工過程的預測完工時間進行不同比重的加權平均,獲得最終的該當前晶圓完工時間。
具體實施時,最終的該預測的晶圓完工時間
;
其中,
t
h 為該平均完工時間,
t
r 為該當前實際加工過程的預測完工時間,α為歷史完工時間權重因數。
該α的取值範圍(0, 1),該權重因數大小影響到預測值與最近實際值之間關係的大小。α值越大,預測值受到歷史上較遠的實際值影響越大;α值越小,預測值受到最近時間的實際值影響越大。
步驟102:對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合;
對各機臺的晶圓完工時間預測之後,還需對運輸作業的小車的行駛時間進行預測,根據剩餘路徑無衝突的情況,計算小車達到各機臺任務點的時刻。本實施例中,對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測的過程中,所述之小車包括空閒小車和正在進行運輸作業的小車;
該空閒小車的小車行駛時間為該小車從當前位置出發前往該機臺集合中各機臺處的最短路徑行駛時間;
該正在進行運輸作業的小車的行駛時間為該小車完成當前運輸任務剩餘時間,與從當前運輸任務的終點機臺到該機臺集合中各機臺處的最短路徑行駛時間之和。
具體的,通過最短路徑與小車平均速度計算得到行駛時間。
步驟103:將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
本實施例中,先將該機臺集合和該小車集合作為兩個獨立的子集構建二部圖,再採用匈牙利演算法對該二部圖進行最優匹配。
匈牙利演算法(Hungarian algorithm)主要用於解決與二部圖匹配有關的問題。二部圖(Bipartite graph)是一類特殊的圖,可以被劃分為兩個部分,每個部分內的點互不相連。採用匈牙利演算法主要用來解決兩個問題:求二部圖的最大匹配數和最小點覆蓋數。
該二部圖又稱作二分圖,是圖論中的一種特殊模型。設G=(V,E)是一個無向圖,如果頂點V可分割為兩個互不相交的子集(A,B),並且圖中的每條邊(i,j)所關聯的兩個頂點i和j分別屬於這兩個不同的頂點集(i in A,j in B),則稱圖G為一個二分圖。在本實施例中,將小車集合和機臺集合作為兩個獨立的子集即可構建二部圖。
該二部圖有兩個頂點集合:小車集合和機臺集合。兩個集合中任取一個元素,構成(小車,機臺),即為二部圖的一條邊,小車到機臺的行駛時間即為邊的權重。
具體實施例時,對於空閒小車,將其從當前位置出發前往各個機臺的最短路行駛時間作為邊的權重;對於正在進行運輸作業的小車
,假設其完成當前運輸任務剩餘路徑的時間為
,從當前運輸任務的終點機臺到下一個運輸任務
起點機臺的最短路行駛時間為
,則將
作為小車 和任務 之間的邊的權重,構建二部圖。假設有n個機臺,m輛小車,由此建立一個由m*n的二部圖,如圖2所示,為3輛小車與4個任務的二部圖示例。最後,採用匈牙利演算法對該二部圖進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的天車機臺指派方案。
所述之匈牙利演算法是二部圖匹配最常見的演算法,該演算法的核心是尋找增廣路徑,匈牙利演算法是最優匹配演算法,即通過匈牙利演算法可獲得運輸時間之和最小指派方案。
如圖3所示,本發明實施例還提供了一種基於完工時間的提前派車系統200,包括:機臺集合獲取模組201、小車集合獲取模組202和匹配模組203。機臺集合獲取模組201,對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合;小車集合獲取模組202,用於對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合;匹配模組203,用於將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
機臺集合獲取模組201分別與小車集合獲取模組202和匹配模組203通信連接,機臺集合獲取模組201將獲得機臺集合及各機臺對應的預測資訊傳輸至匹配模組203,小車集合獲取模組202與匹配模組203通信連接,小車集合獲取模組202將獲取的小車集合及各小車對應的預測資訊傳輸至匹配模組203,匹配模組203根據獲得的小車集合和機臺集合進行最優匹配。
本發明實施例的基於完工時間的提前派車系統200通過對晶圓在機臺上的完工時間進行預測,提前派車前往即將完工的機臺,減少晶圓佔用機臺的時間長和晶圓在搬送過程中的等待時間,提高AMHS系統的搬送效率。
圖4為本發明實施例提供的電腦設備的結構示意圖。本實施例的電腦設備可以是伺服器。本發明實施例提供的電腦設備可以執行基於完工時間的提前派車方法實施例提供的處理流程,如圖4所示,電腦設備300包括:記憶體302、處理器301、電腦程式和通訊介面303;其中,該電腦設備300的處理器301用於提供計算和控制能力。該電腦設備300的記憶體302包括非揮發性存儲介質和內記憶體。該非揮發性存儲介質存儲有作業系統、電腦程式和資料庫。該內記憶體為非揮發性存儲介質中的作業系統和電腦程式的運行提供環境。該電腦設備300的通訊介面303用於與外部的終端通過網路連接通。該電腦程式被配置為由處理器301執行以上基於完工時間的提前派車方法實施例的技術方案。
本領域具通常知識者可以理解,圖4中示出的結構,僅僅是與本發明方案相關的部分結構的方塊圖,並不構成對本發明方案所應用於其上的電腦設備的限定,具體的電腦設備可以包括比圖中所示更多或更少的部件,或者組合某些部件,或者具有不同的部件佈置。
