半导体制造中的先进生产计划方法.docx

半导体制造中的先进生产计划方法???????????????????????????????????????????????李琦???? 张涛英特尔产品(上海)有限公司????摘要：半导体制造业中产品种类繁多，工序复杂，对设备的利用率要求较高，因而相对于其它制造也来说，生产计划的优化也较为复杂。本文讨论了目前半导体行业中常用的启发算法和基于线性规划的优化方法。????关键词：半导体制造，生产计划，生产管理，线性规划????Advanced Planning in Semiconductor Manufacturin????????????????????????????Qi Li and Mike Tao Zhang????????????????????? Intel Product (Shanghai) Ltd., Shanghai 200131, PRC??? Abstract:? Different from other manufacturing processes, the unique complexity in semiconductor industry comes from multiple product mix, complicated manufacturing processes and the requirement for high machine utilization. So the production optimization in semiconductor industry is more complicated than in other industry sectors.??? In this article, heuristic method and linear programming based technique for capacity planning in semiconductor manufacturing are discussed.??? 1???引言??? 一般半导体企业生产的产品种类繁多，加工步骤多达好几十步，这些产品一般又是同时混合加工，因此产品加工流程路线就显得极其复杂。机器设备的性能差别也较大，不同的产品可能需要不同的加工设备，或者有些产品的加工可在多种不同的机器上进行。此外，机器的生产能力对产品混合非常敏感，例如同一台机器加工产品A的速率可能与加工产品B的速率相差很大。以上因素决定了半导体企业生产能力规划问题是一个非常复杂的过程。??? 在实际中的优化手段大致有以下几种[1]：一是靠经验的积累，以一定的直观基础而构造的启发式算法；二是多次试验，比结果优劣定决策；三是建立数学模型，利用数学规划法等求解最优策略。虽然模型是实际生产的简化，但是其基于客观数据，求解问题简便、灵活、经济，对大规模的生产决策非常有效。目前在半导体工业中，生产能力规划也主要有三种方式：一是利用电子表格来实现[2]，由于在制定计划时设备生产能力一般是以周为单位来考虑的，故所需的设备数量等于周加工任务除以设备周生产能力。企业在采用该种方法时，一般会根据不同的优先评价标准来依次制定生产计划；二是在加工周期时间是关键的工作指标的情况下，用离散事件仿真法[3]多次重复试验来进行生产能力规划；上述两种方法均需多次运行反复试验，而且所得的解仍可能远离最优解。第三种方法是综合考虑多方面的因素利用线性规划法以建立约束条件和目标函数对生产进行优化，Leachman和Carmon[4]对加工可在多种可替换设备选择情况下机器的生产能力进行了分析，他们所提出来的建模技术使得线性规划模型的规模大为降低，从而使求解更为有效。由于可以利用专业的优化解算器如ILOG CPLEX[5]在较短时间内得出模型的最优解，线性规划在半导体生产能力规划中的应用越来越广泛，特别是对于大规模的问题，其优点也就越明显。??? 2???优化计划模型生产能力规划模型经历了从单时间段到多时间段，从单目标到多目标的转变。事实上，从单时间段到多时间段的转变是非常容易的，只需增加时间段下标和相应的约束关系即可，而目标规划也能很好的解决多目标的协调问题，惩罚函数决定了各目标的相对重要程度。为了便于问题的说明，本文采用单时间段，单目标，单加工操作的模型。如前所述，半导体生产计划的制定实际上是如何安排产品的混合生产的问题。由于每种产品往往都有多重可供选择的加工路线，优化的核心问题也就在于选择最适合的加工路线上。??? 启发式方法是依据经验来优先采用较好的加工路线资源，半导体制造中产品的优先级和加工设备的柔韧度是两个比较重要的评价标准。在资源紧缺的情况下，优先保证较重要产品的生产，而对于加工路线的选择，则优先使用柔韧度高的机器设备。机器柔韧度的定