【《集成电路晶圆制造生产瓶颈设备DPL炉管的调度策略研究》12000字】

集成电路晶圆制造生产瓶颈设备DPL炉管的调度策略研究目录TOC\o"1-3"\h\u25960集成电路晶圆制造生产瓶颈设备DPL炉管的调度策略研究 1153361.1集成电路晶圆制造中瓶颈设备的产生 1252491.1.1短期瓶颈 1110691.1.2中期及长期瓶颈的产生及识别 2104351.2瓶颈设备DPL炉管的调度方法研究 6166621.2.1DPL炉管在制品缓存水平研究 7165411.2.2CONWIP与DBR的应用 12140681.2.3启发式调度策略应用研究 15189041.2.4DPL炉管生产过程控制方法研究 16290281.2.5DPL炉管工艺菜单优化整合 19本章将从集成电路晶圆制造系统中批处理设备DPL炉管如何成为H公司G工厂的瓶颈设备，在成为瓶颈设备后，遇到的瓶颈设备无法达到生产目标的实际生产困难问题，并围绕问题的根源展开研究，并提出一系列关于DPL炉管的调度方法，一步一步地获得优化改善的方案。1.1集成电路晶圆制造中瓶颈设备的产生集成电路晶圆制造中瓶颈设备可按照持续时间的长短分为：短期瓶颈，中期瓶颈和长期瓶颈。短期瓶颈持续时间通常以天或周为单位，中期瓶颈通常以月或季为单位，长期瓶颈通常以年为单位。本节就每种瓶颈设备的产生以及应对策略进行探讨研究。1.1.1短期瓶颈短期瓶颈的产生通常是由于设备的短期故障导致产能不足，致使在制品大量堆积在故障设备前等待生产，此时瓶颈设备为发生故障的设备。待短期故障恢复后，产能迅速放大，在制品大水漫灌式的流入下游设备，但是下游设备的产能小于故障恢复后的设备导致在制品无法马上消化，从而发生瓶颈转移的现象，此时瓶颈设备逐步转变为下游产能最小的设备。应对短期瓶颈的调度策略通常采用复合启发式调度策略，还未流入瓶颈设备的在制品采用最长到达时间的调度策略，即短期瓶颈设备前置设备挑选到达短期瓶颈设备时间最长的在制品优先加工，此条件相同则选择先进先出策略（FirstInFirstOut，FIFO），该组合策略用来降低短期瓶颈设备前在制品数量，减少生产周期影响。短期瓶颈设备则首先采用最小关键比CR的规则优先选择最紧迫的在制品进行加工，确保其交期达成，然后采用最短加工时间策略（ShortestProcessingTime，SPT）,以使在制品快速下降，缓解后续影响。同时，当短期瓶颈发生时，生产管理者不但要关注此时的调度策略，还需要判断未来瓶颈漂移的方向，制定应对方案，例如通过工艺转换对未来短期瓶颈设备的进行产能扩充，或者提前进行预防性保养工作，以提升瓶颈期的可生产时间进而提升短期产出。短期瓶颈的产生通常会打破原本平衡的生产线，产生不利的影响，给生产管理者带来挑战。若短期瓶颈产生在原本瓶颈设备的上游，则会导致原瓶颈设备短期内在制品不足，出现设备空闲的情况，进而影响生产系统最终的产出。如果短期瓶颈产生在原本瓶颈设备的下游，则会使通过短期瓶颈的产品生产周期变长，可能导致无法按时交付于客户。在重入型的集成电路晶圆制造生产线中，短期瓶颈的产生往往导致原本的瓶颈设备在制品不足，出现停工待料的情况。1.1.2中期及长期瓶颈的产生及识别中期和长期瓶颈的产生，通常有两种情况触发：一是中长期产品需求的变化，二是设备产能的结构性变化。简单举例说明：某种新开发的产品A，由于具有更高质量和更低成本的优点，迅速获得客户的认可，订单蜂拥而至。由于产品A的投入，原本的产品组合发生改变，生产线中对于某组设备M的生产需求接近或超出它的产能，而原本瓶颈设备群组的生产需求下降，此时设备M成为生产线的瓶颈。