半导体生产研究发展趋势分析

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：在国内外研究现状中，半导体的生产调度已经形成了较为完整的体系。基于这些调度问题上的研究成果，很多学者也把研究的成果大量运用在半导体生产线的调度研究上。面对复杂的半导体生产线系统，调度研究往往还停留在理论研究上，很难将研究成果直接指导生产。基于现有文献，围绕上述核心技术，半导体生产计划与调度的协同性研究的发展趋势如下：协同性体系结构研究。协同性生产制造过程的智能化和自动化研究。

在国内外研究现状中，半导体的生产调度已经形成了较为完整的体系。根据三域表示法，调度问题已经分为了单机模型、并行机模型、流水车间、柔性流水车间、加工车间、开放车间等多种调度模型。并且许多学者针对这些调度模型进行了相应的建模方法和调度求解算法上的大量研究。对于生产调度问题，不论是调度模型的研究还是调度方法的研究，都已经取得了较为丰富的研究成果。基于这些调度问题上的研究成果，很多学者也把研究的成果大量运用在半导体生产线的调度研究上。但是目前研究相对较少的是与实际生产情况相结合的生产调度，这类研究仍然存在一些问题：

(1)实际生产线情况十分复杂，生产的相关因素众多，而以往很多研究都是将生产线模型简化而研究的。

(2)针对半导体生产线这种复杂的生产调度模型时，与以往一些调度系统相比，调度算法的高效性和有效性更值得研究。

(3)实际生产过程需要不断重调度或者采用动态调度。由于生产线不确定因素众多，往往这些不确定因素会导致现有的调度方案失效。在这些不确定因素事件发生后，生产情况与计划发生较大偏差时需要重新制定调度方案或者进行动态调度。

(4)实际生产线的非零调度初始状态。当重新制定调度方案时，需要获取生产线的当前状况，包括生产线的在制品数量、制品分布情况和当前各生产设备的加工情况。这些信息繁多，很难快速准确地获取并使用在调度方案制定中。

(5)调度方案的评价体系。当新的调度方案制定后，无法快速预测或预算其结果。很难准确评价新调度方案制定的优良性。

(6)实际生产调度面临的生产线全面数据获取困难问题。面对复杂的半导体生产线系统，调度研究往往还停留在理论研究上，很难将研究成果直接指导生产。要将生产调度直接运用在企业排产和管理，需要调度系统与企业ERP 等众多信息系统实时交互，工作量加大，难度也较大。

实际生产调度中存在上述问题，但学者和调度人员对于生产调度方面的研究可以在以下几个方面继续深入研究与工作：

(1)在调度模型方面，需要建立更加完善和切合实际的生产线模型，需要考虑更多生产线的约束条件和不定因素。调度模型的准确性越高，最终调度方案才能更好地指导实际生产。

(2)在生产调度算法方面，目前已经出现了两种或多种算法的结合使用，相互取长补短，平衡不同算法的广泛性和集中性，避免某种算法过早成熟，获得局部最优解。未来的研究会更加丰富，模拟动物群体、人类智力的算法会不断出现。

(3)在实际生产过程中，总会有意外事件发生，因此实际生产调度是需要不断的重调度，或者采用动态调度方式进行生产调度。那么如何制定相应的重调度或动态调度显得尤为重要，尤其是对重调度或动态调度的策略和方法的研究更为重要。

(4)调度方案的评价体系。对于制定的调度方案、重调度或动态调度的方案能进行有效的评价，对于提前指导生产有着重要的意义。

(5)在生产调度实际应用中，生产线实时调度的研究会显得尤为重要。如果能够与生产相关的众多信息化系统相结合，自动建立生产线模型、基于计算机的调度算法演算以及调度方案自动排产和调度方案演算都是未来在实际生产调度研究中的方向和重点。

在生产计划与调度协同性方面，由于半导体生产管理问题的内在复杂性、动态随机性、多目标、多约束等特性，在复杂生产过程中，客户需求预测、生产计划制订，再到生产线生产调度实施，以及动态订单变化，整个过程流程长、数据量繁杂。因此，需要对这些具有综合复杂性的生产制造过程的动态优化问题，从系统化、协同化的角度综合考虑。基于现有文献，围绕上述核心技术，半导体生产计划与调度的协同性研究的发展趋势如下：

(1)协同性体系结构研究。协同化设计是一个复杂的过程，而体系结构是描述这一复杂系统的组成部分及其相互间的关系，是在系统设计初期必须建立的重要标准。必须对半导体生产过程进行深入的研究，将系统进行域分析，确定协同化的粒度，建立协同对象模型和框架，站在系统观和信息观的角度进行半导体生产制造协同性优化、设计。

(2)协同优化技术和网络化并行设计、方法及软件的研究。良好的协同系统需要依托稳定而成熟的技术进行优化，从而达到协同实体间的分布计算、决策能力和实体间的交互协商，而多智能体技术由于其自身自治协商等特性，成为协同性研究的关键技术之一，对多智能体技术的研究，建立有效且实用的协同实体间的协商以及冲突消解机制是协同性发展的趋势之一。

(3)在体系结构建立的基础上，对半导体制造过程不同阶段、不同层次间的协同性进行建模、设计，挖掘半导体制造过程中的协同点，进行上下游优化。对半导体多地域、多工厂环境进行剖析，对生产计划、动态调度、实时订单等关键因素协同问题进行分析、建模，并运用相关技术进行优化。

(4)协同性生产制造过程的智能化和自动化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，以及研究设计知识、数据、信息的获取与处理技术，开发基于人工智能的系统模型和优化方法等。

(5)对协同性管理过程进行定量的描述，在完善制造对象中确定性变量的数学描述和数学建模的同时，更要研究非确定性变量，包括随机变量、随机过程等的数学描述和数学建模。

半导体生产研究发展趋势分析

相关推荐