基于完工时间的提前派车方法、系统及计算机设备与流程

1.本发明涉及晶圆制造及物料运输技术领域，具体涉及一种基于完工时间的提前派车方法、系统及计算机设备。


背景技术：

2.在芯片代工厂中，晶圆按照特定的工艺流程在各个机台上进行加工作业，晶圆在不同机台之间的流转通过天车系统负责搬送。当机台完成加工任务后，系统下达搬送指令，amhs（ automatic material handling system自动物料搬送系统）对空闲天车和已下达的搬送任务进行匹配并规划运输路径，天车接到指令后，前往该机台装载晶圆，并将晶圆运输至下一个指定的机台。
3.在实际生产过程中，由于机台在完成加工任务后，物料控制系统（material control systems, mcs）才会下达搬送指令，此时amhs系统才会对空闲天车和已下达的搬送任务进行匹配并规划运输路径，使得晶圆占用机台的时间和晶圆在搬送过程中的等待时间较长，影响amhs系统的搬送效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供一种基于完工时间的提前派车方法、系统及计算机设备，本实施例能够对晶圆在机台上的完工时间进行预测，提前派车前往即将完工的机台，减小晶圆占用机台的时间和晶圆在搬送过程中的等待时间，以达到减少搬运时间，提高amhs系统的搬送效率的目的。
5.本技术实施例提供以下技术方案：一种基于完工时间的提前派车方法，包括如下步骤：对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测，获取当前晶圆完工时间在第一预设时间范围内的全部机台，得到机台集合；对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测，获取小车行驶时间在第二预设时间范围内的全部小车，得到小车集合；将所述机台集合和所述小车集合进行最优匹配，获得所有运输时间之和最小的小车与机台指派方案。
6.进一步地，采用指数平滑法对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测。
7.进一步地，所述的对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测的方法包括：对机台的历史加工信息进行统计分析，提取特定工序信息并计算特定工序的平均完工时间；根据机台的当前反馈加工信息进行预测，得到当前实际加工过程的预测完工时间；将所述平均完工时间和所述当前实际加工过程的预测完工时间进行不同比重的加权平均，获得最终的所述当前晶圆完工时间。
8.进一步地，所述机台的当前反馈加工信息包括该机台的当前加工进度。
9.进一步地，通过记录所述机台对当前晶圆已经加工的时间和同类晶圆的平均加工时间得到所述当前加工进度。
10.进一步地，最终的所述预测的晶圆完工时间；其中，th为所述平均完工时间，tr为所述当前实际加工过程的预测完工时间，α为历史完工时间权重因子。
11.进一步地，对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测的过程中，所述的小车包括空闲小车和正在进行运输作业的小车；所述空闲小车的小车行驶时间为该小车从当前位置出发前往所述机台集合中各机台处的最短路径行驶时间；所述正在进行运输作业的小车的小车行驶时间为该小车完成当前运输任务剩余时间，与从当前运输任务的终点机台到所述机台集合中各机台处的最短路径行驶时间之和。
12.进一步地，将所述机台集合和所述小车集合进行最优匹配的过程包括：先将所述机台集合和所述小车集合作为两个独立的子集构建二部图，再采用匈牙利算法对该二部图进行最优匹配。
13.本发明实施例提供了一种基于完工时间的提前派车系统，包括：机台集合获取模块，用于对各机台上的晶圆完工时间进行预测，获取预测的晶圆完工时间在第一预设时间范围内的机台集合；小车集合获取模块，用于对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测，获取预测的小车行驶时间在第二预设时间范围内的小车集合；匹配模块，用于将所述机台集合和所述小车集合进行最优匹配，获得所有运输时间之和最小的小车与机台指派方案。
14.本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于完工时间的提前派车方法。
15.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明实施例基于完工时间的提前派车方法，根据机台加工的历史数据，对晶圆在机台上的完工时间进行预测，提前派车前往即将完工的机台，减小晶圆占用机台的时间和晶圆在搬送过程中的等待时间，以减少搬运时间，提高amhs系统的搬送效率，实现高效稳定的物料传输。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
