多产品可重入生产系统性能的影响因素探究与性能评估

摘要

可重入生产系统是半导体制造系统的典型代表，随着市场竞争激烈化与需求个性化的增强，半导体制造企业面临着从“小品种大批量”的生产模式向“多品种小批量”的模式转型，需在最短的时间提供最多个性化需求的产品，这些实际诉求对多产品主导的可重入生产系统的理论研究提出了较高的要求：全面而系统的了解多产品系统的性能，以辅助系统的短期控制决策，并及时调整产品乃至生产线的配置参数进行系统的优化控制。
　　性能影响因素的分析是对系统性能规则知识的探索，而性能的评估则是对性能的综合分析应用，本文主要针对多产品可重入生产系统的性能影响因素与性能评估方法进行研究。由于单产品系统的性能理论应用于多产品生产系统时，未能考虑多产品间的耦合性，无法发挥好的效果。本文首先对多产品系统的性能影响因素进行分析，对一个典型的多品种小批量的两产品六机系统使用Anylogic7软件建立仿真模型获取各种参数设置下的仿真数据，再采用随机森林方法判别系统性能的重要影响因素，然后基于仿真数据对这些影响因素进行影响规则的探究。同时也对投料策略、派工策略在多产品前提下进行分析比较，以填补这一块的研究空白。研究发现多产品加工时间的方差、产品比率，产品加工时间比例等因素都对系统的性能存在着较为显著且可控制的影响；最长等待时间的派工规则在系统出现多个瓶颈时稳定性较差；给出多产品环境下瓶颈的预估与漂移预估方法等。
　　其次，根据系统开、闭环投料环境下不同的系统性质分开研究系统性能的评估方法：开环环境下系统稳态的产出预估、非稳态下产出边界的预估方法与最优投料时间间隔的确定；闭环环境下，采用改进的Mean Value Analysis方法对系统进行性能评估，对MVA方法的改进实现了MVA方法在多产品平行机环境下的使用。经过与仿真运行结果对比，证实了本文评估方法的有效性。
　　本文的研究工作在理论方面，丰富了多产品生产系统影响因素的理论知识，性能评估方法的研究对系统性能的分析与评估研究具有一定的参考价值；采用基于数据的性能关键影响因素判别研究方法是性能研究方法的一个新思路，先确定性能影响的关键因素再进行分析，更有针对性。实际应用方面，本文的影响因素分析与系统评估方法对于实际半导体生产线的调控与产品配置，参数的快速分析等都具有较高的应用价值。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 生产系统性能的国内外研究现状

1.2.1 生产系统建模方法的研究现状

1.2.2 系统性能影响因素的研究现状

1.2.3 系统性能评估方法的研究现状

1.2.4 多产品系统性能的研究现状

1.2.5 研究述评

1.3 研究内容与论文框架

1.4 研究方法及创新点

2 多产品可重入生产系统的定义与仿真

2.1 多产品可重入系统的定义与问题描述

2.2 多产品可重入系统仿真模型的构建

2.2.1 仿真建模流程

2.2.2 仿真建模方法的正确性验证

2.3 面向性能研究的仿真数据的采集

2.3.2 本文性能的研究指标和研究目的

2.3.3 性能研究数据采集的参数设置

3 基于仿真数据的多产品系统性能影响因素的探析

3.1 基于仿真数据的性能影响因素的判别

3.2 基于仿真数据的性能影响因素的分析

3.2.1 瓶颈设备的分析

3.2.2 产品加工比率的分析

3.2.3 产品加工时间的分析

3.2.4 投料策略的分析

3.2.5 调度策略的分析

4 多产品可重入生产系统性能评估的研究

4.1 开环环境下多产品系统性能的评估

4.1.1 理想投料时间间隔的确定

4.1.2 开环多产品系统性能的评估

4.1.3 评估效果的比较

4.2 闭环环境下多产品系统性能的评估

4.2.1 闭环多产品系统性能的评估

4.2.2 评估效果的比较

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