产品A源源不断的订单给予决策者更大的信心，于是决定再购买设备M以扩充产能增加产出。经过一段时间的安装验证后新购设备投入生产使用，更多的产品A被投入到生产线。此时设备M的产能发生结构性变化，可以满足生产需求，而设备N由于无法满足生产需求，成为新阶段的瓶颈设备。中长期的瓶颈具有可计划性的特点，即当产品投入生产线或者在更早的计划端时，生产管理者便可以围绕该已知的瓶颈设备做出针对性的计划，通过有效的调度策略来提升生产绩效。中长期的瓶颈可以通过粗产能规划和动态产能规划的方法进行识别。粗产能规划是通过计算得到即将投入生产线的生产需求与设备产能之间的比例关系，计算过程不考虑目前生产线中在制品的状况，所以它是一种静态的算法。通常以月度的投产计划为基础进行规划。计算方法如公式（4-1）：（4-1）式中Lj表示设备j的负载率，Di表示产品i的投入量，Ri表示产品i重入设备j的次数，Cj表示设备j同期的产能。图1.1H公司某月粗产能规划设备LoadingTOP10以H公司某月的投入计划来计算，当月计划在31天里共投入33000片，按照不同产品的计划量和它在DPL重入次数计算可得当月DPL总生产需求为65000片，DPL的日产能为404片，依照公式（4-1）计算得出DPL此月的Loading为103.8%。使用同样的方式计算所有设备的Loading对比后，DPL为当月最高，识别判定为瓶颈设备。表1.1H公司某月DPL生产需求表产品ID月投入量DPL重入次数T000145002T000230002T00037504T00041502T000590002T000635002T000710002T0008504T0009754………通过粗产能规划的研究我们可以明确未来的瓶颈设备，在复杂的集成电路晶圆制造系统中也会有多台设备成为瓶颈的情况，它们的Loading均超过100%，且相差不大，给生产管理带来重重困难。粗产能规划的缺点源于它的前提条件，因为不考虑生产系统当前的在制品情况，所以无法非常准确的描述时刻变动的生产线，这时我们可以通过具有更高准确性的动态产能规划来识别瓶颈设备。动态产能规划是基于数据分析整理再利用的模拟生产线运行状况的仿真计算方法。生产线运行中的参数可以近似的分为变动参数和非变动参数。变动参数包含等候时间（WaitingTime，WT）,在制品当前生产系统中所处的各不相同的工艺步骤（Step）。非变动参数包括各种产品的工艺流程，每个工艺步骤所需加工时间（ProcessTime，PT），各种生产设备的标准产能（Capacity），它们也有可能发生改变，但通常概率较低且需要经过较长的时间的改变过程，所以近似的分类为非变动参数。动态产能规划并不是实时的，所谓的动态是指变动参数从设定的时刻开始对于未来一段时间生产线运行状况的影响的描述。描述的准确性便由变动参数所决定。等候时间是其中最关键的因素，生产系统一直处于变动中，等候时间也在无时不刻的发生着变化。而在制品所处的工艺步骤虽然也是变化的，但是它的方向是明确的，它将沿着固定的工艺流程一步一步的往下走，直到离开生产系统。等候时间在不同的时期、不同的产品、不同的工艺步骤和不同的生产设备中具有不同的表现，在H公司我们采用的设定等候时间的方法是基于历史生产数据的分析处理进行标定。通常为了能更准确的描述近期某一设备前某个产品的某个工艺步骤的等候时间，我们会选取过去30个批次的平均等候时间或者过去一周的平均等候时间。于是等候时间也处于不断的动态调整状态，虽然还是不能够完全准确的描述生产系统参数，但是相比其他种类系统所用的固定等候时间来计算的方法，更加的接近生产系统当前的实际情况。