约束理论运用于晶圆厂生产管理与控制中的研究.docx

1、羯务六单本科生毕业论文名:号:目：约束理论运用于晶圆厂生产管理与控制中的研究林彬彬071503414院:经济与管理学院业:工业工程级:2015 级校内指导教师:（签名）校外指导教师:（签名）2019年 月 日二、相关理论概述(-)约束理论基本概念1 .起源与基本特点(1) 起源约束理论(Theory of Constrains)是由以色列管理大师Goldratt博士于1984年首次提出，其前身是从最优生产技术Optimal Production Technique发展而成的一套企业营运管理思维与方法。约束理论是基于物理学上的法则，应用于管理学上的一大创举。其旨在指导企业如何集中利用有限的资源，

2、来得到最高的收益。约束理论认为组织是一个由不同的部门或资源所组成的系统，他们必须在相互依存与交互作用下运作来达成组织目标,并且彼此之间存在差异且有约束。所谓的约束就是阻碍组织达成其最高目标绩效的东西。约束理论的核心观点立足于企业系统，认为系统的绩效取决于约束，通过聚焦于约束的改善，达到系统各环节同步、整体得到改进的目标。(2) 基本特点与指标 约束理论以整体绩效作为重大决策参考对象，局部的改善并不意味着整体的改善。 企业绩效指标。净利润(NP):指企业主营业务收入减去企业营运支出后所得出的金额。净利润越高，企业效益越好。其表达公式为：净利=有效产出-营运费用公式(2-1)投资报酬率(R0I):

3、以称之为投资获利的能力，是指通过投资后所得到的经济回报。表达公式如下：投资报酬率=(有效产出-营运费用)/投资公式(2-2)现金流(CF)：公司盈利能力，是指投资项目在其整个寿命期内所发生的现金流出和现金流入的全部资金收付数量。其表达公式如下：现金流二净利-库存公式(2-3)这里的库存并不是指仓库中产成品的数量，而是指作业绩效指标中的库存指标(Do 作业绩效指标。有效产出(T-Throughput)：称为产销率，是指企业在一定计划时间段内通过销售所获得的有效收益，其可以当作整个组织通过销售所获得金钱的速度。有效产出表达式为：有效产出=售价-材料成本公式(2-4)库存(I-Inventory)：

4、 Goldratt博士将其定义为整个组织投资在采购上的金额，而采购的物资是未来将要销售出去的东西，这与传统意义上的库存定义截然不同。营运费用(OE-Operating Expense)：指系统为了将库存转化成有效产出而花费了的费用。其中包含了企业日常运作的所有直接费用和间接费用。三者之间关系如下图2-2所示：OEj原材料 j. T f图2-2 T, I,0E关系图约束理论对组织生产系统改善后的评估通过以下三个问题来得以体现：组织的有效产出是否增加；组织的营运费用是否下降；组织的投资金额是否下降。2. 约束理论九大原则约束理论的基本思想是通过九大原则来得到具体映现，九大原则是实现约束理论的依据。

5、九大原则常应用于指导实际生产系统的生产管理活动上：(1) 追求物流平衡而不是生产能力平衡；(2) 约束上的一小时损失二系统一小时的损失；(3) 系统约束决定了非约束资源的利用水平；(4) 非约束资源节省的时间并不对系统的有效产出有影响；(5) 资源利用率 Utilization尹活力 Activation；(6) 约束控制着库存和有效产出；(7) 运输批量并不一定是加工批量；(8) 批量大小是可依据生产情况变更的；(9) 制定作业计划时需兼顾系统资源约束，作业规划的结果包含生产提前期。3. 思维过程与五聚焦制约管理步骤(1)思维过程思维过程(Thinking Process)作为约束理论的系统

