面向MES的半导体封装调度系统体系建模研究

摘要

本文针对半导体封装生产系统产品种类多、加工数量大、加工设备多、设备类型多和生产信息变化快的特点，提出了面向MES的半导体封装调度系统架构，研究了面向MES的半导体封装调度系统的建模方法，提出了面向MES的半导体封装的调度算法。并结合国家自然科学基金项目“动态质量信息的XML体系建模研究”(70272046)，对面向MES的半导体封装调度系统中信息的集成方法进行了研究。 论文的主要工作和研究成果如下： 1) 分析了半导体封装生产系统的特点，指出半导体封装的生产调度具有产品种类多、生产数量、生产流程固定、加工设备多、设备种类多、生产目标多样化与生产信息动态性的特点。结合半导体封装企业信息系统的现状，提出了面向MES的调度系统的实现方案。分析了半导体封装调度系统的实现难点，指出系统的实现需要依靠系统建模、调度算法与信息表达三个方面研究的突破。 2) 研究了面向MES的半导体封装调度系统的建模方法，提出了基于着色Petri网的建模方法。分析了半导体封装调度系统建模的难点，以分层着色Petri网为基础，提出了针对复杂系统的建模方法。研究了着色Petri网与SML的结合技术，首次提出了着色Petri网运算单元概念，解决了使用着色Petri实现逻辑运算的难题。并以此为基础，建立了生产线模型与调度算法合二为一的半导体封装调度系统模型。 3) 研究了面向MES的半导体封装调度系统的调度算法。指出半导体封装生产属于混合FlowShop(HFS)。在研究现有HFS启发式算法的基础上，提出了基于两步法的NEH改进算法(TNEH)，并对TNEH算法的性能进行了验证。分析了半导体封装的生产环境，根据加工设备构成复杂的特点提出了Most Match Machine设备分配规则。使用着色Petri网建立了半导体封装调度仿真测试系统，研究了各种启发式算法在半导体封装调度中的性能，并分析了缓冲区排序规则对调度的影响。研究结果表明，rNEH+LPT可以获得最好的调度效果。 4) 分析了面向MES的半导体封装调度信息的特点，提出了调度信息的XML表达模式SI-XML，并对该模式中涉及的主要子模式进行了详细设计。为了实现基于XML的数据库优化设计，提出了XML与关系数据库相结合的优化方案和基于XML-ER的数据转换方法，并通过实例证明了基于XML的数据存储技术的可行性。 5) 介绍了实现面向MES的半导体封装调度系统的关键技术，包括．NETRemoting技术、NET的XML访问技术和XML与数据库的转换技术。结合江苏长电科技股份有限公司生产调度系统开发项目，详细介绍了调度系统的实现方法。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语对照表

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第一章绪论

1.1课题的意义及目的

1.2相关领域及研究现状

1.2.1生产调度

1.2.2信息管理系统

1.2.3 Petri网

1.2.4 XML技术

1.3论文的主要内容与各章节安排

第二章面向MES的半导体封装调度系统架构研究

2.1半导体封装调度系统需求分析

2.1.1封装生产简介

2.1.2封装调度的特点

2.1.3封装企业信息管理系统

2.1.4封装调度系统的需求

2.2面向MES的半导体封装调度系统架构设计

2.2.1功能模块设计

2.2.2技术架构设计

2.2.3硬件架构设计

2.3系统实现难点分析

2.3.1生产系统的建模方法

2.3.2 Petri网与.NET的通讯

2.3.3针对半导体封装生产的调度算法

2.3.4调度系统数据的XML表达

2.4本章小结

第三章面向MES的半导体封装调度系统建模研究

3.1着色Petri网基本理论

3.1.1着色Petri网定义

3.1.2着色Petri网动态特性

3.1.3着色Petri网结构特性

3.1.4着色Petri网软件介绍

3.2着色Petri网对复杂系统的建模方法

3.2.1分层着色Petri网

3.2.2基于分层着色Petri网的建模步骤

3.3着色Petri网实现调度算法建模方法

3.3.1 Standard ML

3.3.2运算单元概念

3.3.3典型运算单元

3.3.4 NEH算法的实现

3.4着色Petri网模型与.NET平台的数据交换方法

3.4.1基于文件的方法

3.4.2基于网络的方法

3.5着色Petri网对半导体封装调度系统建模

3.5.1系统分解

3.5.2颜色集定义

3.5.3生产线子网

3.5.4调度算法模型

3.5.5完整的调度系统模型

3.6本章小结

第四章面向MES的半导体封装调度系统算法研究

4.1 HFS启发式算法简介

4.1.1 HFS调度问题的描述

4.1.2 HFS调度问题的求解步骤

4.1.3现有的HFS启发式算法

4.2基于两步法的NEH改进算法

4.2.1算法的提出

4.2.2算法性能评估

4.3半导体封装最佳调度算法分析

4.3.1改进的设备分配规则

4.3.2缓冲区排序规则

4.3.3仿真调度系统

4.3.4仿真测试与分析

4.4本章小结

第五章面向MES的半导体封装调度系统信息表达模式研究

5.1使用XML作为数据交换格式的原因

5.2半导体封装调度信息的XML模式

5.2.1 XML模式与DTD

5.2.2 SI-XML模式的定义

5.2.3 SI-XML模式的标题元素定义

5.2.4 SI-XML模式的调度信息元素定义

5.2.5 SI-XML模式的数据转换元素定义

5.3基于ER的转换技术

5.3.1 XML文档到关系数据库转换的现有技术

5.3.2基于E-R模型的转换技术

5.3.3基于XML-ER方法的XML文档转换

5.4本章小结

第六章面向MES的半导体封装调度系统的实现

6.1系统实现相关技术

6.1.1.NET Remoting技术

6.1.2.NET的XML访问技术

6.1.3 XML与数据库的转换技术

6.2调度系统的实现

6.2.1调度系统的服务端

6.2.2调度系统的客户端

6.3本章小结

第七章工作总结与展望

7.1工作总结

7.2展望

致谢

参考文献

攻读博士期间发表的论文

附录图目录,表目录