企業(yè)在制品在線跟蹤方法研究

摘 要：文章對集成電路在制品生產(chǎn)進行了跟蹤研究，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。最后通過生產(chǎn)實例對跟蹤過程進行了說明。

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

1.1 在制品跟蹤要素

生產(chǎn)現(xiàn)場的在制品信息通常可分為動態(tài)信息和靜態(tài)信息兩類，動態(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、庫存分類碼等[2]。在生產(chǎn)過程中，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，往往通過靜態(tài)信息來對在制品進行區(qū)分。而動態(tài)信息會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，通過動態(tài)信息可以了解在制品的生產(chǎn)過程。一般對在制品的跟蹤會涉及到產(chǎn)品位置、工藝行程、工藝狀態(tài)、批次狀態(tài)等動態(tài)信息。

1.2 在制品跟蹤三維空間模型

生產(chǎn)過程中，為了唯一確定各種在制品的狀態(tài)，就要對其動態(tài)信息進行追蹤，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)，從而準確描述其狀態(tài)的整個變化過程。

在制品在三維定義空間中可以通過一個點來唯一描述，該點決定了該在制品所屬的產(chǎn)品批次號，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，在制品追溯的實質(zhì)就是追溯其在三維定義空間的變化過程，該變化過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行加工的過程中，其三維坐標隨著新活動的變化而變化的過程。

溯源：對在制品的歷史狀況進行追溯，了解其前一個狀態(tài)，掌握其演變過程。

想要實現(xiàn)對在制品的追溯，需要對在制品三維定義空間的坐標軸產(chǎn)品類型、批次號、批次狀態(tài)進行定義和描述。

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，對集成電路生產(chǎn)跟蹤主要包括：硅晶圓、產(chǎn)品批次狀態(tài)以及產(chǎn)品批次計劃等。

2.2 對跟蹤要素的編碼規(guī)則

對生產(chǎn)過程中在制品進行辨認和區(qū)分的最好辦法是對在制品進行編碼，通過編碼對在制品進行識別。每個在制品的編碼可以通過條形碼或RFID（無線射頻識別）等技術(shù)綁定到在制品上，在生產(chǎn)過程中，可以通過條形碼讀取器或者RFID辨識器方便快捷的對在制品編碼進行讀取，及時高效的對在制品進行跟蹤。

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

（1）工序代碼：用來對每一個工序進行唯一標識。由數(shù)字和字母進行標識，根據(jù)企業(yè)規(guī)模，長度為4位。對母工序用兩位數(shù)字進行標識，子工序在對應(yīng)的母工序后加一位字母進行標識。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：用來對每一個晶圓進行唯一標識。晶圓分為200mm晶圓、300mm晶圓和450mm晶圓，采用Semi標準。生產(chǎn)線上編碼組成為： Semi標準編碼+流水號（數(shù)字6位）。

（3）工序執(zhí)行代碼：用來對工序執(zhí)行情況進行唯一標識。組成為流水號（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)計劃制定。企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中必須制定詳細的產(chǎn)品生產(chǎn)計劃，每一批產(chǎn)品的生產(chǎn)都要按照其產(chǎn)品批次生產(chǎn)計劃進行生產(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)隨時決定。因此，在制定產(chǎn)品生產(chǎn)計劃時要定義可能出現(xiàn)的所有工序，通過對各種工序的執(zhí)行完成產(chǎn)品的運輸、加工、檢測、包裝和搬運等。在制品生產(chǎn)流程跟蹤模型如圖2所示，整個批次計劃是由若干道不同的工序組成的，產(chǎn)品生產(chǎn)時按照批次計劃進行，在計劃執(zhí)行過程設(shè)有多道質(zhì)量檢測工序，決定是否需要進入返工工序執(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，同時在加工過程中，會根據(jù)實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)品批次計劃時，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，并對選定設(shè)備的控制參數(shù)進行設(shè)定。在制定計劃時，只制定設(shè)備的類型和參數(shù)設(shè)置要求，實際執(zhí)行時根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)和負載動態(tài)選擇同一類型中的可用設(shè)備，并對所用設(shè)備進行記錄。產(chǎn)品在執(zhí)行檢測工序時，除了需要選擇進行檢測的設(shè)備外，還需要對檢測參數(shù)進行定義，對檢測結(jié)果進行記錄，便于追溯產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的原因。產(chǎn)品在包裝和搬運工序時，需要制定策略動態(tài)選擇運輸小車，并對小車的運行軌跡進行設(shè)定，以便于自動將產(chǎn)品和原料搬運、分配到指定的地點。

（3）分合批次模型。不同的用戶對產(chǎn)品的需求不同，因此，在產(chǎn)品加工生產(chǎn)過程中，要根據(jù)客戶需求，對批次工序進行分解，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性分批[4] [5]。對在制品編碼基礎(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程實例

產(chǎn)品的生產(chǎn)過程就是對各種在制品跟蹤的過程，所以對在制品的跟蹤就是對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的跟蹤，下面為集成電路車間在制品實例跟蹤。

（1）生產(chǎn)批次計劃制定。在生產(chǎn)系統(tǒng)中創(chuàng)建一個批次生產(chǎn)計劃CPJ151028.1，并在計劃中填寫該批次的相關(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)當前的日期和批次流水順序給該工序代碼為A006C0，表示代號為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。硅晶圓從進入工廠時的容器取出，讀取硅晶圓地址并與該批次關(guān)聯(lián)起來，并記錄每片晶圓的流水號，形成晶圓編碼。

（4）存儲工序。在設(shè)備上分配完硅晶圓

后，其會被送往自動貨架，在存儲過程中，通過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)備的負荷狀態(tài)選擇合適的設(shè)備，并對設(shè)備參數(shù)進行設(shè)定。

（6）運料。派工完成后，向系統(tǒng)發(fā)送材料搬運請求，系統(tǒng)通過物流控制調(diào)度算法，分配運料小車，制定運輸路線，通過識別編碼找到該材料并將其運送到相應(yīng)設(shè)備的輸入端口，為加工工序做好準備。

（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。每一道工序都以對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測作為結(jié)束，對有質(zhì)量問題的在制品分批進行返工，返工完成后和批繼續(xù)進行下一道工序加工。

（9）跳批。為了提高生產(chǎn)效率，工序的質(zhì)量檢測可以采用抽檢的形式進行，對抽到的產(chǎn)品進行質(zhì)量檢測工序，而對沒有抽到的產(chǎn)品可以跳過質(zhì)量檢測工序。

（10）運輸。加工完成后，向系統(tǒng)發(fā)送產(chǎn)品搬運請求，系統(tǒng)分配空閑運料小車，設(shè)定運輸路徑，將成品運送到指定存儲地進行存儲。

參考文獻

[1]付忠璋.抓好在制品動態(tài)管理，提高現(xiàn)場綜合管理水平[J].價值工程，2003，2：73-76.

[2]黃學(xué)文.基于集合S（I）理論的在制品工藝狀態(tài)描述[J].機械工程學(xué)報，2003，39（9）：62-65.

[3]M.H.JansenVullers，C.A.van.Dorp，A.J.M.Beulens.Managing Traeeability Information in Manufacture[J].International Journal of Information Management，2003（23）：395-413.

[4]何月華.半導(dǎo)體行業(yè)EMS的研究與應(yīng)用[D].上海交通大學(xué)，2007.

[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.

作者簡介：周慶紅（1976-），女，山西運城人，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，主要從事自動化控制方面研究。