同时我们的生产管理员还可以通过经验进行调整优化，使输出结果更加接近真实水平。动态产能规划是基于制造执行系统庞大的数据库开发出的生产系统仿真程序，它不仅可以对在制品进行仿真，还可以对还没有进入生产线的计划投入产品进行仿真，在大规模重入型的集成电路晶圆制造系统中，这两者结合是必要的。每当新的产品投入生产线，便开始和先前投入的产品争夺生产设备，而且不同的产品投入计划对当前的生产系统的影响也不一样，这是由产品的投入量，投入时间和工艺流程所决定的。动态产能规划有两种仿真模式，一种是基于工艺流程的正向推进仿真（正推式），一种是基于交货期的沿着颠倒过来的工艺流程推进的仿真（倒推式）。正推式动态产能规划应用于短期及中长期瓶颈设别、到达预测和生产周期预测等场景。倒推式动态产能规划主要应用于中长期瓶颈设别和生产进度检查等场景。在生产管理工作中，二者结合使用，从多个维度出发，改善优化生产绩效。正推式动态产能规划是指在某个时间点Ts，仿真程序像给生产线拍照片一样，获取当前时刻的整条生产线中在制品的分布情况，得到每一个在制品所处的工艺步骤。然后每个在制品沿着剩余的工艺流程顺序，设定某个工艺步骤中在制品在生产设备j前的等候时间表示为WTj，加工时间为PTj，经过第n个工艺步骤中的生产设备的时刻为Tn，那么这个在制品的仿真过程可以表示为：（4-2）通过仿真每个在制品都输出了一条时间轴，轴上的每个点是通过所需生产设备的时刻，所以时间轴开始的端点就是仿真开始的时刻，时间轴末尾的端点就是该产品离开生产线的时刻。对于计划投入的产品来说，Ts转变为计划投入的时刻Tp，其余仿真方法与在制品的一致，时间轴开始的端点是其计划投入的时刻。那么这个计划投入产品的仿真过程可以表示为：（4-3）倒推式动态产能规划方法中Ts与Tp同时转变为Tout，Tout即该产品的交货期，所以倒推式动态产能规划输出的时间轴是颠倒过来的，时间轴开始的端点是交货需求时刻，时间轴末尾的端点是完成当前所处工艺步骤的时刻或者开始投入的时刻。时间轴末尾的端点通常有两种情况，早于或者晚于仿真开始时间，一般不会等于，而是早于或晚于的程度大小不同。早于则表示当前生产状况处于落后，即应于早先的时刻完成工艺步骤但此刻还未完成。而晚于则表示当前生产状况处于提前，即应于未来时刻完成工艺步骤但此刻已经完成。汇总整理动态产能规划仿真出的数据，便可以按照时间范围：日、周、月得出某生产设备的生产需求，通过与相应生产设备的产能对比得到其Loading情况。如图1.2，按照第一到第十周的周期输出每周的Loading情况，识别判定DPL炉管为中长期瓶颈设备。在H公司粗产能规划和动态产能规划作为主要的工具方法，为日常的生产运营工作提供指导，同时围绕其展开的改善优化工作，也使得工厂的生产绩效不断的获得提升。图1.2H公司正推式动态产能规划仿真汇总部分结果截图1.2瓶颈设备DPL炉管的调度方法研究现实的情况如1.1节中的研究讨论如出一辙，市场对公司的嵌入式非易失性存储器需求不断提升，订单不断增加，经过瓶颈识别研究DPL炉管成为H公司生产线的中长期的瓶颈设备。围绕DPL的改善研究工作就此展开，但是不是所有的工作都能一帆风顺，药到病除的，在DPL成为瓶颈的初期我们收获了惨痛的教训。DPL连续一个月没有达到标准产能，与之而来的还有生产周期连续两个月超出目标值。图1.3DPL达产率截图由第三章中的研究我们可知决定设备产能的参数为工程部负责的可生产时间和返工率、制造部负责的产出效率和工业工程部制定的WPH。通过数据回顾，上述时期可生产时间超出目标值2.6%，但是产出效率低于目标值4%，返工率为零和WPH为固定值不作研究。