稳态调度下单臂组合设备时间延迟分析与优化

在半导体晶圆制造过程中,驻留时间延迟过长对晶圆质量具有消极影响.本文研究单臂组合设备稳态调度中如何合理地分配机械手等待时间,抵消驻留时间延迟的问题.首先,采用Petri网模型描述晶圆制造过程,分析了单臂组合设备稳态调度的时间特性,获得了稳态下工序驻留时间延迟计算表达式.其次,通过解构机械手等待时间对驻留时间延迟的影响机理,提出了一种机械手等待时间分配优先级规则.进一步,将虚拟瓶颈工序用于辅助分配机械手等待时间,结合优先级规则,提出了一种单臂组合设备稳态调度启发式算法.最后,通过例子验证了算法的可行性与有效性.与传统拉式策略和尽早加工策略对比,该算法能有效地减少单臂组合设备稳态调度下的驻留时间延迟并能满足晶圆制造的严格要求.     

具有多品种晶圆混合加工的单臂组合设备调度

为了提高晶圆制造中组合设备的生产效率,在考虑晶圆驻留时间约束条件下,研究没有共享加工模块的多品种晶圆混合加工的单臂组合设备调度问题.首先,采用面向资源的Petri网模型描述多种晶圆产品的混合加工过程,引入控制变迁避免模型的死锁,采用赋时库所和赋时变迁模拟系统资源的活动时间.其次,通过虚拟加工的方法平衡工序的负载,基于系统Petri网模型和拉式调度策略,推导出单臂组合设备在多品种晶圆混合加工情形下的可调度性判定条件,并以解析形式描述.最后,提出了系统稳态调度求解算法并以实例验证了算法的有效性和可行性.     

腔室清洗的单臂组合设备初始暂态调度

为了提升腔室洁净度,晶圆厂需对组合设备腔室进行清洗操作,从而提高晶圆的加工质量.考虑腔室清洗时间和晶圆驻留时间的约束条件下,本文研究了单臂组合设备的初始暂态调度问题.首先,提出了机械手的初始暂态活动规则,并对机械手活动序列进行描述,实现了系统的初始暂态可调度性;其次,对机械手在初始暂态和稳态的活动时间进行了建模;然后,根据系统的时间特性,建立了初始暂态调度的线性规划模型;最后,通过实例验证了该方法的有效性.与已有的虚拟晶圆方法相比,该调度方法能有效减少初始暂态的完工时间,提高了组合设备的晶圆生产效率.     

具有清洗工艺的单臂组合设备终止暂态调度

随着多品种小批量生产模式的普及,导致了组合设备频繁的暂态加工过程.为了提高组合设备的生产柔性,同时考虑晶圆驻留时间约束和腔室清洗时间约束,研究了单臂组合设备的终止暂态调度问题.首先,提出了 1-周期清洗工艺的暂态调度规则,并采用了面向资源的Petri网对单臂组合设备的终止暂态过程进行建模,引入避免死锁的变迁触发规则;其次,根据系统的终止暂态时间特性并考虑不同的调度情形,建立了终止暂态调度的线性规划模型;最后,通过实例验证了该方法的可行性.实验结果表明,与运用改进拉式策略的虚拟晶圆方案相比,该调度方案可有效地减少组合设备终止暂态的完工时间,并满足晶圆制造的工艺要求.     

晶圆重入加工的组合设备终止暂态的调度与分析

晶圆重入是半导体组合设备加工中典型的复杂加工工艺,分析和优化暂态加工过程对于晶圆重入加工具有重要意义.为了满足加工需求和提高组合设备的加工性能,基于稳态重入加工的双臂组合设备Petri网模型和1-晶圆周期调度策略,采用虚拟晶圆的加工模式分析了系统的终止暂态过程,讨论了系统终止暂态的加工时间分布,并给出相应的解析式进行描述.利用eM-Plant仿真平台建立了重入加工的双臂组合设备终止暂态的仿真模型,并用例子验证了1-晶圆周期调度的可行性及解析式的有效性,为研究晶圆重入加工过程的优化提供了有效方法和手段.     