6、思考程序，通过其包含的三条逻辑导向来从组织管理中实际存在的问题入手，透过问题的现象查询追踪到渊源所在，并针5对根源问题提出解决措施。思维过程主要内容有以下几点： 问题是什么，需要改变什么What to Change：寻找系统中的核心问题，确认问题根源所在即确认改变的对象。 要改变成什么样一What to Change to：激发创新解，建构完整解决方案。根据分析问题的结果并结合系统计划目标提出改善方向和对策。 如何做出改变How to Change：规划执行与行动计划，说服相关利害关系人合作，即设计并各资源全力配合与实施改善计划。(2) 五聚焦制约管理步骤T0C将五聚焦管理步骤作为持续改善程序

7、常用于在复杂的系统中找出瓶颈并通过不断改善来增加整体的有效产出。步骤一：识别系统瓶颈资源；步骤二：决定如何充分利用/挖尽系统瓶颈；步骤三：所有资源全力配合步骤二所做的决策；步骤四：提升系统瓶颈致力于打破瓶颈；步骤五：如果瓶颈在步骤四被打破，回到步骤一，不要局限于瓶颈打破而忽略系统新瓶颈的出现的惯性思维里。(二) DBR理论1. 基本概念Drum-Buffer-Rope理论是TOC在生产规划与控制中的应用。DBR理论根据系统约束因素确定整个生产系统的生产节奏并制定生产规划。将DBR理论应用到晶圆厂生产系统中,组成元素分别指代内容如下：鼓Drum：晶圆生产线上的瓶颈设备，其目标是系统的有效产出最

8、大化。缓冲Buffer：保护瓶颈设备的加工时间与交期时间，确保瓶颈设备不会有闲置时间，订单的交期不会受到影响。绳子Rope：依据瓶颈设备的节奏来控管物料。鼓、缓冲、绳子三者之间关系如下图所示：p瓶颈缓冲时间瓶颈交期缓冲时间 一H国口口同ROPEDrum图2-3鼓-缓冲-绳子本文将DBR理论应用于H公司晶圆生产厂的生产管理与控制中，主要通过以下步骤:（1）识别瓶颈资源；（2）基于瓶颈资源的生产节奏并结合晶圆生产厂的目标产出制定针对性的生产规划;（3）为了对瓶颈进行保护，使其能力能够充分发挥，一般要装置合理性的缓冲；（4）控制流入非瓶颈资源的在制品，均衡生产系统的在制品流动量。2. 瓶颈识别方法一

9、般来说当需求产能大于可用产能造成产能负荷时导致设备前堆积的在制品，而堆积的在制品数量最多的设备就是瓶颈资源。在晶圆生产系统中，由于生产系统的回流性、再9加工性和复杂性，晶圆生产线上是存在多种瓶颈且常发生瓶颈漂移。杨丽艳等学者将以下三种识别方法用于识别晶圆生产系统中存在的长、中、短期系统瓶颈：（1）平均利用率（Utilization）最高同时成本最高的设备当作瓶颈设备。一般用于识别长期瓶颈（系统主瓶颈），一般晶圆生产系统中长期瓶颈是不变动的，因此称之为主瓶颈。通常黄光区的曝光机（Scanner）是晶圆生产厂中最为昂贵的设备，也就是一般晶圆生产系统中最受关注的主瓶颈。目前最新的浸润式曝光机（Imm

10、ersionScanner） 一台报价至少1亿美元以上。通过增加机台设备数来扩充主瓶颈产能的解决方案对于实际运作又资金有限的晶圆厂来说是不可行的；（2）在生产规划期内，平均产能负荷（Loading）最高的设备被当作瓶颈设备。用于识别中期瓶颈即次瓶颈，由于受到产品组合变动或设备频繁宕机等随机因素而导致设备本身可用产能小于需求产能或设备产能满足需求但负荷最大从而成为仅次于主瓶颈的次瓶颈设备；（3）具有整个生产系统最长等待线/在制品（WIP）的工作站当作瓶颈设备。用于识别短期瓶颈。短期瓶颈的问题解决较于前两种瓶颈来说，比较容易。由于短期瓶颈不在本文研究范畴内，因此不详述解决方法。对晶圆生产系统中的瓶

