基于序優(yōu)化和響應(yīng)曲面法的半導(dǎo)體晶圓制造系統(tǒng)兩階段多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法.pdf

1、當(dāng)今，競(jìng)爭(zhēng)激烈的半導(dǎo)體市場(chǎng)非常注重對(duì)客戶(hù)需求的響應(yīng)?？s短加工周期及提高按時(shí)交貨率對(duì)于提升客戶(hù)滿(mǎn)意度而言尤為重要。為了達(dá)到上述目標(biāo)，需要通過(guò)有效的調(diào)度技術(shù)以加強(qiáng)生產(chǎn)管理，提高系統(tǒng)績(jī)效。由于半導(dǎo)體晶圓制造系統(tǒng)(Semiconductor Wafer Fabrication System，SWFS)具有大規(guī)模復(fù)雜、多重入加工、高度不穩(wěn)定、產(chǎn)品及技術(shù)快速更迭等特點(diǎn)，因此求解其調(diào)度問(wèn)題非常困難。至今針對(duì)SWFS調(diào)度問(wèn)題已提出各類(lèi)不同的方法，主要集

2、中在數(shù)序規(guī)劃、調(diào)度規(guī)則和智能算法等三個(gè)方面。其中，調(diào)度規(guī)則被廣泛地應(yīng)用于解決晶圓車(chē)間調(diào)度問(wèn)題，其原因主要有以下兩點(diǎn):第一，晶圓制造系統(tǒng)包括很多復(fù)雜組合問(wèn)題，很難通過(guò)解析方法在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行求解;第二，晶圓制造系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定，隨機(jī)性事件經(jīng)常發(fā)生，從而導(dǎo)致基于人工智能的調(diào)度方法難以應(yīng)用。
　　 先前的基于調(diào)度規(guī)則方法的研究更多地采用單一規(guī)則對(duì)系統(tǒng)績(jī)效進(jìn)行優(yōu)化。但是，單一規(guī)則已被證明無(wú)法完全滿(mǎn)足制造系統(tǒng)需求，不能進(jìn)行全局協(xié)調(diào)以平衡生產(chǎn)

3、線，而且僅能夠優(yōu)化單一績(jī)效指標(biāo)。規(guī)則組合調(diào)度方法因具有良好的自適應(yīng)性，已成為解決復(fù)雜特性晶圓制造系統(tǒng)調(diào)度問(wèn)題的有效手段之一。采用規(guī)則組合方法進(jìn)行調(diào)度面臨若干挑戰(zhàn):如何制定合理的調(diào)度方案？如何又快又好地進(jìn)行規(guī)則組合？如何動(dòng)態(tài)地優(yōu)化組合算法參數(shù)？為了解決上述問(wèn)題，本文提出基于序優(yōu)化和響應(yīng)曲面法的兩階段規(guī)則組合優(yōu)化調(diào)度方法，取得的主要成果有以下幾點(diǎn):
　　 (1)提出一種基于仿真優(yōu)化的兩階段多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法，通過(guò)集成序優(yōu)化和響應(yīng)曲面

4、法獲得有效的解決方案。該方法的特點(diǎn)是:1）從眾多的后備規(guī)則中優(yōu)化選取待組合的規(guī)則，而現(xiàn)有的方法都基于待組合的規(guī)則已知或給定;2）兩個(gè)階段優(yōu)化，即第一階段選擇出合適的規(guī)則組合;第二階段優(yōu)化組合參數(shù)，避免了單一階段（規(guī)則選擇組合和參數(shù)優(yōu)化同時(shí)進(jìn)行）巨大的計(jì)算量和復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化精度和計(jì)算效率之間的權(quán)衡;3）采用序優(yōu)化技術(shù)快速地選擇出合適的規(guī)則組合;第二階段采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化組合參數(shù)，提高了運(yùn)算效率和精度。
　　 (2)提出一種面向

5、動(dòng)態(tài)瓶頸派工(Dynamic Bottleneck Dispatching，DBD)策略。復(fù)雜晶圓制造系統(tǒng)中，瓶頸機(jī)臺(tái)能力對(duì)多數(shù)關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)起到?jīng)Q定性作用。由于傳統(tǒng)的瓶頸控制策略未考慮SWFS中瓶頸的動(dòng)態(tài)漂移特性，本文所提DBD策略根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信息動(dòng)態(tài)檢測(cè)機(jī)臺(tái)狀態(tài)并作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，采用響應(yīng)曲面法和期望函數(shù)法對(duì)其中的控制參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DBD的效果優(yōu)于其他調(diào)度規(guī)則，加工周期方差值改善約15％，其他指標(biāo)（加工周期、在制品水平、產(chǎn)量