结果表明生产过程中的问题严重影响产出效率表现，导致未能达产，所以后文将围绕产出效率的改善优化展开研究讨论。1.2.1DPL炉管在制品缓存水平研究在生产制造系统中，建立适当的在制品缓存是避免瓶颈设备发生饥饿状况，提升其产出效率以改善产能利用率的最为关键的方法之一。在制品缓存数量的合理水平在不同的生产系统中有不同的表现，其中的关键参数为生产速率，即单位时间内的产出量。若以每日为单位时间来观察，那么每日的产出量即为该生产系统的生产速率。对于单个设备群组组成的生产系统来说，它的生产速率的上限就是其产能。如图1.4所示，H公司某一设备群组的产能为每日20500片，当在制品缓存大于4000片的时候，该设备群组便可以达到最大的产能利用，此时我们可以将该点称为临界点。同时若希望产出量大于18000片，需要使该设备群组的在制品水平应维持在2000片以上。以上数据为时间跨度为4年，期间该设备群组每日的在制品缓存水平和产出量的统计分析结果。图1.4H公司某一设备群组在制品缓存水平与产出关系图同时从图1.4我们还可以得出，当在制品缓存水平在临界点之前时生产系统处于饥饿状态，增加缓存可以提升生产系统的生产速率，当在制品缓存水平处于临界点之后时，生产系统处于饱和状态，增加缓存无法继续提升生产系统的生产速率。于是我们可以画出在制品缓存水平与生产速率关系曲线，如图1.5所示。图1.5在制品缓存水平与生产速率关系图当生产系统在制品缓存水平处于饱和状态时，超出临界点的在制品缓存无法为生产系统创造出更多的产出，即为无效缓存。无效缓存由于产能不足而无法及时的被安排生产，无效缓存越多则需要更多的时间来消化，导致在制品排队的等候时间快速增加。在制品缓存水平与生产周期的关系如图1.6所示，生产周期的增加幅度随着在制品缓存水平的增加而持续增加，无效缓存将对生产周期产生非常不利的影响，无效缓存不断增加的结果将是对生产周期的彻底失控。图1.6便可以看做是当前生产系统的生产运行曲线，生产运行曲线的横轴通常为设备利用率，而在制品的缓存水平可以近似为设备利用率。综上所诉，可知生产速率和生产周期均受在制品的影响，且影响的方向是一致的，而实际的生产中通常希望得到的是更高的生产速率和更低的生产周期，这两个参数便互为牵制。在瓶颈设备的管理中，我们更希望持续的获得最大产出，通常会使在控制在制品缓存水平到达临界点后，适当的增加无效缓存，使生产周期在可控的条件下做出适当的让步，来使瓶颈设备的产出达到最大。所以在生产系统中寻找合理的在制品缓存水平以维持在一定生产周期下获得最高生产速率便是本文重要的研究方向。图1.6在制品缓存水平与生产周期关系图下文将针对DPL炉管合理的在制品缓存水平进行研究。DPL炉管是典型的批处理设备，主要用于掺杂多晶硅膜淀积的工艺制备，如图1.7所示，其满载为170片硅片，顶端和底部需要填充挡控片提升工艺质量，往往这两个位置的均匀性和厚度差于目标值，3片测试控片分别放置于上中下3个不同的位置，待工艺完成后到量测设备测试颗粒污染、均匀性和厚度值，以此监测产品的工艺参数是否达标。位置1到位置6用来摆放在制品，所以每次工艺的最大数量为6个批次共计150片，当有缺片或缺批次时则需填充挡控片后才能开始加工。例如DPL炉管前等待加工的同一个某工艺菜单的在制品共计5个批次有123片，其中一个在制品第10片和第13片因在先前的工艺流程中发生异常已做报废处理，剩余23片，其余4个在制品满批。在放入硅舟时，共有23片的这个批次并没有位置限制，它被作业员随机派入了位置1其余4个批次分别派入位置2到位置5。