太阳城集团

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一种基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201310501325.3

申请日:

2013.10.22

公开号:

CN103632220A

公开日:

2014.03.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 10/06申请日:20131022|||公开
IPC分类号: G06Q10/06(2012.01)I; G06Q50/04(2012.01)I 主分类号: G06Q10/06
申请人: 沈阳建筑大学
发明人: 韩忠华; 曹阳; 林硕; 高恩阳; 孙海义
地址: 110168 辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号
优先权:
专利代理机构: 沈阳杰克知识产权代理有限公司 21207 代理人: 李宇彤
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法律状态
申请(专利)号:

CN201310501325.3

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.01.18|||2014.04.09|||2014.03.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明涉及一种基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,属于半导体生产工艺技术领域。其特征在于包括如下步骤:将键合工序设备抽象成多行多列设备点阵列;将行列的点之间的设备编组关系用“0”,“1”表示;建立编组的关联关系矩阵和设备编组矩阵;修正编组关联关系,补充不完整的关联关系太阳城集团;进行设备编组封闭位置关系约束检测和设备类型与加工产品类型匹配约束检测;根据设备编组提供产能和加工任务需求产能,对设备编组与加工任务匹配;通过对加工任务与设备编组的匹配结果建立惩罚和函数,量化匹配结果。本发明依据加工任务的需求能力相应的对键合工设备进行编组,满足生产作业与设备资源的动态匹配关系要求。

权利要求书

权利要求书
1.  一种基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,其特征在于:所述方法依次含有以下步骤为: 
步骤1:设置设备编组优化目标,给定设备编组与加工任务匹配惩罚和, 
步骤2:对生产线上可编组工序的设备简化成表示成二维平面上的一个点,将这个工序的所有设备抽象成多行多列设备点阵列, 
步骤3:将所有设备之间用线连接,构成一个以设备为节点的网络结构。将行列的点之间的设备编组关系用“0”,“1”的数字表示,生成新的编组关联关系, 
步骤4:建立能够反映编组的关系的关联关系矩阵和设备编组矩阵, 
步骤5:修正编组关联关系,补充同一编组中行列之间不完整的关联关系太阳城集团, 
步骤6:设备编组约束检测,在设备编组与加工任务匹配前,还需要进行设备编组封闭位置关系约束检测和设备类型与加工产品类型匹配约束检测,如果没有满足约束条件则说明这个设备编组结果不合理,转到步骤3, 
步骤7:设备编组与加工任务匹配,通过计算设备编组提供产能和加工任务需求产能后,依据设备组中包含设备类型与加工任务与的匹配关系,获取加工任务与设备编组的匹配结果, 
步骤8:设备编组优化目标,通过对加工任务与设备编组的匹配结果建立惩罚和函数,量化匹配结果,如果满足设备编组优化指标,则记录编组结果,如果不满足优化指标转到步骤3。 

2.  根据权利要求1所述基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,其特征在于: 
可编组工序的设备简化成表示成二维平面上的一个点,将这个工序的所有设备点抽象成多行多列设备阵列,建立设备表示矩阵。Mi,j表示的第i行第j列的设备,n表示图中设备最大行数,i∈{1,...,n},m表示图中的设备列数,j∈{1,...,m},M表示设备矩阵, 

将表示设备之间抽象关系的二维平面图上设备点用线连接,构成一个以设备为节点的网络结构。将设备之间的关联关系用0、1表示,“0”表示设备之间无关联关系,即两个设备不在一组内,“1”表示设备之间有关联关系,即两个设备被编在一组内。 

3.  根据权利要求1所述基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,其特征在于:依据设备之间的关联关系建立设备编组关联关系矩阵,表示第j列的第i行和第i+1的设备之间的行关联系数,i∈{1,...,n-1},j∈{1,...,m},构成行关联关系矩阵LR;行关联系数取“1”时,表示第j列第i行设备与第j列第i+1行的设备编为一组, 

表示第i行的第j列和第j+1的设备之间的列关联系数, j∈{1,...,m-1},构成列关联关系矩阵LC。列关联系数取“1”时,表示第i行第j列和第i行第j+1列的设备编为一组。 

用Mg表示设备编组太阳城集团矩阵,矩阵中的元素Mgi,j表示第i行第j列的设备Mi,j的编组太阳城集团属性,通过设备编组矩阵表达设备编组情况。 

根据设备间的行列关联关系,进行行列检测,将关联在一起设备编为一组,赋予一个临时编组号,假设一个变量gt,gt表示第t个设备编组的编组号,且gt∈{g1,...,gGN},t∈{1,2,...,GN},GN表示所有编组的最大编组号。 
MALL表示所有设备集合,MALL={M1,1,M1,2,....,Mn,m},Mgt表示设备编组号gt的设备集合,则的构造过程如下: 



