一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，包括以下步骤：1）接入生产系统的ERP(企业资源计划)系统及MES(制造执行系统)系统，获取生产信息；2）以最大化利润为约束目标，对封测产能进行模型规划，建立数学模型；3）依据不同约束（利润约束除外）目标，建立约束规划模型，进行约束规划求解；4）系统依据当前约束目标不同，选择最优排程方案。本发明专利技术能够通过构建多机调度模型，确定芯片封测排程的性能指标和反应策略，最后利用约束规划进行求解，达到为用户提供局部限定条件下的最优排程方案推荐的目的。最优排程方案推荐的目的。最优排程方案推荐的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法


[0001]本专利技术涉及排程算法领域，特别涉及一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术的高速发展，信息技术正在持续改造各行各业，科技制造企业朝着更加自动化、信息化和智能化的方向发展。产能过剩和计算机技术使得行业竞争变得更加激烈，企业要想在日益激烈的市场竞争中稳操胜券，就必须快速响应客户的要求和应对市场的需求。而企业要想通过领先的生产方式和高效的管理模式，按照客户的需求保持高质量的交货能力交付货物，一个卓有成效的方法就是提高企业的信息化程度。目前，作为先进和高级的企业生产计划管理模式，基于高级计划调度(Advanced Planning and Scheduling，以下简称APS，调度又称排程)的生产计划系统和制造执行系统(Manufacturing Execution System，以下简称MES)正被越来越多的企业所接受。
[0003]现有的APS系统通常具有通用性，不具有行业针对性，所以有时候不能与特定行业结合用来指导生产计划，所以面向半导体测试的APS系统值得研究。半导体制造复杂性极高，是典型的技术、知识密集型产业。但是现有的APS系统的研究主要集中于模型建立和算法求解等问题，较少涉及到具体的系统实现，拥有人机交互的APS的系统较为少见。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，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。由于可以利用专业的优化解算器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。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术缺陷，提供一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，通过利用两种算法模型，分别依据最大利润和非利润因素下的预设条件，从而能够针对厂商的不同要求，求解更多和更准确的排程方案，达到为半导体封测行业提供更快更精确的排程系统的目的。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1)接入生产系统的企业资源计划ERP系统及制造执行MES系统，获取生产信息；
[0007]步骤2)以最大化利润为约束目标，对封测产能进行模型规划，建立数学模型Xschedule；在定义的生产情境和必要的生产系统假设下，建立采用线性规划的方法，对生产实际问题进行简化及抽象，建立相应的数学规划模型；
[0008]步骤3)依据不同约束目标，建立约束规划模型Yschedule，进行约束规划求解；在不考虑利润约束的前提下，对工厂生产的其他约束条件进行约束规划建模求解，以求得多种约束条件下的局部最优排程方案；
[0009]步骤4)将步骤3)得到的排程方案存入数据表，根据预设条件或人工干预进行排程方案的选择。
[0010]进一步的，所述步骤1)具体包括：
[0011]步骤1.1)从企业资源计划ERP系统及制造执行MES系统中获取并筛选生产信息，对生产信息进行打包，获得包含封测价格和利润生产信息在内的数据包；所述生产信息包括生产需求量、自有及外包的现有设备、配件产能、产品工艺信息、物料需求、产品信息、库存存量、自有及外包的测试价格和测试成本；
[0012]步骤1.2)将获取到的数据包分发给步骤2)的模型Xschedule和步骤3)的模型Yschedule进行约束求解。
[0013]进一步的，所述步骤2)具体包括：
[0014]步骤2.1)定义生产情境：测试生产线设定为订单式生产MTO模式，规划时间内的订单已知，每张订单仅有一种待测试的产品，每张订单各测试工序可用的机型已知，若一份订单有多种产品，则将其视为多份订单处理；该规划涉及的测试产能来源工厂自有测试生产线及母公司测试厂；自有测试厂与母公司测试厂所能提供的各测试机型的设备数量为已知；测试机台单位时间的产值及成本因订单、产品及测试工艺流程而定；生产规划的订单分配及设备安排以月度计划为依据进行静态安排，实际生产运营期间如有发生生产计划变更或设备状态的重大变化，则视为执行新的生产计划，再次进行新生产计划下的设备安排及订单分配；
[0015]步骤2.2)设定生产情境的限制：考虑各个测试工艺站点的先后次序；不考虑因产品的搬运移动时间以及工人的设备操作时间可能导致的产能损失；各机台的可用时间是指已扣除机台的设置换装时间及宕机时间，所述各机台的可用时间是以历史数据经验值作为预设值；不考虑订单产品中批量大小差异导致的批处理设备的性能损失，即设备的可用效率中综合考虑了性能稼动率和时间稼动率，以现况的历史数据作为已知条件；厂内成本仅考虑变动成本；外包成本包含固定成本及变动成本，其成本会恒大于厂内成本；当外包成本恒大于自有测试成本，预设其已经考虑了待测产品在不同工厂间的物流输送成本；设备的生产能力以每天能够加工某种产品的数量为衡量基准，该数值是已经考虑设备的稼动率、生产转换调整时间和返工以及工艺合格率的平均值；
[0016]步骤2.3)构建数学模型Xschedule和模型求解；在定义的生产情境和设定的生产情境的限制下，建立采用线性规划的方法，对生产实际问题进行简化及抽象，建立相应的数学规划模型，并对模型进行求解。
[0017]进一步的，所述步骤2.3)具体包括：
[0018]步骤2.3.1)决策变量设定：
[0019]A
ijkl