基于eM-Plant的虚拟晶圆制造自动组合装置

针对难以用解析法验证半导体加工装置的调度可行性问题,提出仿真建模研究的新方法。利用仿真软件eM-Plant建立晶圆制造中单臂自动组合装置的参数化仿真模型,构建一个虚拟的晶圆制造系统。该系统为研究自动组合装置控制问题提供有效手段,是验证半导体制造生产调度可行性的仿真平台。     

基于窗口的印刷车间作业动态调度研究

为了解决实际印刷车间突发设备故障和紧急插单问题,采用滚动窗口技术结合遗传算法的方法,建立适合实际印刷车间生产的动态再调度模型;设定若干印品订单、机器设备的加工工序以及各工序加工时间、工序约束条件等,以订单的最大最小加工时间和再调度的偏离度为多目标优化,采用周期与事件混合驱动策略,将滚动窗口再调度机制和遗传算法相结合进行流程设计和编码,构建印刷车间再调度模型;采用标准问题FT06和FT01验证了文章设计的模型算法的有效性和可行性;运行程序,模拟正常加工时紧急插单和机器故障突发时,系统生产新的调度计划即调度甘特图,仿真结果表明该动态调度模型可以用于印刷作业的正常排产调度,在遇突发状况时可生成稳定、符合交货日期的再调度方案。     

基于Petri网的组合设备建模与调度综述

组合设备是半导体晶圆制造的核心装备, 其调度与控制优化是半导体制造领域极具挑战性的课题. Petri网因其强大的建模能力和简约的图形化表达优势, 被广泛地应用于组合设备的建模与调度. 对基于Petri网的组合设备建模与调度方法进行综述, 归纳总结了组合设备的结构类型、晶圆流模式、调度策略及Petri网建模方法, 并系统阐述组合设备的7类典型调度问题, 包括驻留时间约束、作业时间波动、晶圆重入加工、多品种晶圆加工、加工模块(Process module, PM)故障、PM清洗和组合设备群. 最后, 讨论了当前组合设备调度存在的挑战及后续可能的研究方向.     

基于Petri网模型的柔性加工系统能耗动态优化调度方法

柔性加工系统加工过程中存在突发的动态事件,严重干扰已有调度计划的执行,难以维持较优的能耗指标。针对此问题,在建立柔性加工系统Petri网(flexible machining system Petri net, FMSPN)模型的基础上,考虑新任务插单和机器故障与修复两类事件,提出一种面向能耗目标的动态优化调度方法。在动态事件发生时刻,重新建立FMSPN模型,同时融合系统内各设备不同状态下的能量消耗规律,得到扰动发生时刻至加工完成时刻的能耗目标模型。基于动态规划方法对该能耗模型进行重新优化,求解扰动发生时刻后的系统生产调度计划。最后实例仿真验证了FMSPN模型在优化调度流程中的可靠性,以及此方法在动态扰动下的可行性。     

基于时间约束集的集束型设备群调度方法

随着300mm晶圆的加工技术问世,工业界开始采用一种全新的晶圆制造设备——集束型设备群(Multi-cluster tools).对于单个集束型设备(Single-cluster tools)调度研究已比较成熟,并提出了多种调度方法,然而对于集束型设备群调度研究尚处在一个起步阶段. 本文对带有驻留约束且具有多种晶圆类型的集束型设备群的调度问题进行了研究,在引入时间约束集概念的基础上建立了调度模型, 同时,提出了一种逐级回溯的调度方法,并对调度算法进行了仿真实验分析. 仿真结果表明本文提出的算法是有效且可行的.     

基于反演控制原理的单臂机械手跟踪应用

提高机械手的准确性和快速性一直是机器人控制领域的热点问题。本文提出了基于反演控制原理的单臂机械手控制方法,推导了反演控制的设计过程,并用仿真验证了结果。结果表明,机械手的跟踪性能良好。     

基于综合规则与遗传算法的可重入生产系统调度

可重入生产系统调度问题属于NP难题,该文将遗传算法方法与调度规则结合起来用于解决可重入生产系统的调度问题。首先针对系统的可重入性建立了一类综合规则,然后在设备分组与分时段的基础上,提出了基于一类综合规则组合的可重入生产系统调度策略,并采用遗传算法与过程仿真相结合的办法对综合规则组合进行优化,仿真比较验证了该调度策略的有效性。     

考虑模糊作业时间的再制造加工车间多目标调度方法

针对再制造加工过程中作业时间的不确定性以及现行车间调度问题中多目标并行的特点,以三角模糊数描述再制造加工车间作业时间的不确定性,建立以完工时间、加工成本、设备负载平衡和加工能耗为目标的再制造加工车间调度模型,并提出一种基于多种群协同进化的混合人工鱼群算法对模型进行求解.该算法采用多种群协同进化的思想提高单种群混合人工鱼群算法的搜索能力,并考虑对多目标再制造加工车间调度问题的适用性,最后以个体分散程度为指标更新Pareto解集中的最优解.仿真实验验证了所提出方法的可行性.     