11、颈设备和瓶颈漂移现象的研究所设计出的瓶颈管理模式瓶颈管理模式分成五步骤去执行:步骤一：根据历史生产数据识别出生产系统中的长期瓶颈；步骤二：根据生产现况找出生产规划期内存在的中期瓶颈，并对其进行监控；步骤三：根据主瓶颈设备产能大小进行基于DBR理论的生产投料排程与缓冲管理;步骤四：非瓶颈设备全力配合瓶颈设备生产，不盲目提高自身利用率；步骤五：留意异常情况，及时发现原因并采取对策来尽可能阻止或减少瓶颈漂移。具体如图2-4所示：市场允许判定系统长期瓶颈一土A按瓶颈产能接单瓶颈漂移图2-4瓶颈管理模式流程图3. 投料排程生产控制是DBR理论主导的部分，控制投料目的在于控制生产节奏。基于晶圆厂生产控制策

12、略将投料法则进行整理归纳成表2-1投料法则分类与说明，通过各种投料法则的特性选择与晶圆生产厂现况最实用的投料排程策略。表2T投料法则投料法则何时投料投料类型Constant WIP固定量在制品法CONWIP维持系统WIP在一定水平即产出一批便投入批当前生产线生产的产品Two Boudary双边界法TB各产品从投料到初次进入瓶颈加工区时，当实际产出低于计划产出且该区域实际在制品低于目标值时投料各产品实际产出与计划产出的差额乘以产品权重，其值大者投料，补足该区域不足WIP数StarvationAvoidance避免饥饿法SA当L时间内将到达瓶颈工作站总工作负荷W小于aL则投料(Glassey建议a

13、 =瓶颈机台数)依据产品组合比率，WIP量低于标准最低者投料WorkloadRegulating工作负荷调整法WR系统内瓶颈资源总工作负荷小于设定的安全库存值则投料瓶颈资源总工作负荷按产品比率分配，离标准较低者投料泊松分布POISS订单到达即投料依据产品比率随机分配出现机率固定时间间隔投料法则UNIF固定时间内投入固定数量投入批量按产品比率分配4. 缓冲管理缓冲设置目的是为了保护瓶颈最优化生产的能力。传统DBR理论根据不同的生产阶段将缓冲分为瓶颈缓冲、出货缓冲与装配缓冲。由于晶圆生产系统不存在装配动作，因此衍生出针对于晶圆厂生产特性的新型缓冲：回流缓冲。(1) 瓶颈缓冲：通常设置于瓶颈设备前工

14、序，用来保护瓶颈设备不至于缺货而闲置。(2) 回流缓冲：是指前后两次进入瓶颈设备的时间间隔,为了保障同一批在制品在瓶颈设备的前后两道制程加工有合理的时间间隔。(3) 出货缓冲：是为了保证客户订单准时出货而设置在瓶颈设备后，出货截止日前。三种缓冲与整个生产系统关系如下所示:投料出货瓶颈缓冲、第 次经过瓶颈加工时间第一次回流缓冲、第二次经过瓶颈加工时间第二次回流缓冲、第三次经过瓶颈加工时间出货缓冲图2-5三种缓冲关系图在实际操作中对缓冲还需要进行动态管理，通过分析缓冲的消耗程度来衡量当前进度绩效进行缓冲监控。Goldratt博士通过红黄绿警示对时间缓冲进行监控，具体设置如下:表2-2红黄绿警示释义

15、表区域缓冲消耗程度说明绿色区消耗量（1/3*总时间）缓冲消耗进度良好黄色区（1/3*总时间）v消耗量（2/3*总时间）可能出现问题，需做好应对方法的准备，同时要加强监控红色区消耗量（2/3*总时间）出现严重问题，必须立即采取行动，执行相应的对策避免项目进度持续恶化对于晶圆生产系统，缓冲区时间长度相当于生产流程上接近瓶颈的在制品量的理论加工时长。将这些接近目标设备在制品称之为Close WIPo晶圆生产系统设置Close WIP的目的和约束理论的红黄绿监控原理相似：除了保护瓶颈设备外，还有监控警示的作用。Close WIP警示水位线包含最低水位线和最高水位线。最低水位线以瓶颈设备最大产能为标准，