：订单i于第j道测试，安排在机型k上使用配件1的数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，
2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；1＝1，2，3，
…
L；
[0020]O
ijk
：订单i于第j道测试，安排在外包机型k上的数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；
[0021]B
ij
：订单i于第j道测试，无法安排上机的数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；
[0022]Y
ijk
：订单i于第j道测试，是否安排在机型k上测试；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；
[0023]步骤2.3.2)参数设定；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)接入生产系统的企业资源计划ERP系统及制造执行MES系统，获取生产信息；步骤2)以最大化利润为约束目标，对封测产能进行模型规划，建立数学模型Xschedule；在定义的生产情境和必要的生产系统假设下，建立采用线性规划的方法，对生产实际问题进行简化及抽象，建立相应的数学规划模型；步骤3)依据不同约束目标，建立约束规划模型Yschedule，进行约束规划求解；在不考虑利润约束的前提下，对工厂生产的其他约束条件进行约束规划建模求解，以求得多种约束条件下的局部最优排程方案；步骤4)将步骤3)得到的排程方案存入数据表，根据预设条件或人工干预进行排程方案的选择。2.根据权利要求1所述的一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：步骤1.1)从企业资源计划ERP系统及制造执行MES系统中获取并筛选生产信息，对生产信息进行打包，获得包含封测价格和利润生产信息在内的数据包；所述生产信息包括生产需求量、自有及外包的现有设备、配件产能、产品工艺信息、物料需求、产品信息、库存存量、自有及外包的测试价格和测试成本；步骤1.2)将获取到的数据包分发给步骤2)的模型Xschedule和步骤3)的模型Yschedule进行约束求解。3.根据权利要求2所述的一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：步骤2.1)定义生产情境：测试生产线设定为订单式生产MTO模式，规划时间内的订单已知，每张订单仅有一种待测试的产品，每张订单各测试工序可用的机型已知，若一份订单有多种产品，则将其视为多份订单处理；该规划涉及的测试产能来源工厂自有测试生产线及母公司测试厂；自有测试厂与母公司测试厂所能提供的各测试机型的设备数量为已知；测试机台单位时间的产值及成本因订单、产品及测试工艺流程而定；生产规划的订单分配及设备安排以月度计划为依据进行静态安排，实际生产运营期间如有发生生产计划变更或设备状态的重大变化，则视为执行新的生产计划，再次进行新生产计划下的设备安排及订单分配；步骤2.2)设定生产情境的限制：考虑各个测试工艺站点的先后次序；不考虑因产品的搬运移动时间以及工人的设备操作时间可能导致的产能损失；各机台的可用时间是指已扣除机台的设置换装时间及宕机时间，所述各机台的可用时间是以历史数据经验值作为预设值；不考虑订单产品中批量大小差异导致的批处理设备的性能损失，即设备的可用效率中综合考虑了性能稼动率和时间稼动率，以现况的历史数据作为已知条件；厂内成本仅考虑变动成本；外包成本包含固定成本及变动成本，其成本会恒大于厂内成本；当外包成本恒大于自有测试成本，预设其已经考虑了待测产品在不同工厂间的物流输送成本；设备的生产能力以每天能够加工某种产品的数量为衡量基准，该数值是已经考虑设备的稼动率、生产转换调整时间和返工以及工艺合格率的平均值；步骤2.3)构建数学模型Xschedule和模型求解；在定义的生产情境和设定的生产情境的限制下，建立采用线性规划的方法，对生产实际问题进行简化及抽象，建立相应的数学规
划模型，并对模型进行求解。4.根据权利要求3所述的一种基于多机动态调度的芯片封测线性规划排程方法，其特征在于，所述步骤2.3)具体包括：步骤2.3.1)决策变量设定：A
ijkl
：订单i于第j道测试，安排在机型k上使用配件1的数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；1＝1，2，3，
…
L；O
ijk
：订单i于第j道测试，安排在外包机型k上的数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；B
ij
：订单i于第j道测试，无法安排上机的数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；Y
ijk
：订单i于第j道测试，是否安排在机型k上测试；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；步骤2.3.2)参数设定；R
ij
：订单i在第j道测试的需求生产数量；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；M
k
：机型k的设备可用数量；k＝1，2，3，
…
K；M
kl
：机型k下配件1的保有数量；k＝1，2，3，
…
K；l＝1，2，3，
…
L；U
k
：机型k的单一机台最大可用时间(已经考虑稼动率因素)；k＝1，2，3，
…
K：T
ijk
：订单i于第j道测试在机型k上，所需要的作业时间，即测试时间；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；V
ijk
：订单i于第j道测试在机型k上，所能得到的产值；i＝1，2，3，
…
I；j＝1，2，3，
…
J；k＝1，2，3，
…
K；C
ijk
：订单i于第j道测试在机型k上，所需要花费的厂内测试成本；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家林，朱毅，张雨辰，章永龙，孙小兵，马槐苓，蒋皓宇，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：