半导体制造系统调度与生产优化

工程设计及标准　石　油　化　工　自　动　化。２００６，３　ｔ　４　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ　ＩＮ　ＰＥＴＲＯ—ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　

生产调度决策优化系统Ｏｒｉｏｎ　

王景芳　，邬书跃　，郭武　（１Ｉ湖南涉外经济学院信息与电子工程系，湖南长沙４１０２０５｝　２．中国石化股份公司长岭分公司计算机应用研究所，湖南岳阳４１４０１２）　摘要：炼油化工企业的生产装置是一个连续的、有机的整体，调度生产作业计划是确保生产优化、平稳、有序的基础。先　介绍中国国内生产调度计划软件的发展情况，接着论述中国石化股份公司长岭分公司引进ＡｓｐｅｎＴｅｃｈ公司的生产调度系统　Ａｓｐｅｎ　Ｏｒｉｏｎ及二次开发过程，就其技术与经验以飨同行。　关键词：生产调度，决策优化；系统平台；作业计划　中图分类号：ＴＰ３１１．５２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—７３２４（２００６）０３—０００４—０４　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｒｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　Ａｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇ　Ｗａｎｇ　Ｊｉｎｇｆａｎｇ　，Ｗｕ　Ｓｈｕｙｕｅ　，Ｇｕｏ　Ｗｕ　（１．Ｄｅｐ．ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｅｎｇ．ｏｆ　Ｈ　ｕｎａｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，　Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１０２０５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｉｎｏｐｅｃ　Ｃｈａｎｇｌｉｎｇ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｏｆｆｉｃｅ，Ｙｕｅｙａｎｇ，４１４０１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｏｉｌ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ａｒｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ａｎｄ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｕｎｉｔ．Ａｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｎ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｎｓｕｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｐｌａｃｉｄｌｙ　ａｎｄ　ｏｒｄｅｒ—　ｌｙ．Ｉｔ　ｆｉｒｓｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　ａｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇ　ｐｌａｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｎｅｘｔ　ｄｉｓ—　ｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ＡｓｐｅｎＴｅｃｈ　ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　ａｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　Ａｓｐｅｎ　Ｏｒｉｏｎ　ｔｈａｔ　Ｃｈａｎｇｌｉｎｇ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｏｆｆｉｃｅ，Ｓｉｎｏｐｅｃ　ｈａｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎｔｏ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ．Ｔｈｅｓｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｅｒ—　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｏｕｒ　ｂｒｏｔｈｅｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ　ａｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇ；ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｙｓｔｅｍ　ｆｌａｔ　ｒｏｏｆ；ｔａｓｋ　ｐｒｏｇｒａｍ　１　生产调度计划软件的发展情况　传统的调度生产作业计划安排，往往需要经验　丰富的调度人员，投入大量的时间和精力，对将要　运行的短期计划进行周密地安排和测算。早在２ｏ　世纪８Ｏ年代后期，国内一些高校和科研单位与石　油化工企业合作，致力于炼油厂生产调度系统的研　究与开发。１９８９年，浙江大学与高桥石化公司合　作开发润滑油调度系统；１９９０年，石油化工科学研　究院和兰州炼油化工总厂合作开发了一套炼油生　产调度作业计划专家系统；１９９９年，石油化工科学　研究院开发油罐调度管理原形系统。　特别是近几年来，随着市场经济的发展，生产　与市场更加紧密地结合，市场的多变性、生产计划　的频繁调整，需要提前预测和同步优化。法国　Ｔｅｃｈｎｉｐ公司的Ｆｏｒｗａｒｄ软件编制炼油厂生产调　度作业计划采用交互式方式。ＵＯＰ公司的Ｔｒｉｏｓ　系统的特点是将调度安排与生产实际随时比较。　而ＡｓｐｅｎＴｅｃｈ公司的Ａｓｐｅｎ　Ｏｒｉｏｎ系统则代表了　世界炼油企业调度软件发展的主流趋势，通过结合　流程模拟、线性规划和人工智能技术，提供了用于　优化生产作业计划，对生产装置的生产方案、公用　工程系统等进行模拟与优化的系统平台，是一个支　持炼油厂综合调度的完整系统。　２　Ａｓｐｅｎ　Ｏｒｉｏｎ系统筒介　该系统用于生产调度系统的生产作业计划优　化，可覆盖炼油化工的全过程，包括原油接收、输　转、储存、生产装置（单元）的方案控制、物料的流　向、质量的控制、化学药剂的消耗、人工成本、油品　储运系统的油品调和优化、产品的出厂，公用工程　系统水、电、气等。　该系统利用流程模拟、线性规划及模拟专家系　统技术来模拟生产调度和油品调和事件，从而实现　生产调度、计划的智能化；基于Ｅｘｃｅｌ建立模型、调　

收稿日期:1999-08-25.作者简介:曹应军(1975-),男,硕士研究生;武汉,华中理工大学机械科学与工程学院(430074).基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(863-511-945-015).炼油厂智能优化生产调度系统研究

曹应军　姚建初

(华中理工大学机械科学与工程学院)

摘要:针对炼油厂智能优化生产调度问题,提出了包含基于规则的归纳性知识、基于实例的样本性知识和基于数学规划的优化过程知识的RBR-CBR混合智能优化模型.通过这三种不同知识的有机结合,该模型可用于对复杂的生产过程进行描述.该模型已用于石油工业生产调度问题.关　键　词:生产调度;专家系统;基于规则的推理;基于实例的推理;优化中图分类号:TP319;TQ062 文献标识码:A 文章编号:1000-8616(2000)03-0033-03