晶圆制造单元的Petri网建模和性能分析

晶圆制造是半导体制造过程中的一个重要环节,晶圆制造单元的性能直接影响晶圆制造的成本。为了有效地分析晶圆制造单元的动态性能,分别对加工设备存在瓶颈和搬运机器人存在瓶颈的两种情况,进行了赋时Petri网建模研究,建立了晶圆制造单元的赋时Petri网模型。在此基础上,进行了稳态生产率分析,同时用实例验证了模型的有效性和实用性。     

设备组合加工的生产调度问题研究

放宽了对于生产调度问题的一些假设,首先根据任务的优先级安排生产,其次令一批工件的某道工序可以由多台设备组合加工;利用图论理论,建立了基于设备组合的数学模型;基于蚁群算法的思想,给出了求解方法。最后通过实例进行了验证。     

基于Petri网的JSP动态优化调度

提出一种在柔性制造系统动态优化调度中处理紧急定单的方法。以带有控制器的 Petri 网为建模工具对柔性生产调度中的离散事件建模,对系统的设备维护、各种优先级等特性进行描述,利用遗传算法和模拟退火算法获得调度结果,用于解决作业车间的加工受到机床、操作工人等双资源制约条件下的动态优化调度。当有紧急定单需要加工时,该方法把剩余任务和紧急任务作为两个独立的任务分别处理,然后进行集成,在紧急任务为最优调度的基础上选取剩余任务的最优调度,找到兼顾整体和局部的最优解。仿真结果说明了算法的有效性和鲁棒性。     

基于ACPM和BFSM的动态Job-Shop调度算法

通过对不同时刻开始加工的产品加工树的分解，可将产品加工工序分为具有惟一紧前、紧后的相关工序和独立工序．在对这两类工序研究分批综合应用拟关键路径法(ACPM)和最佳适应调度方法(BFSM)调度时，考虑了关键设备的工序紧凑性．通过分析与实例验证，所提出的调度方法对解决动态的Job—Shop调度问题不仅算法简练而且效果较好．     

半导体制造刻蚀设备调度算法的研究

半导体生产线是目前世界上公认的最复杂的制造系统,刻蚀设备是半导体晶圆制造过程中最复杂的系统,刻蚀设备的调度算法是系统生产管理控制的核心功能。目前国内大多数的研究都是针对于fab级别的任务调度,而针对单独的刻蚀设备的优化算法的研究很少。在此,笔者提出了一种基于规则的实时晶圆调度算法,力求实现生产周期缩短、提高设备产能的目标。     

设备故障条件下柔性作业车间重调度方法

设备故障是生产实践中最为常见的一类不确定事件,它易对正常的生产计划造成影响。为了有效应对生产中的设备随机故障干扰,对设备随机故障条件下的柔性作业车间调度问题进行了研究,提出了一种基于组合策略的重调度方法。在重调度方法中,对重调度成本进行了系统分析并建立了重调度成本函数,设计了两种重调度策略,并结合免疫算法对遗传算法进行了改进,用于模型的求解计算。通过算例分析,验证了方法的可行性和有效性。实验结果表明,所提出方法能够更好地处理多种情况下的设备故障扰动。     

间歇式化工系统的Petri网优化调度与控制方法

为了解决复杂间歇式化工系统的优化调度和控制问题,提出了一种基于Petri网的优化调度与控制方法:首先,根据加工工艺,建立加工过程的赋时Petri网模型;其次,根据间歇式化工生产对象的拓扑结构,在该赋时Petri网模型中引入阀门系统的网结构,从而获得系统的受控Petri网模型;最后,利用可达图来计算加工时间最短的控制策略,借助网结构信息,得到了控制策略的阀门控制矩阵,并用一个示例演示验证了本文方法.