16、目的是保护设备不闲置；最高水位线的设置是为了防止过多的在制品临近，堆积情况可能会导致生产周期的延长。大致模型设置如下图示：瓶颈设备第1道制程缓冲保护区瓶颈第1道制程第2道制程缓冲保护区瓶颈第2道制程第3道制程缓冲保护区瓶颈第3道制程第n道制程缓冲保护区瓶颈第n道制程最高水位线实际CLOSE WIP数过周V.S正常最低水位线缓冲区设定范围过低CLOSEWIP图2-6 Close WIP缓冲区设置图当实际Close WIP数在规定区间内，则瓶颈资源可以在正常生产环境下进行加工。因为生产线内物流流通越均衡，系统中设备的利用率Utilization越高，因此，如果Close WIP过高或者过低，则需要

17、通过派工优先顺序进行调整。三、H公司生产管理与控制中的问题分析由于晶圆生产系统与传统生产系统大有不同，因此晶圆生产管理与控制需要考虑其生产系统的工艺流程与生产特性。本章节在了解了晶圆生产独特性的基础上对H公司的生产现状进分析，依据思维过程的三条逻辑导向，找出H厂生产线存在的问题，分析问题并根据分析的结果，设计出能够提高H公司有效产出的改善方案。()H公司概述本文以H公司的12寸内存晶圆厂生产线为研究对象。该案例公司的生产模式属于存货式生产模式(Make To Stock),是根据对市场需求的分析与预测进行生产，在平时保持某一水平的存货，在真实客户订单出现时立马出货。目前厂内生产的产品以标准记忆

18、体DDR4为主，还未有新旧产品交替换代，亦未有代工模式，因此整条生产线现阶段主要特征为产品种类单纯。(-)H公司工艺流程及生产特性1. 工艺流程晶圆厂内进行的工艺流程如图3-1所示：图3-1晶圆厂生产流程图晶圆厂内按工艺特性分为六大工艺区域：(1) 黄光区域(Photo-PH)黄光区域主要工艺是光刻。光刻是将每道制程的定制光罩上的电路图形正确地印刻在芯片上，并要确保芯片上的图形尺寸都在生产规格范围内的工艺。(2) 蚀刻区域(Etch-ET)Etch是一种通过物理作用或者化学腐蚀反应方式将进行光刻显影后未被光阻覆盖的部分、沉积的薄膜以及光阻按生产规格要求加以移除的工艺。蚀刻工艺主要分有干式蚀刻和

19、湿式蚀刻两种技术。(3) 扩散区域(Diffusion-DF)扩散制程是指利用扩散原理，通过在高温条件下能够使硅晶圆具备较高的扩散能力来掺入微量杂质，从而达到控制半导体性能的目的。扩散区域的扩散制程基本流程包含高温炉管、离子植入和快速热制程。(4) 薄膜区域(Thick Fi Im-TF)薄膜区域所采用的成膜方式主要分有两种：物理气相沉积技术(PVD)和化学气相沉积技术(CVD)o(5) 化学机械研磨区域(Chemi ca I Mach i ne PoI i sh-CMP)CMP主要有研磨性物质的机械式研磨与酸碱溶液的化学式研磨两种方式。通过研磨液与具有弹性的研磨垫之间相对运动，藉由之间的摩擦

20、滑动而有磨耗的作用，再加上化学品的侵蚀作用达到芯片平坦化的目的，以利于后续薄膜沉积。(6) 洗净区域(Wet)Wet的工作目的是由于芯片内各元件及连线特别微细，因此制程中若受到微粒和金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，导致芯片电路的失效；除此之外，许多制程步骤前后均需要进行湿式清洗工作。湿式清洗工作能够在不破坏晶圆表面特性的前提下，有效的使用化学溶液清除残留在晶圆上的微粒、金属离子以及有机物的杂质。2. 生产特性半导体制造系统不同于传统工艺生产方式，晶圆制造系统在进行生产时通常需要上百台不同性能要求的机器设备，这些设备的摆放会依据工艺流程分别摆放在不同的工艺区域。晶圆经过数月加工才可完