当设备Mi,j属于编组号gt的设备集合Mgi,j值是gt。依据上式将设备编组矩阵Mg中的设备编组太阳城集团Mgi,j的位置用对应的gt进行替换。 

4.  根据权利1要求所述方法,在符合设备编组规则的前提下,修正编组太阳城集团不完善的编组情况,通过对每个设备编组进行行、列检测,修正设备编组关系。 
行检测是从第1行开始检测到第n行,对每一行,依据编组关系对该行中每两个相邻设备,检测关联系数是否正确,依据公式6,如第i行第j列的设备编组号gi,j与第i行第j+1列的设备编组号gi,j+1相等,则设备行关联关系应该取“1”,如果是“0”,应该将其置“1”。共进行n×(m-1)次检测校验, 

列检测是从第1列开始检测到第m列,对每一列,依据编组关系对该列中每两个相邻设备,检测关联系数是否正确。依据公式7,如第j列第i行的设备编组号gi,j与第j列第i+1行的设备编组号gi+1,j相等,则设备行关联关系应该取“1”,如果是“0”,应该将其置“1”。共进行(n-1)×m次检测校验, 

行检测次数n×(m-1),列检测次数(n-1)×m,行列检测的总次数CKN=2(n×m)-(n+m)。 

5.  根据权利要求1所述基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,其特征在于: 
在设备编组与加工任务匹配前,还需要进行设备编组封闭位置关系约束检测和设备类型与加工产品类型匹配约束检测,如果没有满足约束条件则说明这个设备编组结果不合理, 
如果要判断设备编组的闭合范围内是否全是本编组设备,需要根据设备编组矩阵G中的编组关系,进行行检测和列检测后,如果检测出一个设备编组中所有设备构成的闭合区域内包含非本编组的设备,则认为此次的设备编组不合理。这个检查过程需要根据行列检测结果共同确定编组结果是否合理。 
n1t=min{i|Mgi,j=gt,i∈{1,...,n},j∈{1,...,m}},n1t是第t个设备编组中的最小行号, 
n2t=max{i|Mgi,j=gt,i∈{1,...,n},j∈{1,...,m}},n2t是第t个设备编组中的最大行号, 
m1t,i=min{j|Mgi,j=gt,i∈{n1t,...,n2t},j∈{1,...,m}},m1t,i是第t个设备编组中的第i行最小列号, 
m2t,i=max{j|Mgi,j=gt,i∈{n1t,...,n2t},j∈{1,...,m}},m2t,i是第t个设备编组中的第i行最大列号, 

假设变量gzt,i,j,当第i行第j列设备所属编组的编组太阳城集团与第t个编组的编组号相同时,gzt,i,j等于“1”,否则等于“0”, 

Ft,i表示第t个设备编组的第i行中是否包含不属于第t个编组的设备,通过第i行的最大列号与减去最小列号的差与该行包含的设备总数比较进行判断,Ft,i等于“1”表示不包含不属于第t个编组的设备;Ft,i等于“0”表示包含不属于第t个编组的设备, 

表示第t个设备编组按行检测的结果,表明第t个设备编组按行检测中不包夹在中间的一行设备中存在非t编组设备的情况。表明第t个设备编组按行检测中没有任何一行设备中不存在不属于第t个编组的设备的情况,或是包含不属于第t个编组的设备的行在设备编组区域的边缘, 
表示第t个设备编组按列检测的结果,表明第t个设备编组按列检测中不包夹在中间的一列设备中存在非t编组设备的情况。表明第t个设备编组按列检测中没有任何一列设备中存在非t编组设备的情况,或是包含非t编组设备的列在设备编组区域的边缘, 

Ft表示的第t个设备编组所构成封闭区域内是否包含非编组的设备。Ft=0表示第t个设备编组的行检测结果和列检测结果同时确定编组包含有含非编组的设备,Ft=1第t个设备编组所构成封闭区域内不包含非本编组的设备, 

F表示设备编组结果满足设备位置约束,当所有设备编组构成封闭区域都不包含非编组的设备,F等于“1”, 
设备类型与加工产品类型匹配约束 
产品类型用kx表示,共kn个产品类型,产品类型集合k={kx|x∈{1,...,kn}} 
设备类型用Ky表示,共KN个设备类型,设备类型集合K={Ky|y∈{1,...,KN}} 
产品类型与设备类型匹配关系矩阵Kk可以表示为 