设备通过机械手臂将硅片摆放到硅舟上后，通过探头扫描获得位置分布图，位置1中10和13缺片，位置6中126至150缺片，于是机械手臂从存储中分批抓取相应数量的挡控片放入缺片位置，这样170个位置全部被填满后，设备准备开始进行加工。但是当该工艺加工开始后，便不能被打断，即使有相同工艺菜单的在制品到达，也只能等待下一次工艺生产，否则被打断的工艺生产将会出现严重的质量缺陷甚至直接报废。图1.7DPL硅舟承载硅片示意图DPL炉管的工艺特点：最大处理批量6个批次，150片；每次工艺制备只能生产相同的工艺菜单；有多个工艺菜单，不同工艺菜单的生产需求不同；不同的工艺菜单所需时间不尽相同；加工一旦开始便不能被打断；QT限制，不同的工艺菜单SPEC不同；严格的生产周期要求，在制品不能无限制的等待；生产批量未达最大处理批量时需填充挡控片，产能出现损失且由于挡控片的使用进而导致成本的上升；DPL炉管群组内，每台设备之间有差异，表现为同样的工艺菜单但是加工时间不同，或同样的工艺菜单有的设备可以加工而有的设备却不可以。DPL炉管所包含的常用工艺菜单共16个，通用以其工艺成膜的厚度进行命名区分，表1.2汇总了它们的特点。表1.2DPL炉管常用工艺菜单特点汇总表工艺菜单MaxLotCountMaxBatchSizeQTSPEC加工时间（小时）300B615021.3600E615081.91000F615045.51080A615045.21350A615085.61370A615085.61390A615085.61400A615085.71410A615085.71500C615086.11500E615086.01900A615026.21900B615086.12000A615026.32050A615026.43000C615026.3QT的特殊要求使得在制品无法在DPL炉管前超时等待，特别在连续的QTLoop中，它的管控的要求更加复杂，比如前文中指出的某种产品在DPL炉管的前置工艺步骤中有连续的5个时间限制要求，这对研究DPL炉管的在制品缓存水平产生了不利的影响。但是QTLoop中的生产特点为连续性高，即使在制品发生了异常状况，也会被安排在更高的优先级去处理，所以可以将DPL炉管前的QTLoop看作是一个整体，把研究DPL炉管的在制品缓存水平转变为研究其QTLoop的在制品缓存水平。在分析了长期的历史生产数据后，绘制了DPL炉管在制品缓存水平与产出关系图，DPL炉管群组的标准产能为每日2020片，从图1.8可知，当在制品缓存超过4100片但小于4700片的时候，日产出量的50分位值和均值达到了标准产能；当在制品缓存超过4700片的时候，日产出量的25分位值达到标准产能，同时50分位值和均值基本稳定在2200片的日产出量。所以设定DPL炉管可达成标准产能的在制品缓存水平为4100片。图1.8DPL炉管在制品缓存水平与产出关系图在4100片到4700片之间的在制品缓存水平时，产出量虽然达到该设备的标准产能的要求，但是随着在制品缓存水平的增加，产出量还能继续增加，表明此时在制品缓存水平并没有到达饱和的水平，这样的现象是由于批处理设备的特点造成的，DPL炉管的标准产能的设定中给予了一定满管率的损失许可，因为现实的生产运行情况无法实现一直进行满批量加工，总会有各种各样的原因造成批量的损失。当在制品缓存持续增加的时候，满管率在其标准的基础上获得一定的改善，生产效率的有一定的提升。所以在制定炉管这样的批处理设备的在制品缓存目标时，饱和水平需要考虑满管率的影响。