17.图1是本发明实施例的流程示意图；图2是本发明实施例中由机台集合和小车集合构建的二部图示例；图3是本发明实施例的提前派车系统结构示意图；
图4是本发明计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1所示，本发明实施例提供了一种基于完工时间的提前派车方法，该方法主要手段是通过对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测，获取当前晶圆完工时间在第一预设时间范围内的全部机台，得到机台集合；再对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测，获取小车行驶时间在第二预设时间范围内的全部小车，得到小车集合；最后将所述机台集合和所述小车集合进行最优匹配，获得所有运输时间之和最小的小车与机台指派方案。
21.本发明实施例是根据机台加工的历史数据，对晶圆在机台上的完工时间进行预测，提前派车前往即将完工的机台，解决晶圆占用机台的时间长和晶圆在搬送过程中的等待时间长的问题，以减少搬运时间，提高amhs系统的搬送效率。
22.本发明第一实施例具体包括以下步骤：步骤101、对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测，获取当前晶圆完工时间在第一预设时间范围内的全部机台，得到机台集合；当机台完成加工任务后，物料控制系统 mcs下达搬送指令，系统需要对搬送任务和空闲小车进行匹配。因此本实施例中，对机台上正在进行的晶圆加工过程的完工时间进行预测，提前派车前往即将完工的机台，减小晶圆占用机台的时间和晶圆在搬送过程中的等待时间。
23.首先对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测，可选的，采用指数平滑法进行预测。采用指数平滑法预测当前晶圆完工时间的依据是在生成调度中，认为时间序列的态势具有稳定性或规则性，所以时间序列可被合理地顺势推延；即最近的过去态势，在某种程度上会持续到未来；并且越久远的经验数据对未来趋势的影响越小。
24.具体实施时，所述的对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测的方法包括：s201、对机台的历史加工信息进行统计分析，提取特定工序信息并计算特定工序的平均完工时间；对机台的历史加工信息进行统计分析时，首先统计该机台在最近的一段工作时间内的多个特定工序的历史完工时间，再计算得到平均完工时间；s202、根据机台的当前反馈加工信息进行预测，得到当前实际加工过程的预测完工时间；具体实施时，所述机台的当前反馈加工信息包括该机台的当前加工进度。
25.其中，反馈进度是机台向控制系统进行反馈。通过记录已经加工的时间来得到当前加工进度，例如：晶圆a是8:00在机台b上开始加工，当前时刻是8:20，则晶圆a已经加工了
20分钟。假设通过历史信息得到与晶圆a同类型的晶圆的平均加工时间为100分钟。则得到机台b当前的加工进度为20%。
26.s203、将所述平均完工时间和所述当前实际加工过程的预测完工时间进行不同比重的加权平均，获得最终的所述当前晶圆完工时间。
27.具体实施时，最终的所述预测的晶圆完工时间；其中，th为所述平均完工时间，tr为所述当前实际加工过程的预测完工时间，α为历史完工时间权重因子。
28.所述α的取值范围(0, 1)，该权重因子大小影响到预测值与最近实际值之间关系的大小。α值越大，预测值受到历史上较远的实际值影响越大；α值越小，预测值受到最近时间的实际值影响越大。
29.步骤102、对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测，获取小车行驶时间在第二预设时间范围内的全部小车，得到小车集合；对各机台的晶圆完工时间预测之后，还需对运输作业的小车的行驶时间进行预测，根据剩余路径无冲突的情况，计算小车达到各机台任务点的时刻。本实施例中，对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测的过程中，所述的小车包括空闲小车和正在进行运输作业的小车；所述空闲小车的小车行驶时间为该小车从当前位置出发前往所述机台集合中各机台处的最短路径行驶时间；所述正在进行运输作业的小车的行驶时间为该小车完成当前运输任务剩余时间，与从当前运输任务的终点机台到所述机台集合中各机台处的最短路径行驶时间之和。
30.具体的，通过最短路径与小车平均速度计算得到行驶时间。
31.步骤103、将所述机台集合和所述小车集合进行最优匹配，获得所有运输时间之和最小的小车与机台指派方案。