矩阵Kk是设备类型与产品类型匹配关系矩阵,是设备类型与产品类型匹配关系, 

设备类型与设备匹配矩阵MK 

矩阵MK是设备类型与设备匹配关系矩阵,Mi,j表示第i行第j列的设备, 
是设备类型与设备之间关系, 

一个设备只能属于一个设备类型 
对于一个设备类型Ky,该类型设备的集合用表示。 

设备类型Ky的设备集合具有下列两个限定条件:任意两种类型设备的集合和的交集是空集,各种类型设备集合的并集是设备的全集MS, 


Mk表示设备与产品类型匹配关系矩阵,通过Mk=MK·Kk得到, 

其中设备与产品类型匹配关系由于一个设备只有一个设备类型, 因此

依据设备与产品类型匹配关系矩阵中对应关系,对于一个产品类型kx,该产品类型匹配的设备集合用 表示, 

一个编组中可以包含不同设备类型的设备,但根据设备位置关系,这些不同类型的设备一定是相邻的设备。 
对于设备编组gt,该编组中包含的设备集合用表示, 
集合
如果对于任意的设备编组gt和产品类型kx,成立,则设备编组符合设备类型与加工产品类型匹配约束, 
设备编组的所属设备集合既要符合设备位置关系约束,也要符合设备编组与加工产品类型匹配约束。 

6.  根据权利要求1所述基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,其特征在于: 
设备编组与加工任务匹配,通过计算设备编组提供产能和加工任务需求产能后,依据设备组中包含设备类型与加工任务与的匹配关系,获取加工任务与设备编组的匹配结果, 
1)设备编组提供产能 
基于设备与产品类型匹配关系矩阵Mk,构建加工速度矩阵V。定义为第i行第j列设备加工kx类型产品的加工速度,单位:个/分钟,通过生产节拍获得加工太阳城集团T, 
矩阵

构造基于产品类型的设备编组提供能力矩阵Gga,表示不同设备编组针对不同产品类型提供的设备加工能力不同, 

其中
表示设备编组gt生产kx类型产品的加工能力,等于组内所有设备在给定太阳城集团T内的加工产品数量, 
2)加工任务需求产能 
Wp是第p个加工任务。PN是任务最多数,p∈{1,...,PN}, 
加工任务序列Wp,序列Wp={Wp|p∈{1,...,PN}} 
第p个加工任务的产品类型是kp,建立加工任务的产品类型序列kp, 
序列kp={kp|p∈{1,...,PN}} 
构造产品类型kx的加工任务的序列, 

gwp是第p个加工任务Wp所需产能。构造加工任务产能需求序列GW,GW={gwp|p∈{0,...,PN}}, 
3)加工任务匹配设备编组 
生产设备编组数总数应大于等于需要分配的任务数总数,即GN≥PN。产品类型kx对应的可选设备编组数应大于等于加工任务集合中产品类型是kx的任务数,即
加工任务需求能力与设备组能力匹配序列Gamc={<gwp,gmap>p∈{1,...,PN}},其中gmap与加工任务需求能力gwp匹配的设备组的能力, 
将PN个加工任务分配给设备编组,需要把任务根据任务需要能力从大到小进行排序。排序后的设备任务集合队列Wp', 
加工任务产能需求能力从大到小调整序列GW'={gwp'|p'∈{0,...,PN}} 
当p1'<p'2,则表明
加工任务产能需求能力从大到小调整序列GW'相对应的加工任务需求能力与设备组能力匹配集合Gamc'={<gwp',gmap'>p'∈{1,...,PN}},其中gmap'与排序后加工任务需求能力gwp'匹配的设备组的能力, 
按照产能需求调整后的加工任务的序列WP'={Wp'|p'∈{1,...,PN}}。Wp'是按照产能需求排在第p'个位置的加工任务,产品类型是kp', 
调整后的加工任务序列WP'对应的产品类型序列kp'={kP'|p'∈{1,...,PN}} 
根据设备与产品类型匹配关系矩阵Mk,通过该任务的产品类型选择能加工该产品的设备编组,构造设备编组与产品类型的匹配关系矩阵Gk, 

