企業(yè)在制品在線跟蹤方法研究

摘 要：文章對(duì)集成電路在制品生產(chǎn)進(jìn)行了跟蹤研究，分析了在制品跟蹤的要素和三維空間模型，制定了跟蹤編碼規(guī)則和生產(chǎn)流程跟蹤模型，構(gòu)建了集成電路在制品跟蹤模型。最后通過(guò)生產(chǎn)實(shí)例對(duì)跟蹤過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：集成電路；跟蹤；模型；編碼

1 概述

在企業(yè)生產(chǎn)車間，對(duì)各種在制品的跟蹤是一項(xiàng)非常重要的工作，在制品是指從各種生產(chǎn)原材料投入生產(chǎn)的第一道工序開(kāi)始，經(jīng)過(guò)各道工序，最后形成成品的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的所有生產(chǎn)材料，是尚未完成生產(chǎn)制造的產(chǎn)品或零部件[1]。在制品跟蹤就是對(duì)生產(chǎn)中的在制品進(jìn)行可追溯性管理，以了解其歷史，掌握其行蹤和位置，對(duì)其進(jìn)行控制，以便更好地完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

1.1 在制品跟蹤要素

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在制品信息通常可分為動(dòng)態(tài)信息和靜態(tài)信息兩類，動(dòng)態(tài)信息主要指在制品所生產(chǎn)的產(chǎn)品類型、批次、批次狀態(tài)、工序狀態(tài)信息、在制品存放位置信息等，靜態(tài)在制品信息主要指在制品編碼、名稱、庫(kù)存分類碼等[2]。在生產(chǎn)過(guò)程中，靜態(tài)信息一般是固定不變的，其不隨加工狀態(tài)而發(fā)生變化，往往通過(guò)靜態(tài)信息來(lái)對(duì)在制品進(jìn)行區(qū)分。而動(dòng)態(tài)信息會(huì)隨著在制品的加工生產(chǎn)工藝、狀態(tài)、工序等不斷發(fā)生改變，通過(guò)動(dòng)態(tài)信息可以了解在制品的生產(chǎn)過(guò)程。一般對(duì)在制品的跟蹤會(huì)涉及到產(chǎn)品位置、工藝行程、工藝狀態(tài)、批次狀態(tài)等動(dòng)態(tài)信息。

1.2 在制品跟蹤三維空間模型

生產(chǎn)過(guò)程中，為了唯一確定各種在制品的狀態(tài)，就要對(duì)其動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行追蹤，了解其在三維空間的狀況，利用圖1所示的在制品三維定義空間可以定位在制品的不同狀態(tài)，從而準(zhǔn)確描述其狀態(tài)的整個(gè)變化過(guò)程。

在制品在三維定義空間中可以通過(guò)一個(gè)點(diǎn)來(lái)唯一描述，該點(diǎn)決定了該在制品所屬的產(chǎn)品批次號(hào)，產(chǎn)品類型，產(chǎn)品批次狀態(tài)等。在三維定義空間中，在制品可以追溯為按照其工藝行程進(jìn)行生產(chǎn)，如圖1所示的由狀態(tài)A到狀態(tài)B。因此，在制品追溯的實(shí)質(zhì)就是追溯其在三維定義空間的變化過(guò)程，該變化過(guò)程的跟蹤又分為跟蹤和溯源兩種[3]。

跟蹤：在制品按照其工藝行程進(jìn)行加工的過(guò)程中，其三維坐標(biāo)隨著新活動(dòng)的變化而變化的過(guò)程。

溯源：對(duì)在制品的歷史狀況進(jìn)行追溯，了解其前一個(gè)狀態(tài)，掌握其演變過(guò)程。

想要實(shí)現(xiàn)對(duì)在制品的追溯，需要對(duì)在制品三維定義空間的坐標(biāo)軸產(chǎn)品類型、批次號(hào)、批次狀態(tài)進(jìn)行定義和描述。

2 集成電路在制品跟蹤模型的構(gòu)建

2.1 集成電路在制品跟蹤要素

根據(jù)集成電路生產(chǎn)行業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)集成電路生產(chǎn)跟蹤主要包括：硅晶圓、產(chǎn)品批次狀態(tài)以及產(chǎn)品批次計(jì)劃等。

