一种半导体生产线动态瓶颈分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体生产线动态瓶颈分析方法。首先，选取能够表征瓶颈设备特性的关键参数作为瓶颈分析指标；其次，从设备相对生产负荷、利用率及缓冲区队列长度等角度，利用复合定义方法定量描述设备的综合瓶颈度，并结合瓶颈判定机制识别瓶颈设备和获取设备编号；再次，基于所述关键参数和瓶颈设备编号，利用增长修剪型神经网络构建半导体生产线瓶颈预测模型，并基于闭环控制思想动态修正网络结构；最后，使用单因子试验法对影响瓶颈的关键参数进行分析，获取瓶颈稳定时参数的合理取值范围；利用该方法能够快速有效的识别瓶颈设备、预测下一时刻的瓶颈，并在关键参数动态影响情况下定量分析瓶颈漂移，为半导体生产线优化调度奠定基础。
【专利说明】一种半导体生产线动态瓶颈分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生产线动态瓶颈分析方法，属于半导体加工与自动化控制领域，尤其涉及一种半导体生产线动态瓶颈分析方法。
【背景技术】
[0002]半导体制造业是一个资金密集型的高科技产业，对经济发展具有重大的战略价值。在世界制造业中心向亚太地区转移和我国经济持续快速发展的大背景下，我国的半导体产业得到了快速发展。为继续保持我国半导体制造产业发展的良好势头和提升市场竞争力，不仅要扩大规模而且要提高生产效率。而半导体生产线被认为当今最为复杂的制造系统，具有多重入、大规模、混合加工方式、多产品、不确定性等特点，其优化调度问题成为学术界及工程界研究的热点。瓶颈问题是半导体生产线优化调度的关键问题，瓶颈设备成为了其制约系统产量、生产周期和制品水平的关键因素。因此，如何对瓶颈设备进行有效地分析是半导体制造中提高其性能指标的基本保证。
[0003]以往生产线优化调度，均采用基于固定瓶颈的投料策略和派工规则控制生产。但半导体生产线不确定性等特点，导致了基于固定瓶颈的调度策略已不能满足半导体生产线的生产要求。因此，需要对瓶颈设备进行分析，掌握其漂移趋势，使相应的调度算法能适应现代制造模式下的动态生产环境。目前，针对瓶颈的研究主要存在以下几个方面的问题:(1)影响瓶颈的参数变量较多，对关键变量的选取直接关系到瓶颈设备分析的准确性，而现有研究中缺乏对关键参数的选取；(2)在瓶颈预测方法上，大多采用基于数学分析和仿真技术的静态预测，缺乏对工件种类、批次和设备故障等不确定性因素考虑；(3)基于固定瓶颈的调度方法，落后于瓶颈设备的变化，使得以固定瓶颈为中心制定的调度策略缺乏针对性，降低了生产控制的时效性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供了一种半导体生产线动态瓶颈分析方法，该方法综合考虑了生产线上的信息，首先，利用设备的综合瓶颈度结合瓶颈判定机制进行瓶颈识别；然后，通过增长修剪型神经网络对半导体生产线的下一时刻瓶颈进行预测，并结合闭环控制思想动态修正网络结构；最后，使用单因子试验法对影响瓶颈的关键参数进行定量分析；最终可以优化生产线的参数设定、指导生产调度、提高生产性能指标。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种半导体生产线动态瓶颈分析方法，该方法包括以下步骤:1、确定影响瓶颈设备的关键参数；2、数据预处理；3、设备综合瓶颈度；4、构建瓶颈设备预测模型；5、基于闭环控制思想动态修正模型；6、基于单因子试验法的瓶颈分析。
[0006]如图1所示，该半导体生产线动态瓶颈分析方法各个步骤的详细操作过程如下。
[0007]1、确定影响瓶颈设备的关键参数。
[0008]1.1设备故障间隔时间、设备故障平均修复时间、设备平均加工时间、在制品水平(WIP)、投料策略贴现负载度(FDW);其中，FDW定义如下:
【权利要求】
1.一种半导体生产线动态瓶颈分析方法，其特征在于:该半导体生产线动态瓶颈分析方法包括以下步骤:(1)确定影响瓶颈设备的关键参数；(2)数据预处理；(3)设备综合瓶颈度；(4)构建瓶颈设备预测模型；(5)基于闭环控制思想动态修正模型；(6)基于单因子试验法的瓶颈分析；该半导体生产线动态瓶颈分析方法各个步骤的详细操作过程如下，(1)确定影响瓶颈设备的关键参数；(1.1)设备故障间隔时间、设备故障平均修复时间、设备平均加工时间、在制品水平即WIP、投料策略贴现负载度即FDW ;其中，FDW定义如下
2.根据权利要求1所述的一种半导体生产线动态瓶颈分析方法，其特征在于:所述步骤(3)从设备相对生产负荷、利用率及缓冲区队列长度角度，利用复合定义方法定量描述设备的综合瓶颈度，并结合瓶颈判定机制识别瓶颈设备。
3.根据权利要求1所述的一种半导体生产线动态瓶颈分析方法，其特征在于:所述步骤(4)利用增长修剪型神经网络构建半导体生产线瓶颈预测模型，通过傅立叶变换的敏感度分析方法计算隐含层神经元敏感度的大小，判断其存在的合理性，删除或分裂不合理的隐含层神经元以实现神经网络结构的优化，继而对网络模型进行训练直至其结构与参数均符合预期规定的要求。
4.根据权利要求1所述的一种半导体生产线瓶颈分析方法，其特征在于:所述步骤(6)利用单因子试验方法分析瓶颈，定量分析关键参数对生产线瓶颈设备的影响；为实现利用单因子试验法定量分析瓶颈，采用统计数学知识对各种历史数据进行分析，以确定各种参数之间的连带关系，得到主变参数对瓶颈漂移的独立贡献能力；利用条件概率函数定量描述参数间的这种连带关系，将由主变参数改变而引起其他参数的变化影响折算到主变参数，实现单参数定量分析 瓶颈。
【文档编号】G05B19/418GK103676881SQ201310686851
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】曹政才, 邱明辉, 李博, 王炅, 刘雪莲 申请人:北京化工大学