工程实践中,问题的复杂程度及人们对它们的认识程度千差万别[1]:a.有的问题可以用固定

的、准确的数学模型描述;b.有的问题可以用准确、完备的基于规则的专家系统进行求解;c.有

些问题,人们对于其求解过程的内部机理尚不清

楚,而且,这类问题所涉及的领域知识以多种形式存在,包括归纳性知识、样本性知识和过程性知

识,这三种知识各有特点,不能互相取代.因此对

这类问题的有效的求解方法势必要综合利用这几种知识.石油工业的生产调度是以其过程模型为

基础的,然而,石油工业的过程建模不仅涉及到工业对象的内在的复杂机理问题,而且涉及到客观

环境和“人为”环境的作用问题.因此,本研究提出

了RBR-CBR(rule-basedreasoning-casebased

reasoning)混合智能优化模型,并将其应用于某

炼油厂生产调度系统5d作业计划的制定.

1　RBR-CBR混合智能优化模型结

构

正如前所述,对于c类问题,由于其复杂性而难以用传统优化理论的数学模型来对其进行描

述.但是,它往往可以分解为一系列的原子问题,即M=(M1,M2,…,Mn),其中Mi(i=1,2,…,

半导体车间降本增效的具体措施

1.引言

1.1 概述

半导体车间是电子行业中非常关键的制造环节，其生产过程需要大量的能源消耗、技术要求极高以及严格的质量控制。为了在竞争日益激烈的市场中保持竞争力，半导体车间需要寻找降本增效的具体措施，以提高生产效率和降低生产成本。

本文旨在探讨半导体车间降本增效的具体措施，以期为半导体行业的从业人员和相关研究者提供有益的指导和建议。

在本文中，首先将介绍半导体车间降本增效的背景意义和研究现状。随后，将详细探讨降低能源消耗的具体措施，包括提高设备能效和优化生产流程。通过使用高效的设备和优化生产流程，可以减少不必要的能源浪费，从而有效降低生产成本。

另外，本文还将探讨如何减少废品率的具体措施。废品率是衡量半导体车间生产效率的重要指标之一，高废品率会导致资源的浪费和生产效益的下降。为了降低废品率，我们将强化质量控制，并通过员工培训提高生产操作人员的技能水平。

此外，本文还将提供提高设备利用率的具体措施。设备利用率是评估生产线效率的重要指标，提高设备利用率可以有效提高生产效率和减少生产周期。为了实现这一目标，我们将实施预防性维护措施，并优化设备调度，以确保设备在高效运行状态下的全天候工作。

最后，在结论部分，本文将总结具体措施的有效性和实施成效，并对未来的发展进行展望。通过实施这些具体措施，半导体车间将能够进一步降低生产成本，提高生产效率，增强企业竞争力。

总之，本文将详细介绍半导体车间降本增效的具体措施，包括降低能源消耗、减少废品率和提高设备利用率。通过实施这些措施，半导体行业将能够获得更高的生产效率和更低的生产成本，提高企业竞争力，实现可持续发展。

文章结构部分（1.2 文章结构）旨在为读者提供整篇文章的组织框架，帮助读者更好地理解文章的内容和逻辑结构。本文将通过以下方式进行组织和论述：

首先，引言部分将阐述整个文章的背景和意义，介绍半导体车间的降本增效问题，并概述本文的目的和结构。

半导体晶圆制造车间层控制的内容及方法

摘要：半导体晶圆制造企业是资本密集、技术密集型产业，晶圆制造厂也是公认生产最为复杂的工厂之一。产品更新换代快、市场竞争激烈等特点使得投资者对设备产能和设备利用率高度重视。这已不仅仅是技术问题，而是生产制造过程管理的问题。本文介绍了半导体晶圆制造车间层控制的内容及方法。

关键词：车间层控制；投料策略；实时调度

中图分类号： TN305.97 文献标识码： A 文章编号：1003-353X(2003)09-0048-04

1引言

半导体晶圆制造厂是公认生产管理最为复杂的工厂之一，因为其生产过程有许多异于传统的工艺特性，例如工件再回流的现象、成批加工、作业等候时限、高良率要求、机台高当机率等，以致于一般都将交期不准、在制品（Work-in-process/ WIP）过高、周期时间过长等问题归咎于其生产管理的复杂度高及系统的不稳定。同时，晶圆制造属于资本密集型产业，其设备投资庞大，运作成本高昂，使得投资者极为重视投资效益，不愿任何一台设备闲置而浪费产能，于是不断追求所有设备的完全利用，其绩效指标的追求除了交期、WIP及周期时间外，还要求机台的使用率。这些显然已经不是技术层面上可以解决的问题，而是生产制造过程管理的问题 [1]。

生产制造过程的管理按其内容可分为生产系统的性能评价、生产计划和车间层控制[2]。这几个问题是相互关联的，性能评价是评估现有系统（配置固定）的性能，而不是优化系统性能的某些指标，它常评价不同设备配置及瓶颈设备附加能力对生产线的影响，是生产计划、车间层控制的重要输入，也是优化系统配置的主要指导。生产计划一般指高层长期生产能力的安排和分配。车间层控制是生产计划的细化和实现，它将基于能力（工时）的较长期计划转化为实际工件的实时加工序列。一般来说，车间层控制有两类决策任务：一类是决定何时投入多少工件进入生产线，称为投料策略，它涉及生产速率、生产能力现状、实际定单情况、WIP 情况等问题，常和实时调度处理统筹考虑。另一类是安排生产线中各类工件在各类设备上的实际加工序列和开始时间，称为实时调度策略，它涉及实时设备状况、实时WIP情况以及产品的工序流程 [3]。本文对半导体晶圆制造车间层控制的内容和方法作一介绍。