21、工出厂，在加工过程中需在不同工艺区域反复进出。因此，结合更多调查研究，总结出半导体制造系统具有以下生产特性：(1)产品工艺流程步骤复杂。一个芯片的完成需要经过上千道工序的加工。芯片表象下所包含的半导体元件是以层次化结构叠加呈现的，每一层的工艺流程并不完全相同，其次每一层需要添加的材料各有所不同，以及每一层的精度也有各自的生产规格要求。(2) 生产线具有回流性。回流是指在制品在某个设备A加工完成离开机器后，在后续的数道制程加工中会反复多次回到设备A。因此，在半导体生产线中机台需要常常需要根据在制品的生产进程调整机台制程。(3) 晶圆制造制程有再加工情形。再加工情形主要发生在黄光区的主机台上，在完

22、成光刻制程后量测结果不合格的晶圆会被送去清洗重新进行加工。(4) 生产规模大，多种产品组合混合生产。一条晶圆生产线包含上百台机器设备，生产规模大，投资也很大。而晶圆制造厂中常常会加工不同要求的产品。Dram产业为了抢占市场占据竞争优势都致力于产品更新迭代，因此厂内常会出现除了不同交期的客户订单外还有试产的新世代产品。这时多种产品组合混合生产的管理和投料排程是复杂且困难的。(5) 晶圆制造生产周期长。晶圆制造的生产工序多，每道工序在几百台设备间来回进行加工动作，因而生产流程长导致产品的生产周期也长。(6) 机台加工方式迥异。晶圆厂的设备加工方式较传统生产型企业来说有所不同。晶圆制程系统的设备加工

23、方式分有单片加工、单片并行加工、批次加工。每个工艺区域的机台加工生产模式不同。例如，黄光的曝光机采用典型的单片加工方式；蚀刻区域的主机台里有几颗独立反应室(Chamber),每颗Chamber H能加工一片晶圆但每颗Chamber可并行加工；扩散区域主机台中的炉管，采用批次加工方式。炉管每次生产都需要4批LOT才可安排进行加工动作(1LOT二25 pcs Wafer)o(7) 机台保养和测机的必要性。半导体生产系统中，由于机台成本高，又机台可生产时间会影响整条生产线的生产周期，所以为了保障机台能够正常使用，定期保养是很有必要的。测机的动作是指为了监控机台本身的运作状况，一旦出现问题就可以及时补

24、救避免过多地影响到生产周期。（三）H公司主要生产衡量指标1. Ut i I izat i on机台利用率，也称为机台产能利用率。是指晶圆生产线上设备处于加工状态时的时间占设备整体运作的总时间的比例，提高设备利用率是晶圆生产厂主要的目标之一。（PRD、SBY释义如表3-1设备六大机况）Utilization =PRD(SBY+PRD)公式(31 )2. Upt i me机台可用率，也称为机台的妥善率。Uptime越大代表机台异常状况越少，表示机台的产能越高。提高Uptime是晶圆生产主要生产目标之一。公式（3-2）IT SBY+PRD+ENGUPt】me = Ttal TimeNST机台的Tot

25、al Time所包含的六种机况具体如下表所示:表3-1设备六大机况PRDProduction time机台在RUN货SBYStandby time机台处于闲置状态ENGEngineering time机台工程借机UDTUn-scheduled time机台异常故障，不能正常RUN货SDTScheduled time机台定期PM/测机NSTNon- scheduled time机台未Release/计划性不生产3. Move在制品WIP完成制程道数的移动数量。从定义上可看出WIP和Move有一定的相关性,Move用于反馈晶圆每日在生产线中前进的状况。当日实际Move低于Target Move E

