[發(fā)明專利]一種基于變動性度量的多產(chǎn)品生產(chǎn)線生產(chǎn)周期預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810538128.1
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108646684B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李波;張金彬
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發(fā)明屬于生產(chǎn)線管理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明的基于變動性度量的多產(chǎn)品生產(chǎn)線生產(chǎn)周期預(yù)測方法提供了針對多產(chǎn)品混合生產(chǎn)情況下、具有“串并串”特點生產(chǎn)線的變動性度量及相應(yīng)的面向產(chǎn)品的生產(chǎn)周期預(yù)測方法。該方法包括：提取和處理生產(chǎn)線各工站的原始數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)以及未來周期計劃數(shù)據(jù)；根據(jù)產(chǎn)品實際經(jīng)過link的情況構(gòu)建產(chǎn)品的邏輯工站，串聯(lián)邏輯工站得到產(chǎn)品的邏輯生產(chǎn)線；根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和邏輯生產(chǎn)線組成，計算產(chǎn)品邏輯生產(chǎn)線上各個邏輯工站的變動性以及在邏輯工站間傳遞的變動性；基于VUT方程計算未來周期各個邏輯工站的排隊時間，累計加和每一個邏輯工站的排隊時間和有效加工時間得到產(chǎn)品邏輯生產(chǎn)線的整體生產(chǎn)周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生產(chǎn)線管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多產(chǎn)品混合生產(chǎn)條件下的生產(chǎn)周期預(yù)測。

背景技術(shù)

生產(chǎn)周期(Cycle Time，CT)是產(chǎn)品(如半導(dǎo)體芯片封裝測試)生產(chǎn)線的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，它指的是一批產(chǎn)品作為在制品(WIP)在生產(chǎn)線中耗費時間的均值。生產(chǎn)周期是制定生產(chǎn)計劃的關(guān)鍵參數(shù)，如果能準(zhǔn)確預(yù)測生產(chǎn)線的CT，則制定的生產(chǎn)計劃也就會更加合理，生產(chǎn)效率就相應(yīng)得到提升。半導(dǎo)體芯片封裝測試生產(chǎn)線包含許多工序，各工序?qū)?yīng)相應(yīng)的工站(Workstation)，產(chǎn)品作為在制品按照工藝路線依次流經(jīng)各個工站進(jìn)行處理。工站在加工過程中存在諸多包括故障、換模等在內(nèi)的動態(tài)不確定因素，這些因素會使得工站的加工時間存在波動，把這種考慮了工站的動態(tài)不確定因素在內(nèi)的加工時間稱為有效加工時間(Effective Process Time，EPT)，把這種有效加工時間的波動現(xiàn)象稱為工站的變動性，變動性的存在導(dǎo)致即使生產(chǎn)線上各個工站的平均加工時間已經(jīng)相等且投料速率等于平均加工時間，產(chǎn)品仍然可能在工站前經(jīng)歷等待時間，而等待時間的加入使得生產(chǎn)周期的預(yù)測變得更加復(fù)雜。《工廠物理學(xué)》提出的VUT方程很好地描述了等待時間與變動性(V)、利用率(U)和有效加工時間(T)之間的定量關(guān)系，只要能精確度量出工站的變動性及工站間傳遞的變動性就可以比較精確地計算出各個產(chǎn)品工站前的等待時間，最后通過累計各個工站的排隊時間和加工時間就可以得到整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期。

參見圖1，半導(dǎo)體芯片封裝測試生產(chǎn)線的工站內(nèi)部通常由多條link并聯(lián)組成，這些link再由若干臺參數(shù)可變的設(shè)備串聯(lián)組成，通過改變參數(shù)同一條link可以加工不同種類的產(chǎn)品。實際運營中，同一個生產(chǎn)周期內(nèi)的同一工站又可能混合經(jīng)過多種產(chǎn)品。這種多產(chǎn)品混合生產(chǎn)和“串-并-串”的設(shè)備組成特點使得工站的有效加工時間組成變得十分復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致了工站變動性的度量復(fù)雜性，目前還沒有對應(yīng)的科學(xué)合理的度量方法，這成為了基于VUT方程預(yù)測這一類生產(chǎn)線生產(chǎn)周期的最大障礙。

雖然，申請?zhí)枮?00810201503.X，申請名稱為“生產(chǎn)周期目標(biāo)測量及系統(tǒng)”的專利申請中，公開了一種通過直接擬合利用率與排隊時間的關(guān)系實現(xiàn)生產(chǎn)周期的預(yù)測(或者測量)方法，該方法雖然也能達(dá)到生產(chǎn)周期預(yù)測的目標(biāo)，但是其只考慮了利用率參數(shù)進(jìn)行建模，從而一旦在生產(chǎn)周期間變動性發(fā)生了改變(產(chǎn)品和link變化)該方法將失效；此外，該方案沒有對多產(chǎn)品混流情況下每種產(chǎn)品的周期進(jìn)行區(qū)分，從而只能計算出多種產(chǎn)品整體的生產(chǎn)周期。即由于其將工站完全視為黑箱，不能區(qū)分工站內(nèi)并聯(lián)的各個設(shè)備(設(shè)備對應(yīng)link)及通過同一工站的不同產(chǎn)品對生產(chǎn)周期的具體影響，也就無法為進(jìn)一步的性能優(yōu)化提供更細(xì)粒度的方向指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對現(xiàn)有的生產(chǎn)周期預(yù)測方法的難點和不足，通過機理分析實現(xiàn)對多產(chǎn)品混合和多設(shè)備并聯(lián)情況下的工站變動性度量，進(jìn)而基于VUT方程實現(xiàn)對具有該特點的生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期預(yù)測，同時為該類制造系統(tǒng)的優(yōu)化提供分析基礎(chǔ)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于變動性度量的多產(chǎn)品生產(chǎn)線生產(chǎn)周期預(yù)測方法，其包括下列步驟：

步驟1：提取和處理生產(chǎn)線上各物理工站的加工數(shù)據(jù)，所述加工數(shù)據(jù)包括原始性能數(shù)據(jù)、歷史停機數(shù)據(jù)、歷史生產(chǎn)安排數(shù)據(jù)，以及未來周期的生產(chǎn)安排數(shù)據(jù)；

步驟2：由產(chǎn)品在各物理工站上實際經(jīng)過link構(gòu)成產(chǎn)品在當(dāng)前物理工站的邏輯工站，串聯(lián)同一產(chǎn)品的邏輯工站得到產(chǎn)品的邏輯生產(chǎn)線；