[發明專利]一種半導體生產線動態負荷均衡投料控制方法

有效

• 申請號: 201811320117.2
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109507961B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 喬非;馬玉敏;高海
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發明涉及一種半導體生產線動態負荷均衡投料控制方法，該方法利用基于ELM的負荷均衡投料控制參數模型動態獲取半導體生產線總負荷，以該半導體生產線總負荷為指導，采用負荷控制理論實現半導體生產線負荷均衡投料控制，該方法包括以下步驟：1)構建負荷均衡投料控制參數模型，以生產線實時狀態及投料信息作為所述負荷均衡投料控制參數模型的輸入，動態獲取半導體生產線總負荷TWL_total；2)構建半導體生產線負荷均衡模型，根據半導體生產線總負荷TWL_total獲得投料決策信息，包括工件優先級、投料觸發機制和投料量。與現有技術相比，本發明具有投料控制實時性好、降低在制品數、縮短生產周期、提高生產效率等優點。

技術領域

本發明涉及一種自動控制領域的方法，具體地，涉及一種半導體生產線動態負荷均衡投料控制方法，屬于先進制造技術領域。

背景技術

半導體生產線的控制與調度問題一直是學術界與工程界研究的熱點問題。半導體生產線的優化調度與控制的研究具有重要的經濟價值和學術價值。良好的調度控制策略能夠幫助企業迅速響應市場的需求、提高產品滿足客戶需求的能力、緩解資本積累、緩沖存儲空間、減少晶圓暴露于空氣中的時間以及提高生產良品率。

半導體生產線上主要存在兩大類型的調度：投料控制和工件調度。投料控制處于調度系統的前端，決定何時投入何種工件組合到生產線上，以達到盡可能發揮生產線生產能力以及滿足客戶需求的目的。與工件調度相比，投料控制具有更加重要的影響。

多年來投料控制一直是工業工程領域的研究熱點。迄今已經有許多的研究成果，比較常規的方法如統一投料法、投料單投料法、固定時間間隔投料法、隨機分布泊松流投料法、指數分布投料法等，這些方法一般是根據實際生產線的情況對投料單進行了相應設計，對半導體生產線的性能起到了一定的優化作用，是最早的、基于經驗的算法，優化效果有限。此后研究者不斷把其他的控制理論以及控制思想引入投料控制，提出了閉環投料控制算法，這種算法對生產線上的某一指標進行監控，視情況來對投料進行調整控制。監控指標可以分為兩類：在制品數(Work in Process，WIP)和工作負荷(Workload)，基于這兩類又衍生出了許多種改進的投料控制方法。如固定在制品(CONSTANT WIP，CONWIP)法，以WIP作為監控指標，盡量保持生產線上的WIP為預期恒定值，通過反饋對系統投料速率進行控制；避免饑餓投料控制方法(Starvation Avoidance Policy，SA)基于約束理論(Theory ofConstraints，TOC)，同時引入虛擬庫存概念，以實現保證瓶頸設備的利用率；固定工作負荷(CONLOAD)投料控制方法根據瓶頸設備的日加工能力來設置目標負荷，只有當瓶頸設備的負荷小于目標負荷時，才投入新工件；負荷調整投料控制方法(Workload regulating，WR)力圖通過投料來控制整個生產線的工作負荷，使工作負荷的分布與各個加工區的加工能力相適應，從而降低工件等待時間并充分利用設備加工能力。研究結果表明，這些根據生產線情況動態決定投料量的方式，比常規的靜態方法在改進生產線性能指標上具有更大優勢。

但是上述方法也具有各自的問題，如CONWIP會出現在制品堆積現象，CONLOAD和SA無法適應“瓶頸漂移”情況，WR理論雖然提出了控制整個生產線負荷的方法，但是在實際應用中，往往也只關注對瓶頸設備工作負荷的控制。并且，上述方法忽略了隱含生產線實際調度環境特點及調度知識的大量相關數據，導致研究成果不能直接應用于實際生產線。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種實時性好、負荷均衡性好、有利于提高生產效率的半導體生產線投料控制方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種半導體生產線動態負荷均衡投料控制方法，該方法利用基于ELM的負荷均衡投料控制參數模型動態獲取半導體生產線總負荷，以該半導體生產線總負荷為指導，采用負荷控制理論實現半導體生產線負荷均衡投料控制，該方法包括以下步驟：