半導(dǎo)體制造業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的優(yōu)化方法

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一般半導(dǎo)體企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類繁多,加工步驟多達(dá)好幾十步。這些產(chǎn)品一般又是同時(shí)混合加工,因此產(chǎn)品加工流程路線就顯得極其復(fù)雜。機(jī)器設(shè)備的性能差別較大,機(jī)器的生產(chǎn)能力對(duì)產(chǎn)品混合也非常敏感,例如同一臺(tái)機(jī)器加工產(chǎn)品A的速率可能與加工產(chǎn)品B的速率相差很大。以上因素決定了半導(dǎo)體企業(yè)生產(chǎn)能力規(guī)劃問題是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。

在實(shí)際中的優(yōu)化手段大致有以下幾種:一是靠經(jīng)驗(yàn)的積累,以一定的直觀基礎(chǔ)而構(gòu)造的啟發(fā)式算法;二是多次試驗(yàn),以結(jié)果優(yōu)劣定決策;三是建立數(shù)學(xué)模型,利用數(shù)學(xué)規(guī)劃法等求解最優(yōu)策略。雖然模型是實(shí)際生產(chǎn)的簡(jiǎn)化,但是其基于客觀數(shù)據(jù),求解問題簡(jiǎn)便、靈活、經(jīng)濟(jì),對(duì)大規(guī)模的生產(chǎn)決策非常有效。目前在半導(dǎo)體工業(yè)中,生產(chǎn)能力規(guī)劃也主要有三種方式:一是利用電子表格來(lái)實(shí)現(xiàn),由于在制定計(jì)劃時(shí)設(shè)備生產(chǎn)能力一般是以周為單位來(lái)考慮的,故所需的設(shè)備數(shù)量等于周加工任務(wù)除以設(shè)備周生產(chǎn)能力。企業(yè)在采用該種方法時(shí),一般會(huì)根據(jù)不同的優(yōu)先評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)依次制定生產(chǎn)計(jì)劃。二是在加工周期是關(guān)鍵的工作指標(biāo)的情況下,用離散事件仿真法多次重復(fù)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)能力規(guī)劃;上述兩種方法均需多次運(yùn)行反復(fù)試驗(yàn),而且所得的解仍可能遠(yuǎn)離最優(yōu)解。第三種方法是綜合考慮多方面的因素利用線性規(guī)劃法建立約束條件和目標(biāo)函數(shù)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化,Leachman和Carmon對(duì)加工在有多種可替換設(shè)備選擇的情況下機(jī)器的生產(chǎn)能力進(jìn)行了分析,他們所提出來(lái)的建模技術(shù)使得線性規(guī)劃模型的規(guī)模大為降低,從而使求解更為有效。由于可以利用專業(yè)的優(yōu)化解算器如ILOG CPLEX在較短時(shí)間內(nèi)得出模型的最優(yōu)解,線性規(guī)劃在半導(dǎo)體生產(chǎn)能力規(guī)劃中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,特別是對(duì)于大規(guī)模的問題,其優(yōu)點(diǎn)也就越明顯。

1 優(yōu)化計(jì)劃模型

生產(chǎn)能力規(guī)劃模型經(jīng)歷了從單時(shí)間段到多時(shí)間段,從單目標(biāo)到多目標(biāo)的轉(zhuǎn)變。事實(shí)上,從單時(shí)間段到多時(shí)間段的轉(zhuǎn)變是非常容易的,只需增加時(shí)間段下標(biāo)和相應(yīng)的約束關(guān)系即可,而目標(biāo)規(guī)劃也能很好地解決多目標(biāo)的協(xié)調(diào)問題,懲罰函數(shù)決定了各目標(biāo)的相對(duì)重要程度。為了便于問題的說(shuō)明,本文采用單時(shí)間段,單目標(biāo),單加工操作的模型。

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