26、l寸，需要及时地分析和反馈Move Loss的原因，找到原因后进行改善并想出补救方法。Move = WIP x Process公式（3-3）表3-2公式注释表Move晶圆移动数WIP在制品Process完成制程道数4. Cyc I e T i me理论上产品从投入到产出，完成各道制程所需要的标准加工时间，我们称之为标准生产周期时间(Std. Cycle Time) o常用于和实际记录的生产周期时间进行比较来判断生产过程中是否有异常情况发生。在晶圆生产中，生产周期是工厂生产产品效率的重要指标。从生产管理者角度来看，当生产周期过长，可能导致潜在制程或设备问题延后发现，发现时过晚，反应过慢。实际生产

27、过程中记录的生产周期分有三种：(1) Output CycIe Time是指产品出厂日期减去该产品的投料日期，也就是产品的实际生产周期时长，属于过去式的生产周期指标。Output Cycle Time = Output Time Input Time Hold Bank Time 公式 (3-4)表3-3公式注释表Output Time出厂日期Input Time投料日期Hold Bank Time因工程试验停滞的时间(2) Ini i ne CycIe Time即时反馈型的生产周期指标Inline Cycle Time主要是记录前一天每个工作站的平均过站时间。由于数据有效性高，统计对象为各个

28、机台群组，通过与理论生产周期进行比较时可以快速找出是哪个机台群组出现问题。Inline Cycle Time = =iOp_code Cycle Time 公式(3-5)表3-4公式注释表n过站的片数或批次数.1第i片或第i批Op code Cycle Time过站时间(3) Turn Rate CycIe Time是指依据每道制程的Turn Rate (周转率)来推测完成整个生产流程所需是生产周期时间，是属于未来式的生产周期指标。用来监控每日的Move和WIP数量是否异常。Turn Rate Cycle Time =* Process公式 (3-6)Move(四) H公司生产管理与控制中问题

29、分析1. H公司生产现场存在的主要问题由于国内的集成电路快速发展，抢占市场先机成为了国内集成电路企业的终极目标。对于H公司来说，提高公司竞争优势的最根本努力方向是缩短产品生产周期同时增加公司的有效产出从而快速反应市场需求。但是受到生产环境、生产设备等因素影响导致每日的生产重点调度对象不同，整个生产系统中存在多处瓶颈制约着系统产出，并且瓶颈漂移现象频繁。当前整个生产线上主要问题有：(1) 生产线中存在多处瓶颈，各个瓶颈加工负荷程度不同；(2) 瓶颈漂移频繁。在复杂的晶圆制造系统下，如何去有效地管理与控制晶圆厂中的瓶颈机台保证其产出最大化的同时还须考虑其他资源如何调配自身的加工负荷来确保有足够的产

30、能配合瓶颈机台最优化生产。2. 问题分析及改善方向(1) 生产线存在加工负荷程度不一的多瓶颈。约束理论认为己投入生产的企业应追求物流平衡，使每个工序与瓶颈机台同步生产。对于晶圆厂来说，物流平衡也就是WIP Move Balanceo理想化状态下，晶圆厂按产出目标投入晶圆，系统保持物流平衡则各个工作站完美配合瓶颈机台生产，从而达到生产周期最短、产出最大的最佳生产状态。然而实际上，由于各种原因造成机台故障影响其正常加工导致在制品流动不均衡。依据晶圆生产回流特性及约束理论整体观，生产流程中某一环节出现问题就会影响其他机台群组的生产节奏，例如当机台宕机导致该站堆积WIP而其下游机台无货可加工而闲置，当

31、宕机机台回线快速消耗当站WIP则其下游机台在短时间内需加工大量在制品导致其加工负荷过重。根据上述分析，解决这个问题最主要方法为提升瓶颈机台利用率Utilization,并监控当前生产线的实时WIP调配机台产能，以此作为改善方案的核心方向。(2) 瓶颈漂移现象频繁。在实际晶圆生产过程中，各个工作站点的机台群组由于各种不确定因素，轮流成为次瓶颈，被称为瓶颈漂移。由于晶圆生产的产品组合复杂，生产过程复杂且需求波动大，同时为了满足产品交期准时，需要对设备的产能根据需求进行调配。但是因为机台群组的需求与产能的调配不均，导致瓶颈在各个机台群组之间频繁转移。根据上述分析可知，机台产能调配是减少瓶颈漂移次数的