在针对DPL炉管的瓶颈缓存研究工作中，首要的任务是达到标准产能的要求，所以根据历史生产数据的表现设定其合理的在制品缓存水平为4100片，同时此研究还获得了产出量再提升的改善方向。1.2.2CONWIP与DBR的应用针对瓶颈设备，当我们明确了合理的在制品缓存水平后，在沿着时间一直向前动态变化的生产系统中如何维持所需的在制品缓存水平，便是我们接下来要讨论的问题。在固定在制品的投料策略CONWIP理论中指出，当在制品数量低于设定值时，选择开始投料，这样可以保证生产系统的正常运行的同时避免过多的在制品堆积。按照CONWIP理论的指引，我们将生产系统予以划分，将研究瓶颈设备DPL炉管合理在制品缓存水平的生产环节定义为生产子系统BN，将其上游的生产环节定义为生产子系统A。所以生产子系统BN的在制品缓存目标值为4100片，同时在处于运行状态的生产子系统BN中，产出后便触发投料指令，H公司G工厂的基础生产管理周期是以日和周为单位的，所以将CONWIP投料需求计划指令按日和周进行汇总，这是个化繁为简的手段，使得可以进行计划和执行。图1.9瓶颈设备DPL炉管CONWIP生产系统关系图两个生产子系统的关系如图1.9所示，那么当生产子系统BN的在制品缓存水平低于设定值时选择开始投料，而生产子系统A的产出即等于生产子系统BN的投入，此时生产子系统A按照需求进行产出即可完成生产子系统BN的在制品缓存补充任务。在连续运转的生产子系统BN中，投料需求连续不断的产生，而生产子系统A也源源不断的将在制品产出至生产子系统BN。接下来的调度问题转化为如何使生产子系统A按照生产子系统BN的CONWIP投料需求进行产出。TOC理论中的“鼓-缓冲-绳”（Drum-Buffer-Rope，DBR）方法是一种解决思路。当生产子系统BN的鼓点敲响时，被绳子联系起来的生产子系统A按照相同的生产节拍进行产出。在前文所述的正推式动态产能规划仿真中，根据动态的等候时间和固定的加工时间可以获得当前在制品沿着工艺流程的顺序在未来流向及相应的时刻表。在制定生产计划时可以清晰的获得该仿真方式下生产子系统BN未来每日的投入和流出以及在制品缓存情况，此时得到没有限制的情况下，生产子系统BN在未来的某日或某周的情况。于是生产管理者根据DPL炉管的未来每日的产能预测情况，结合在制品缓存水平的要求，调整生产子系统BN投入需求和流出速度，制定好生产子系统BN未来的生产计划。正推式动态产能规划仿真模拟了正常情况下生产子系统BN的投入需求Demp，Demn是生产计划调整后的投入需求。当Demp小于Demn时，当前的生产子系统A的生产速率小于生产子系统BN的需求，在制品缓存水平将低于设定值，按照该需求加快生产子系统A的生产速率；当Demp大于Demn时，当前的生产子系统A的生产速率大于生产子系统BN的需求，在制品缓存水平将超出设定值，此时按照该需求减缓生产子系统A的生产速率。按照生产子系统BN投入需求，调整生产子系统A的生产速率，通过设定关键工序站点的生产计划来实现动态调整。设计开发基于DBR的关键工序站点实时监测系统（KeyStageRealTimeMonitorSystem）对计划的执行进行管理，为生产人员提供计划和执行的系统支持。图1.10关键站点实时监测系统逻辑示意图图1.11关键站点实时监测系统网页截图图1.11中，Stage表示各个工序站点，WIP表示当前时刻该工序站点的在制品的队列长度，Target表示经过调整后该工序站点计划在某日产出量的目标值，Act则为其对应的实际产出，通过该系统反映出的这些指标进行生产计划和执行。