半导体生产线调度与仿真系统与MES系统集成设计与实现

针对半导体生产线计划与调度特点，结合半导体MES生产制造执行系统数据库结构设计半导体生产线调度与仿真系统，实现与MES系统的有效集成，使两系统间的数据实现同步传递并相互验证。

【关键词】半导体制造 调度与仿真系统 MES系统 系统集成

1 生产线调度与仿真系统总体设计

由于半导体生产线制造活动十分复杂，而且在实际生产中往往对决策时间有较高的要求，因此考虑使用离散事件仿真技术设计实现模拟仿真调度。其基本原理是：在调度规则的指引下，建立仿真模型并在制造系统的仿真模型上试探性的经历整个加工过程，记录过程中各个对象的状态变化以及导致状态改变的事件，形成调度方案并统计性能事件。

结合半导体制造特点设计完成生产线调度与仿真系统，主要由数据库子系统、仿真调度子系统和性能分析评价子系统这三个系统组成。数据库子系统与企业MES系统相连，通过不断更新为仿真系统提供实时仿真数据；仿真调度子系统用于建立半导体生产线模型并依据企业定制的调度方案对半导体生产线完成仿真，从而获得可用于指导生产实际的调度结果；性能分析评价子系统根据仿真得出的调度方案输出性能评价结果，以便分析评价之用。仿真调度子系统和性能分析评价子系统通过数据库耦合达到交互信息的目的。（见图1）

2 生产线调度与仿真系统与MES系统集成设计

2.1 生产线调度与仿真系统的数据获取

企业MES数据库记录了生产线上产品和设备的全部信息，仿真系统从MES系统中抽取相关数据构建仿真数据库，该数据库主要包括实时信息和历史信息。实时信息描述生产线上所有设备当前时刻状态，在仿真过程中它描述了仿真的起始状态，因此，在每次仿真开始前，需要将设备的实时状态信息从MES系统中更新到仿真数据库中。历史信息主要记录了仿真时涉及的产品和设备信息，包括产品的工艺流程、加工时间以及设备的设置、维修保养时间等相关信息。考虑到仿真程序的效率，采用Access作为调度与仿真系统数据库子系统的数据库引擎，更好地满足仿真的需求。

2.2 生产线调度与仿真系统数据接口实现

数据接口的实现主要包括两部分：接口定义、接口实现。接口定义指的是将数据接口的功能通过方法声明在代码中罗列。接口实现指的是根据接口定义，对每一项功能进行具体的代码实现。数据接口定义与数据库的物理表一一对应，而接口实现则可看作为数据层在软件层的软表。接口实现类是作为对数据层数据的缓存。加载程序对软表再加工，使之组织成基础模型。

根据半导体生产企业实际调度特性在生产线调度与仿真系统内搭建6个生产模型：MiniFab、HP24Fab1、HP24Fab2、HP24Fab3、BL4、BL6，每个模型的生成都是由统一的建模程序来动态生成的，每个模型对应一个数据库。不同结构的数据库，在软件层都有与之对应的一套数据接口定义，为了更便捷的抓取MES系统数据，仿真系统的6个模型设计采用同构数据库，所以在此部分的实现只针对标准数据结构的代码实现。

数据接口用作仿真模型对数据层的读取与写入，有数据软表（即仿真模型内部表）以及加载算法。加载算法读取当前模型标识，选取指定数据库，将MES系统数据载入内部表；在写入方面，也是先将MES系统数据写入内部表，再写入数据库。载入过程发生在仿真模型开始仿真之前，写入过程发生在仿真结束之后。加载流程见图2。

FabLoader是工具类中用于加载模型的类，首先由它发起加载MES系统设备表的请求。TableSet类是数据表的集合，通过它可获取当前模型数据中的任意表。TableSet通过GloabalVal查询当前何种模型在运行，之后TableSet根据当前运行模型的标识，选择对应的EquipmentTable生成实例，最后FabLoader得到该实例。FabLoader调用EquipmentTable的load方法生成Equipment实例，将其放入基础模型，继续加载模型其他部分。

3 结束语

通过生产线调度与仿真系统与MES系统的有效集成，实现了半导体生产的可视化管理，管理人员可事先确定用于生产实际指导的优化调度方案，并对设备的占用情况及瓶颈状态的变化进行预测，提高设备利用率，达到提高产能的目标。该系统现已投入生产运行并取得了良好效果。

参考文献

[1]赵奇.半导体生产调度与仿真研究[D].上海：上海交通大学，2007.

作者单位

上海贝岭微电子制造有限公司 上海市 200233