32、主要解决方法，通过观察机台本身的加工负荷以及生产线上的WIP流动即提高产能利用率，能够在一定程度上降低瓶颈转移的频率。除此之外，还要能够根据生产的历史数据来预测新瓶颈的出现。3. 改善方案设计根据晶圆生产特性和生产系统中瓶颈种类，以系统主瓶颈和主瓶颈回流区间存在的次瓶颈为改善对象，设计出针对H厂生产现状改善方案，方案内容如下：1）基于DBR理论对主瓶颈机台设置稳定的生产环境。 识别主瓶颈； 投料与派工规划； 设置缓冲。2）提高次瓶颈机台群组产能利用率，使其降低对主瓶颈机台的产出影响。 识别次瓶颈； 提升次瓶颈产能利用率。3）瓶颈漂移管理。基于瓶颈识别管理和五聚焦管理步骤制定针对瓶颈漂移现象的管

33、理机制。四、H公司基于约束理论的改善方案实施依据上述所提出改善方案，本章节将对H公司的晶圆生产线中影响系统产出的次瓶颈机台群组进行优化改善，主要在保证了系统主瓶颈生产环境处于正常条件下，通过提升次瓶颈的产能利用率来降低机台对生产线晶圆流动的影响性。(-)晶圆生产系统主瓶颈1 .识别主瓶颈根据长期瓶颈识别方法可以判定出H公司晶圆厂(以下简称H厂)中成本和利用率最高的设备为黄光区的曝光机Immersion,即H厂主瓶颈为Immersion。H厂目前最主要产品的生产制程中，用到Immersion机台的制程有10道，回流期间需要经过其他五大工艺区域的加工。H厂一直将Immersion作为重点机台去管控

34、因此其Uptime 一直处于接近100%的生产状态。2. 投料排程H厂内配置了 2台Immersion,每台月产出约为10000片。由于晶圆生产系统的产出取决于系统主瓶颈资源的产出，因此依据II厂月产目标20000片和主瓶颈产能，本文采用固定时间间隔投料法则(UNIF)进行投料，每月总投片量为20000片。3. 设置Close WIP警示线设置Close WIP来进行缓冲保护，保障系统瓶颈资源有足够的在制品加工，机台不闲置。(1)设置Close WIP警示水位线最低水位线按瓶颈机台平均产能大小设置：1 天 Close WIP:200004-30=667 (pcs/day)最高水位线取瓶颈产能

35、的120%来给予瓶颈缓冲保护：1 天 Close WIP:200004-30X120%=800 (pcs/day)因此1天Close WIP水位线设置如下表4-1 :表4-1 Close WIP水位线Close WIP水位线IDay最低水位线667Close WIP最高水位线800(2)收集系统瓶颈的Close WIP数据依据前文缓冲管理章节对Close WIP的说明，收集了 3月某一日某一时刻的生产线中实际的在制品数量后绘制瓶颈机台Close WIP警示图如下所示:Input |wip/片1天CloseWIP680最高水位线800 I最低水位线667 IProcessl1天CloseWIP最

36、高水位线800最低水位线667705Process?天CloseWIP最高水位线800最低水位线667786ProcessB1天CloseWIP最高水位线800最低水位线667742Process41天CloseWIP最高水位线800最低水位线667756ProcessS1天CloseWIP最高水位线800最低水位线667693Process61天CloseWIP最昌水800最低水位线667657Process?1天CloseWIP最高水位线800最低水位线6671天CloseWIP 1r最后水位线8oo IL最低水位线667 |1670|Process9 |1天CloseWIP 1r最后水位

