【摘要】：在半導體制造業(yè)中,晶圓制造是異常復雜的過程,因此組合設(shè)備被廣泛應(yīng)用于晶圓加工當中以保證生產(chǎn)的質(zhì)量和精度。單個組合設(shè)備作為高自動化的集成制造系統(tǒng),通常包括4-6個用于晶圓加工的加工模塊,一個用于搬運晶圓的機械手和兩個存放晶圓的真空鎖模塊。由于組合設(shè)備的調(diào)度問題是一個NP-hard問題,且該設(shè)備價格極其昂貴,因此迫切需要通過對設(shè)備進行優(yōu)化調(diào)度和有效控制提高設(shè)備的利用率。隨著晶圓加工的要求日益提高,多組合設(shè)備逐漸成為了企業(yè)的選擇。它是由多臺單組合設(shè)備組成的制造系統(tǒng),相鄰設(shè)備之間通過緩沖模塊連接,最終構(gòu)成線形和樹形兩種不同的拓撲結(jié)構(gòu)。多組合設(shè)備調(diào)度的關(guān)鍵是各個單組合設(shè)備相互之間的耦合,任何設(shè)備的加工時間波動都會在整個系統(tǒng)傳播形成累積效應(yīng),使機械手難以實現(xiàn)節(jié)拍同步。因此,在研究中解決機械手在緩沖模塊相互協(xié)調(diào)問題實現(xiàn)同步配合尤為重要。在已有的研究中,單個組合設(shè)備的調(diào)度已相對成熟,而多組合設(shè)備調(diào)度的研究仍有很多問題需要解決。最近幾年學術(shù)界對線形多組合設(shè)備有不少的研究,但是對于更為復雜的樹形多組合設(shè)備,其調(diào)度仍是一個亟待深入研究的問題。本文的研究對象是緩沖區(qū)容量為2的單臂樹形多組合設(shè)備,當機械手的移動時間遠遠小于晶圓加工時間時,組合設(shè)備的加工周期由晶圓加工時間決定,機械手存在空閑等待時間。本文解決的第一個問題是系統(tǒng)是否存在一個1-晶圓周期最優(yōu)調(diào)度,以及如何獲得該調(diào)度;同時由于設(shè)備的每個模塊的價格都非常昂貴,多余的緩沖空間模塊都會成為企業(yè)的成本,因此本文在得到緩沖區(qū)容量均為2的系統(tǒng)的調(diào)度后,還以此為基礎(chǔ)對緩沖區(qū)空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題進行研究,以減少緩沖模塊的使用。針對以上問題,本文首先運用面向資源的Petri網(wǎng)對緩沖區(qū)容量均為2的系統(tǒng)進行建模,準確描述系統(tǒng)初始暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)和終止暫態(tài)三個階段。并以此為基礎(chǔ),對單組合設(shè)備調(diào)度和相鄰設(shè)備協(xié)調(diào)運作進行分析,提出使相鄰機械手在緩沖區(qū)模塊能協(xié)調(diào)同步運作的調(diào)度規(guī)則,證明系統(tǒng)周期達到下界值的1-晶圓周期調(diào)度總是存在的,同時給出求得相應(yīng)調(diào)度的算法,然后通過實例驗證了該算法的有效性以及實用性;在解決緩沖區(qū)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題時,系統(tǒng)具有不同的結(jié)構(gòu)和運作過程,因此本文運用Petri網(wǎng)對系統(tǒng)進行了重新建模描述各個過程,引入顏色機制解決緩沖區(qū)資源共享造成的死鎖問題,基于新的模型對具有不同的緩沖空間容量的系統(tǒng)進行最優(yōu)性和可調(diào)度性分析,采用把樹形多組合設(shè)備裁剪成多個線形多組合設(shè)備鏈的方法,然后分別優(yōu)化調(diào)度,提出了有效空間優(yōu)化調(diào)度算法,最后以實例對算法進行驗證。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN305

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本文編號：2803026