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封装测试生产线的特点分析

【摘要】:从研究的角度来分类, 半导体封装测试生产线属于Job-Shop类型。封装测试企业属于车间加工生产企业, 大规模订货型生产, 其内外部环境存在一些突出特点。封装测试制造企业的主要生产任务完全来自于客户的订单。

从研究的角度来分类, 半导体封装测试生产线属于Job-Shop类型。 但是它比典型的Job-Shop 要复杂得多。 归纳有如下制造特点。

1. 初始在制品状态非零

对于芯片的封装测试, 平均加工周期在十天左右。 在这个期间内, 每一天都会有新的原料投入进行加工, 而不是等生产线上的在制品加工完毕再投入。 因此, 在整个生产线上, 存在着正在加工的和等待加工处理的在制品。 初始状态的非零, 对研究问题的模型简化难度加大。

2. 生产规模宏大

一般情况, 一条封装测试生产线由上百台的加工设备构成, 每种产品的加工工艺流程包括数道工序, 而生产线流动的产品种类也多达几十种。 这将导致调度问题比典型Job-Shop 要复杂得多, 难度增大, 属于复杂的大规模车间作业加工生产线。

3. 加工不确定性

封装测试生产线调度问题的不确定性主要表现在以下方面:

(1)不确定事件。 生产线上存在大量的不确定事件, 而这些事件的发生会导致生产线状态的改变。 因此, 封装测试系统的调度必须考虑系统的鲁棒性, 对事件的处理能力和承受能力。

(2)加工时间不确定性。 同一道工序在同种类型的不同的设备上加工, 可能需要不同的加工时间, 并且随着设备的老化, 即使在同一台设备上加工同一道工序的时间也会产生很大的变化。

(3)手工操作工序难以确定加工效率。 加工效率根据每个工人的熟练程度和工作经验来决定, 具有很大的不确定性。

(4)调度方案有效期短。 调度方案除了需要知道生产线当前的在制品情况外, 还要有详细的投料计划(确定的产品种类及数量),生产线设备和工序太多, 再加上大量不确定事件的发生, 实际生产线调度方案的有效期一般较短, 通常在一天左右。 批加工(多卡)的存在, 导致调度变得更加复杂。 在进行组批加工(多卡)生产时,不仅需要考虑本站点的机器状况, 还要考虑相邻两个站点的加工情况, 包括在制品的数量、 机器的利用率、 机器的启动时间等因素。

封装测试企业属于车间加工生产企业, 大规模订货型生产, 其内外部环境存在一些突出特点。 客户对交货期要求呈现出越来越短的趋势。 随着人们生活水平的提高, 产品更新换代的速度越来越快。 新产品上市越快, 越容易占领市场, 确定竞争优势, 因此, 企业间的竞争优势在很大程度上就是在时间上的体现。 生产周期越短, 按期或者提前交货是封装测试制造企业取得更多的业务订单的最为重要的因素之一。 其外部环境主要表现在:

(1)生产组织的被动性。 封装测试制造企业的主要生产任务完全来自于客户的订单。 什么时候生产什么产品、 生产多少数量等都是企业无法预先确定的。 只有在订单(或订单意向)确定以后, 企业方能开始组织相应的生产。 因此, 企业的生产组织始终处于被动的状态, 加工的产品类型由市场客户确定。

(2)生产的不均衡性。 生产均衡是指工艺布局、 劳动组织合理, 生产条件准备充分, 按工艺流程、 期限标准有节奏地进行生产, 生产岗位、 生产线的负荷波动达到最低限度。 由于封装测试制造企业的生产任务主要来自于客户的订单, 这种任务具有两个特点: 一是任务的不确定性, 即订单的多少和订单任务的复杂程度是不确定的; 二是任务的期限性, 即每一个订单任务都有一个启动时间(订单的签订时间)和截止时间(交货时间)。 第一个特点决定了任务本身相应的生产负荷是不均衡的, 第二个特点决定了这种不均衡的生产任务无法在时间上进行均衡地分派。 因而, 封装测试制造企业的生产往往是不均衡的。

(3)生产的经验性。 由于封装测试属于非定型产品, 生产线加工产品不断更新, 导致操作工人不断学习来完善的技术积累, 或多或少地依靠个人经验来操作与决策, 工人的熟练程度对生产效率有直接的影响。

(4)生产的动态多变性。 一般制造企业生产系统均属于离散事件动态系统, 而对于封装测试制造企业来说, 除了动态性外, 其多变性也表现得尤为突出。 这种多变性主要缘于两个方面: 一是企业外部的因素, 包括已确定订单的需求(技术需求和交货期)变更和新订单的加入; 二是企业内部的因素, 包括工艺变更和工序及零部件的返修返工等。

(5)生产过程中客户需求的多变性。 在我国的制造业大环境中, 客户的产品经常会发生变更。 这就使得半导体封装测试企业的设计制造过程不断受到变更的影响。

(6)在制品初始状态非零。 对于芯片的封装测试, 平均加工周期在十天左右。 在这个期间内, 每一天都会有新的原料投入进行加工, 而不是等生产线上的在制品加工完毕再投入。 因此, 在整个生产线上, 存在着正在加工的和等待加工处理的在制品。 初始状态的非零, 对研究问题的模型简化难度加大。

(7)生产规模宏大。 一般情况, 一条封装测试生产线由上百台的加工设备构成, 每种产品的加工工艺流程包括数道工序, 而生产线流动的产品种类也多达几十种。 这将导致调度问题比典型Job-Shop 要复杂得多, 难度增大。