37、线8oo IL最低水位线667 I1682|ProcesslO图 4T Immersion Close WIP 警示图由上图可看出当前生产线中每道制程的1天Close WIP实际数量。针对图中WIP数低于最低水位线的制程道数，需要通过调整其派工顺序，即通过实时派工系统智能判断和调整派工优先级。（-）次瓶颈机台群组改善1 .识别生产线中的次瓶颈本文主要研究改善会影响主瓶颈产出的次瓶颈资源。由于晶圆生产回流性，瓶颈设备需要加工不同阶段的制程，回流期间一旦出现次瓶颈便会影响回流回主瓶颈的在制品量,所以需要找出影响流入主瓶颈在制品量的次瓶颈资源并进行改善。主瓶颈Immersion与次瓶颈模式如下图：1

38、次瓶颈1 I| Process step 1I次瓶颈2|Process step 21、,1 次瓶颈3| Process step 3 、I次瓶颈4|lmmersion_llmmersion_2| Process step 9D20E24D18D12E8E42.提高次瓶颈机台群组产能利用率根据第三章的公式(3-1)和表3T可知，机台release后的状态分有5种，提高utilization需提高其PRD的同时降低SBY。本文通过减少机台群组闲置时间，让机台保持加工状态来提升机台群组的产能利用率。提高utilization的主要改善方法有下列四种方法：(1) 调整机台派工顺序；(2) 调整机台保

39、养时间；(3) 同型设备支援；(4) 缩短TC。其中方法中TC是指Tact Time即生产节拍时间。缩短TC实际上是需要长期去研究实验，短时间内无法达成。本文将采用方法-进行改善。(1) 调整机台派工顺序。H厂借助实时派工系统(Real-Time Dispatching, RTD)来对生产线中的机台群组派工进行排序。RTD可以基于派工法则进行派工，也可以针对不同生产要求建立新的派工规则。我们使用RTD分析前段流程的情况后列出可调整机台负载平衡的派工顺序，从而提高设备的产能利用率，在一定程度上提升投资回报和收益。引进自治与协调的派工机制同时借助RTD实现操作。在自治与协调派工机制下，自治区域会根

40、据上下游区域的实时信息来协调派工保证整个生产系统的物流平衡同时根据区域内设备的状态进行自治派工。该机制有以下几个特性：1）将整个生产系统划分成若干个独立的自治区域；2）各个自治区域之间建立了协调机制，完成各自任务时兼顾整体利益；3）自治派工：自治区域内的机台群组被视为基本加工单位，当机台群组中任一设备闲置时立即反馈给RTD安排派工。在自治与协调派工机制下，各个工艺区域相当于自治区域，各个工作站机台群组为基本工作单位。通过调整次瓶颈机台群组的派工顺序，借助RTD根据优先级进行派工来减少机台闲置时间，追求WIP MOVE平衡，因而对RTD增添以下新机台派工规则：1）当区间1夭Close WIP数低

41、于设定值，数值越低，优先级越高；2）当机台群组本身的Loading值越高，优先级越高：规定规则1）优先级高于规则2）,结合图4-1的ID Close WIP值及表4-2 Loading值，则当前机台群组派工优先级如下表所示：表4-3次瓶颈派工优先级表优先级EQP GROUP1E242D183C204D205D126E87E4（2）调整机台保养时间。由于机台维护保养（PM）是一项比较复杂和耗工时的必要工作，同时机台在PM期间是不能加工产品的。但是，合理安排机台PM时间在一定程度上能够减少机台闲置时间，提高机台utilization。不同机型的维护保养方面需要的时间长短不一，以蚀刻机台为例，机型为

42、ATI的机台群组加工过800片晶圆后需要对其进行保养，PM时长为20小时。表4-4 ETCH机台PM表供应商设备机型Normal PM(pcs)Normal PM Total(hrs)AMATAT180020AT280018续表4-4LamL160049.5L260049.5L330019TELT140016T220018T330015T450016AMECAM130016从上表可知，蚀刻区域的机台每次维护保养时间均大于15小时。调整机台PM时间，以不影响机台Run货为主要参考条件，本文安排机台在满足下述条件时进行PM：1）当该机台ID Close WIP低于设置值。机台由于无货可RUN导致闲置时间增长，此时可考虑安排PM来减少其闲置时间。2）当该机台暂无急件货到站加工。