1.2.3启发式调度策略应用研究在上一小节中，已经指出生产管理者按照生产子系统BN投入需求，调整生产子系统A的生产速率，制定关键工序站点的生产计划来指导生产。但是这一切还是停留在计划阶段，每一批产品都是需要经过一台一台的设备生产加工出来的，如何使生产作业人员合理的安排生产，将计划良好的执行，达成最终的目标是接下来将研究的问题。启发式调度策略具有简单直白并且较容易执行的特点，适合在生产线上快速且准确推广应用，例如在某台设备前排队等待加工的在制品按照先进先出（FIFO）的调度策略进行加工，那么该设备的作业人员只要比较队列中的在制品的到达时间即可安排设备加工。所以启发式调度策略还可以很大程度的规避生产线上的作业人员素质参差不齐的问题。于是我们根据实际生产中不同情况采用相应的调度策略来完成目标。如表1.3，其中在制品加工调度的顺序为①>②>③>④。表1.3启发式调度策略表情况生产子系统A调度策略生产子系统BN调度策略Demp<Demn①最短剩余加工时间②DPL炉管加工时间最长③最短加工时间④先进先出★延后PM等计划性停机①下次到达DPL炉管时间最短②DPL炉管加工时间最长③先进先出★安排DPL炉管PM和测试加工Demp>Demn①最长剩余加工时间②DPL炉管加工时间最短③最长加工时间④先进先出★提前PM等计划性停机①下次到达DPL炉管时间最长②DPL炉管加工时间最短③先进先出★延后DPL炉管PM和测试加工当Demp小于Demn时，首先需要加快生产子系统A的生产速率，即提升单位时间里该系统的产出量，避免DPL炉管发生饥饿的情况。那么对于生产子系统A中所有设备采用最短剩余加工时间（ShortestRemainProcessingTime，SRPT）的调度策略进行生产，队列中最先离开生产子系统A到达生产子系统BN的在制品优先加工，最短剩余加工时间相同时则采用DPL炉管加工时间最长（LongestProcessingTime，LPT）的策略进行排序，其余情况采用先最短加工时间再先进先出的原则；对于生产子系统BN，在QT允许的前提下采用下次到达DPL炉管时间最短的在制品优先加工的调度策略（ShortestexpectedprocessingTimeuntilitsNextVisit，STNV），最后一次进入DPL炉管加工的在制品按照该策略为最后安排加工，若STNV相同那么采用DPL炉管加工时间最长的策略（LPT）优先加工，其余情况采用先进先出的原则。瓶颈设备DPL炉管前的在制品采用先STNV再LPT最后FIFO的调度策略。对于生产子系统A的设备，适当的延后PM及其他计划性的停机，增加可用生产时间，也可提升生产子系统A的生产速率。同时对于瓶颈设备DPL炉管，适当的安排PM以及测试加工，进行有计划的非生产时间占用，减小需求的产生。当Demp大于Demn时，首先需要减缓生产子系统A的生产速率，即降低单位时间里该系统的产出量，避免过多的在制品堆积在生产子系统BN里面。那么对于生产子系统A中所有设备采用最长剩余加工时间（LongestRemainProcessingTime，LRPT）的调度策略进行生产，队列中最后离开生产子系统A到达生产子系统BN的在制品优先加工，最长剩余加工时间相同时则采用DPL炉管加工时间最短（ShortestProcessingTime，SPT）的策略进行排序，其余情况采用先最长加工时间再先进先出的原则。对于生产子系统BN，在QT允许的前提下采用下次到达DPL炉管时间最长的在制品优先加工的调度策略（LongestexpectedprocessingTimeuntilitsNextVisit，LTNV），最后一次进入DPL炉管加工的在制品按照该策略为最先安排加工，若LTNV相同那么采用DPL炉管加工时间最短的策略（SPT）优先加工，其余情况采用先进先出的原则。