在本發明所提供的幾個實施例中,應該理解到,所揭露的系統和方法,可以通過其它的方式實現。例如,以上所描述的系統實施例僅僅是示意性的,例如,該模組的劃分,僅僅為一種邏輯功能劃分,實際實現時可以有另外的劃分方式,例如多個單元或元件可以結合或者可以集成到另一個系統,或一些特徵可以忽略,或不執行。另一點,所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些介面,裝置或模組的間接耦合或通信連接,可以是電性,機械或其它的形式。
另外,在本發明各個實施例中的各功能模組可以集成在一個處理單元中,也可以是各個單元單獨物理存在,也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元模組既可以採用硬體的形式實現,也可以採用硬體加軟體功能單元模組的形式實現。
上述以軟體功能模組的形式實現的集成的模組,可以存儲在一個電腦可讀取存儲介質中。上述軟體功能模組存儲在一個存儲介質中,包括若干指令用以使得一台電子設備(可以是個人電腦,伺服器,或者網路設備等)或處理器(processor)執行本發明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的電腦可讀取存儲介質包括:USB碟、行動硬碟、唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM)、隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)、磁片或者光碟等各種可以存儲程式碼的介質。
以上僅為本發明之較佳實施例,並非用來限定本發明之實施範圍,如果不脫離本發明之精神和範圍,對本發明進行修改或者等同替換,均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。
101-103:步驟
200:基於完工時間的提前派車系統
201:機臺集合獲取模組
202:小車集合獲取模組
203:匹配模組
300:電腦設備
301:處理器
302:記憶體
303:電腦程式和通訊介面
圖1是本發明實施例的流程示意圖;
圖2是本發明實施例中由機臺集合和小車集合構建的二部圖示例;
圖3是本發明實施例的提前派車系統結構示意圖;
圖4是本發明電腦設備的結構示意圖。
101-103:步驟
Claims (10)
- 一種基於完工時間的提前派車方法,包括如下步驟: 對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合; 對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合; 將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
- 如請求項1所述之基於完工時間的提前派車方法,包括:採用指數平滑法對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測。
- 如請求項1或2所述之基於完工時間的提前派車方法,所述之對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測的方法包括: 對機臺的歷史加工資訊進行統計分析,提取特定工序資訊並計算特定工序的平均完工時間; 根據機臺的當前回饋加工資訊進行預測,得到當前實際加工過程的預測完工時間; 將該平均完工時間和該當前實際加工過程的預測完工時間進行不同比重的加權平均,獲得最終的該當前晶圓完工時間。
- 如請求項3所述之基於完工時間的提前派車方法,該機臺的當前回饋加工資訊包括該機臺的當前加工進度。
- 如請求項4所述之基於完工時間的提前派車方法,通過記錄該機臺對當前晶圓已經加工的時間和同類晶圓的平均加工時間得到該當前加工進度。
- 如請求項3所述之基於完工時間的提前派車方法,最終的該預測的晶圓完工時間 ; 其中,t h為該平均完工時間,t r為該當前實際加工過程的預測完工時間,α為歷史完工時間權重因數。
- 如請求項1所述之基於完工時間的提前派車方法,對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測的過程中,所述之小車包括空閒小車和正在進行運輸作業的小車; 該空閒小車的小車行駛時間為該小車從當前位置出發前往該機臺集合中各機臺處的最短路徑行駛時間; 該正在進行運輸作業的小車的小車行駛時間為該小車完成當前運輸任務剩餘時間,與從當前運輸任務的終點機臺到該機臺集合中各機臺處的最短路徑行駛時間之和。
- 如請求項1所述之基於完工時間的提前派車方法,將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配的過程包括:先將該機臺集合和該小車集合作為兩個獨立的子集構建二部圖,再採用匈牙利演算法對該二部圖進行最優匹配。
- 一種基於完工時間的提前派車系統,包括: 機臺集合獲取模組,用於對各機臺上的當前晶圓完工時間進行預測,獲取當前晶圓完工時間在第一預設時間範圍內的全部機臺,得到機臺集合; 小車集合獲取模組,用於對各小車從當前位置出發分別前往該機臺集合中各機臺處的行駛時間進行預測,獲取小車行駛時間在第二預設時間範圍內的全部小車,得到小車集合; 匹配模組,用於將該機臺集合和該小車集合進行最優匹配,獲得所有運輸時間之和最小的小車與機臺指派方案。
- 一種電腦設備,包括記憶體、處理器及存儲在記憶體上並可在處理器上運行的電腦程式,該處理器執行該電腦程式時實現如請求項1至8中任一項所述之基於完工時間的提前派車方法。
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