2.2 對(duì)跟蹤要素的編碼規(guī)則

對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中在制品進(jìn)行辨認(rèn)和區(qū)分的最好辦法是對(duì)在制品進(jìn)行編碼，通過(guò)編碼對(duì)在制品進(jìn)行識(shí)別。每個(gè)在制品的編碼可以通過(guò)條形碼或RFID（無(wú)線射頻識(shí)別）等技術(shù)綁定到在制品上，在生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)條形碼讀取器或者RFID辨識(shí)器方便快捷的對(duì)在制品編碼進(jìn)行讀取，及時(shí)高效的對(duì)在制品進(jìn)行跟蹤。

根據(jù)集成電路行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，采用工序代碼、硅晶圓代碼和工序執(zhí)行代碼的規(guī)則進(jìn)行編碼。

（1）工序代碼：用來(lái)對(duì)每一個(gè)工序進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。由數(shù)字和字母進(jìn)行標(biāo)識(shí)，根據(jù)企業(yè)規(guī)模，長(zhǎng)度為4位。對(duì)母工序用兩位數(shù)字進(jìn)行標(biāo)識(shí)，子工序在對(duì)應(yīng)的母工序后加一位字母進(jìn)行標(biāo)識(shí)。其編碼組成為：車間編碼（數(shù)字一位）+母工序（數(shù)字三位）+子工序（字母一位）。

（2）硅晶圓代碼：用來(lái)對(duì)每一個(gè)晶圓進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。晶圓分為200mm晶圓、300mm晶圓和450mm晶圓，采用Semi標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)線上編碼組成為： Semi標(biāo)準(zhǔn)編碼+流水號(hào)（數(shù)字6位）。

（3）工序執(zhí)行代碼：用來(lái)對(duì)工序執(zhí)行情況進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。組成為流水號(hào)（數(shù)字四位）+加工日期（數(shù)字四位）+工序狀況（0正常工序，1返工工序，2跳躍工序，3插入工序）。

2.3 跟蹤模型

（1）生產(chǎn)計(jì)劃制定。企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中必須制定詳細(xì)的產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃，每一批產(chǎn)品的生產(chǎn)都要按照其產(chǎn)品批次生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)。集成電路生產(chǎn)企業(yè)中的產(chǎn)品有成百上千種，每一種產(chǎn)品的生產(chǎn)往往包含上百道工序，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中可能按照正常工序、返工工序、插入工序或者跳躍工序等進(jìn)行執(zhí)行，具體執(zhí)行工序由產(chǎn)品的品質(zhì)、生產(chǎn)狀況和產(chǎn)品參數(shù)隨時(shí)決定。因此，在制定產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)要定義可能出現(xiàn)的所有工序，通過(guò)對(duì)各種工序的執(zhí)行完成產(chǎn)品的運(yùn)輸、加工、檢測(cè)、包裝和搬運(yùn)等。在制品生產(chǎn)流程跟蹤模型如圖2所示，整個(gè)批次計(jì)劃是由若干道不同的工序組成的，產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)按照批次計(jì)劃進(jìn)行，在計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程設(shè)有多道質(zhì)量檢測(cè)工序，決定是否需要進(jìn)入返工工序執(zhí)行返工流程，返工流程執(zhí)行完后，重新返回正常工序繼續(xù)加工，同時(shí)在加工過(guò)程中，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況跳躍或者插入相關(guān)工序。

（2）工序設(shè)備跟蹤模型。在執(zhí)行每一道工序的過(guò)程中，都需要根據(jù)需要生產(chǎn)的產(chǎn)品原材料、工序路徑、執(zhí)行工序等為之配備相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備。在制定產(chǎn)品批次計(jì)劃時(shí)，根據(jù)不同的產(chǎn)品和工序，設(shè)定其所需要設(shè)備的類型，并對(duì)選定設(shè)備的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在制定計(jì)劃時(shí)，只制定設(shè)備的類型和參數(shù)設(shè)置要求，實(shí)際執(zhí)行時(shí)根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)和負(fù)載動(dòng)態(tài)選擇同一類型中的可用設(shè)備，并對(duì)所用設(shè)備進(jìn)行記錄。產(chǎn)品在執(zhí)行檢測(cè)工序時(shí)，除了需要選擇進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備外，還需要對(duì)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行定義，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，便于追溯產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的原因。產(chǎn)品在包裝和搬運(yùn)工序時(shí)，需要制定策略動(dòng)態(tài)選擇運(yùn)輸小車，并對(duì)小車的運(yùn)行軌跡進(jìn)行設(shè)定，以便于自動(dòng)將產(chǎn)品和原料搬運(yùn)、分配到指定的地點(diǎn)。