瓶颈设备DPL炉管前的在制品采用先LTNV再SPT最后FIFO的调度策略。对于生产子系统A的设备，适当的提前PM及其他计划性的停机，减少可用生产时间，也可减缓生产子系统A的生产速率。同时对于瓶颈设备DPL炉管，适当的延后PM以及测试加工，增加设备可生产时间，增加生产的需求。综上所述，通过简单明了的启发式调度策略进行生产安排，完成DBR生产计划的目标，维持瓶颈设备DPL炉管的在制品缓存水平。1.2.4DPL炉管生产过程控制方法研究DPL炉管群组共有5台相同型号的生产设备，但是每台设备之间也会有或多或少的差异性，有些差异是从一开始装机完毕就存在的，例如由于设备摆放的位置关系致使一些管路安装需要较长路径导致效率稍低，或者由于生产设备不断的老化而产生的效率降低。总之，在生产不断推进的竞赛场上，每个设备就像参赛的运动员一样，在一场比赛中将不可避免的产生优劣之分，不同的运动员也会有各自擅长的项目，这场输了而在擅长的项目赢了回来。不同的运动员也会因自身原因有些比赛可以参加，而有些比赛不可以参加。生产过程也是一样，要根据不同设备各自的特性，采用更优的策略安排生产，使整体的绩效表现更高。在生产过程中我们对不同DPL炉管的各个工艺菜单的实际产出WPH进行了监测，WPH值越大代表这个工艺菜单在该设备上生产的速度越快，用时越短，单位时间内的产出量越大。监测数据通过MATLAB处理得到对比箱线图，如图1.12。图1.12DPL炉管WPH监测Box-Plot数据选取了2个产出量较大的工艺菜单进行比较，从箱线图上我们可以分析DPL05是群组中的表现最好的设备，它在生产两个工艺菜单的WPH最高。DPL02、03、06的表现各有长短，加工1370A工艺菜单时DPL02优于DPL06再优于DPL03，加工1900A工艺菜单时DPL06优于DPL03再优于DPL02。而DPL07为该群组中最差的设备，2个工艺菜单的工艺时间表现均不佳。以上的数据结果给DPL设备的调度方法提供了一些指导，当在制品到达的时候我们可以根据即各设备加工不同工艺菜单的优劣程度进行选择，此举不但可以缩短在制品加工时间还可以提升DPL炉管群组总的产出量。同时将DPL07较差的表现反馈给工程单位，分析检查其中的原因并予以改善优化。如前文所述，DPL炉管可加工多种工艺菜单，同种工艺菜单不一定所有的设备都可以加工。不能加工的原因一般有两种分类三种情况。一种分类是计划性的关闭，DPL炉管每隔7到9天需要进行预防性保养维修（PreventiveMaintenance，PM）,停机PM时所有的工艺菜单将被关闭，当PM结束后，必须进行针对性的测试加工，一种测试加工的质量检验通过后可以打开对应的部分工艺菜单，被打开的工艺菜单可以开始进行正常生产，而没有打开的工艺菜单可以择机进行测试加工。测试加工的安排时机选择由制造部根据生产需求进行安排。另一种分类是非计划性的关闭，一般有两种情况：一是设备在装机完毕后，工艺菜单没有在该进行加工质量验证或者加工质量验证没有通过，再是在生产过程中由于发生了质量问题且还没有被解决而被暂时关闭。图1.13DPL炉管工艺菜单管控系统截图针对上诉问题开发了可视化工艺菜单管控系统，系统可以直观的告诉生产管理人员某种工艺菜单目前有哪些设备可以加工，不能加工的设备是什么原因；它前置1-3个、4-6个和7-10个工序站点的在制品分布情况；每台设备距离PM的时间还有多久。根据这些数据，生产管理者对PM后所需进行的工艺菜单测试加工进