32.本实施例中，先将所述机台集合和所述小车集合作为两个独立的子集构建二部图，再采用匈牙利算法对该二部图进行最优匹配。
33.匈牙利算法（hungarian algorithm）主要用于解决与二部图匹配有关的问题。二部图（bipartite graph）是一类特殊的图，可以被划分为两个部分，每个部分内的点互不相连。采用匈牙利算法主要用来解决两个问题：求二部图的最大匹配数和最小点覆盖数。
34.所述二部图又称作二分图，是图论中的一种特殊模型。设g=(v,e)是一个无向图，如果顶点v可分割为两个互不相交的子集(a,b)，并且图中的每条边（i，j）所关联的两个顶点i和j分别属于这两个不同的顶点集(i in a,j in b)，则称图g为一个二分图。在本实施例中，将小车集合和机台集合作为两个独立的子集即可构建二部图。
35.所述二部图有两个顶点集合：小车集合和机台集合。两个集合中任取一个元素，构成（小车，机台），即为二部图的一条边，小车到机台的行驶时间即为边的权重。
36.具体实施例时，对于空闲小车，将其从当前位置出发前往各个机台的最短路行驶时间作为边的权重；对于正在进行运输作业的小车v，假设其完成当前运输任务剩余路径的时间为t1，从当前运输任务的终点机台到下一个运输任务j起点机台的最短路行驶时间为t2，则将t1 t2作为小车v和任务j之间的边的权重，构建二部图。假设有n个机台，m辆小车，由此建立一个由m*n的二部图，如图2所示，为3辆小车与4个任务的二部图示例。最后，采用匈
牙利算法对该二部图进行最优匹配，获得所有运输时间之和最小的天车机台指派方案。
37.所述的匈牙利算法是二部图匹配最常见的算法，该算法的核心是寻找增广路径，匈牙利算法是最优匹配算法，即通过匈牙利算法可获得运输时间之和最小指派方案。
38.如图3所示，本发明实施例还提供了一种基于完工时间的提前派车系统200，包括：机台集合获取模块201、小车集合获取模块202和匹配模块203。机台集合获取模块201，对各机台上的当前晶圆完工时间进行预测，获取当前晶圆完工时间在第一预设时间范围内的全部机台，得到机台集合；小车集合获取模块202，用于对各小车从当前位置出发分别前往所述机台集合中各机台处的行驶时间进行预测，获取小车行驶时间在第二预设时间范围内的全部小车，得到小车集合；匹配模块203，用于将所述机台集合和所述小车集合进行最优匹配，获得所有运输时间之和最小的小车与机台指派方案。
39.机台集合获取模块201分别与小车集合获取模块202和匹配模块203通信连接，机台集合获取模块201将获得机台集合及各机台对应的预测信息传输至匹配模块203，小车集合获取模块202与匹配模块203通信连接，小车集合获取模块202将获取的小车集合及各小车对应的预测信息传输至匹配模块203，匹配模块203根据获得的小车集合和机台集合进行最优匹配。
40.本发明实施例的基于完工时间的提前派车系统200通过对晶圆在机台上的完工时间进行预测，提前派车前往即将完工的机台，减少晶圆占用机台的时间长和晶圆在搬送过程中的等待时间，提高amhs系统的搬送效率。
41.图4为本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。本实施例的计算机设备可以是服务器。本发明实施例提供的计算机设备可以执行基于完工时间的提前派车方法实施例提供的处理流程，如图4所示，计算机设备300包括：存储器302、处理器301、计算机程序和通讯接口303；其中，该计算机设备300的处理器301用于提供计算和控制能力。该计算机设备300的存储器302包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备300的通讯接口303用于与外部的终端通过网络连接通。该计算机程序被配置为由处理器301执行以上基于完工时间的提前派车方法实施例的技术方案。
42.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
43.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
44.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元模块的形式实现。
45.上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的计算机可读取存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
46.本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
47.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。