（3）分合批次模型。不同的用戶對(duì)產(chǎn)品的需求不同，因此，在產(chǎn)品加工生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)客戶需求，對(duì)批次工序進(jìn)行分解，將完整的批次工序分成不同的分批工序。這種分批操作有永久性分批和暫時(shí)性分批[4] [5]。對(duì)在制品編碼基礎(chǔ)上的分合批模型如圖3所示。

3 集成電路車間在制品跟蹤過(guò)程實(shí)例

產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程就是對(duì)各種在制品跟蹤的過(guò)程，所以對(duì)在制品的跟蹤就是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的跟蹤，下面為集成電路車間在制品實(shí)例跟蹤。

（1）生產(chǎn)批次計(jì)劃制定。在生產(chǎn)系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)批次生產(chǎn)計(jì)劃CPJ151028.1，并在計(jì)劃中填寫(xiě)該批次的相關(guān)信息，如批次類型、產(chǎn)品類型、生產(chǎn)數(shù)量、創(chuàng)建人、工藝版本等信息。

（2）創(chuàng)建工序代碼。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的日期和批次流水順序給該工序代碼為A006C0，表示代號(hào)為A的車間，006表示第6道母工序，C表示第C道子工序，0表示正常工序。

（3）分配硅晶圓。硅晶圓從進(jìn)入工廠時(shí)的容器取出，讀取硅晶圓地址并與該批次關(guān)聯(lián)起來(lái)，并記錄每片晶圓的流水號(hào)，形成晶圓編碼。

（4）存儲(chǔ)工序。在設(shè)備上分配完硅晶圓

后，其會(huì)被送往自動(dòng)貨架，在存儲(chǔ)過(guò)程中，通過(guò)RFID技術(shù)讀取相關(guān)信息并將信息存入系統(tǒng)。

（5）派工。選擇系統(tǒng)中準(zhǔn)備就緒的某道加工批次，選擇其需要的工序。根據(jù)可選設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)選擇合適的設(shè)備，并對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

（6）運(yùn)料。派工完成后，向系統(tǒng)發(fā)送材料搬運(yùn)請(qǐng)求，系統(tǒng)通過(guò)物流控制調(diào)度算法，分配運(yùn)料小車，制定運(yùn)輸路線，通過(guò)識(shí)別編碼找到該材料并將其運(yùn)送到相應(yīng)設(shè)備的輸入端口，為加工工序做好準(zhǔn)備。

（7）加工。從設(shè)備輸入端口拿去材料，載入相應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行加工，加工完成以后，卸載到設(shè)備的輸出端口上，等待下一工序的加工。

（8）分批合批與返工。每一道工序都以對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)作為結(jié)束，對(duì)有質(zhì)量問(wèn)題的在制品分批進(jìn)行返工，返工完成后和批繼續(xù)進(jìn)行下一道工序加工。

（9）跳批。為了提高生產(chǎn)效率，工序的質(zhì)量檢測(cè)可以采用抽檢的形式進(jìn)行，對(duì)抽到的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)工序，而對(duì)沒(méi)有抽到的產(chǎn)品可以跳過(guò)質(zhì)量檢測(cè)工序。

（10）運(yùn)輸。加工完成后，向系統(tǒng)發(fā)送產(chǎn)品搬運(yùn)請(qǐng)求，系統(tǒng)分配空閑運(yùn)料小車，設(shè)定運(yùn)輸路徑，將成品運(yùn)送到指定存儲(chǔ)地進(jìn)行存儲(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[5]邵宇.半導(dǎo)體制造企業(yè)生產(chǎn)物流控制方法研究[D].大連理工大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介：周慶紅（1976-），女，山西運(yùn)城人，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院講師，工學(xué)碩士，主要從事自動(dòng)化控制方面研究。