矩阵Gk中元素gklt,x表示产品类型与设备编组的匹配关系,即设备编组gt中包含的是满足设备类型与产品类型匹配关系的设备, 

在初始状态设备组未被分配任务,所以全部ast=1,根据加工任务Wp'的产品类型kp',通过产品类 型与设备编组的匹配关系矩阵选出能够加工产品类型的设备编组。产品类型kx的设备组选择集合是,构造加工任务Wp'的设备组选择集合,当kx=kp'时,其中包含设备组是未被分配任务的设备组,所以
集合
集合
产品类型kp'的加工任务Wp'选择设备组集合计算中每个设备组的加工能力,建立的 对应设备组产能集合
集合其中是设备编组gt生产kx类型产品的加工能力。当将加工任务Wp'分配给集合中最大加工能力的设备组 即将任务Wp'匹配到设备组gq,并令矩阵中Gk中一行元素对应的asq=0,表示该设备组已分配任务。下一个任务匹配的时候,该设备组不再参与设备与任务匹配, 
完成所有加工任务匹配后,得到与GW'和Wp'匹配的设备组能力匹配集合Gamc', 
与设备组能力匹配集合Gamc'对应设备组匹配集合Gmc'也会得到, 
匹配集合Gmc'={<Wp',gq>|'∈{1,...,PN},q∈{1,...,GN}} 
再根据任务时机下达顺序,调整回原来任务下达顺序,则会获得与下达加工任务顺序匹配的设备组匹配集合Gmc。 
匹配集合Gmc={<Wp,gq'>|p∈{1,...,PN},q'∈{1,...,GN}} 
进而会得到与下达加工任务顺序匹配的设备组匹配集合Gmc对应的加工任务需求能力与设备组能力匹配集合Gamc。 

说明书

说明书一种基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法
技术领域
本发明涉及一种基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,属于半导体生产工艺技术领域。 
背景技术
半导体封装测试工艺依次包含划片、装片、键合、塑封、去飞边、电镀、打印、切筋、成型、外观检查、成品测试、包装出货等。其加工任务形式转化主要受生产节拍的控制,而生产节拍控制要求加工太阳城集团长的工序设备多,加工太阳城集团短的工序设备少,这样可以保证生产的连续性。在半导体封装线上键合工序要求的加工太阳城集团最长、设备数量最多、各子设备产能差异大,键合设备管理成为生产线管理的重点、难点。在满足生产作业与设备资源的动态匹配关系的基础上,提高键合设备利用率变得更加困难。这些问题可能会限制半导体生产企业的生产能力,使生产线管理的复杂性增加。传统的由现场工人直接进行基于经验的机器分组管理,受到了极大的挑战。 
专利号为200880024499.2的“用于对单元编组的设备和方法”,该发明公开了一种用于单元编组的设备,专利号为201220055939.4的“热轧圆钢自动编组设备”,该发明公开了一种热轧圆钢进行自动编组的设备,这两个专利都是侧重于加工任务的进行编组,而目前还没有研究半导体封装线键合设备进行动态编组的方法。 
当前的实际半导体封装线上键合设备采用依据设备子类型采用固定的编组方式,即设备组一旦确定,设备组内包含固定的设备,导致设备组的对于确定类型的LOT的加工能力也是固定,这样的编组方式设备的提供产能不能很好匹配加工LOT所需产能,设备编组不能实现与加工任务间的动态匹配。 
发明内容
本发明就是针对上述问题提出来的,目的是提供一种基于加工任务能力匹配的半导体封装线键合设备编组方法,实现生产线上对并行机的分级管理,减少管理规模,降低生产线管理的复杂性。 
基于加工任务能力匹配的设备编组方法,可以根据下达的生产任务产能需求,对设备进行编组,有效配合生产节拍的提高设备利用率,适应生产任务与资源能力的动态变化。其中,对进行编组的设备提出如下的限制要求: 
(1)在一个编组中的设备加工的工序要求是相同。 
(2)编组内的设备类型应该一致或是可以加工同样类型的产品的设备。 
(3)为了工人操作控制设备,编组设备是相邻的设备,也由于设备在摆放时会将相同类型的设备放到车间的临近位置,所以编组设备应该是相邻的设备。编组设备所构造的区域不能将其他编组的设备或是未编组的设备封闭到区域内部,如果这样其他设备编组无法进行工作,也会导致生产管理方面的混乱。 
为实现上述目的,本发明解决技术问题的技术方案是(图1所示): 
(1)设置设备编组优化目标,给定设备编组与加工任务匹配惩罚和。 
(2)对生产线上可编组工序的设备简化成表示成二维平面上的一个点,将这个工序的所有设备点抽象成多行多列设备阵列。图2所示。 
Mi,j表示的第i行第j列的设备,n表示图中设备最大行数,i∈{1,...,n},m表示图中的设备列数,j∈{1,...,m},M表示设备矩阵。例如:图2中M1,1代表第1行第1列的A01设备。 
M=M1,1M1,2...M1,mM1,2M2,2...M2,m............Mn,1Mn,2...Mn,m---(1)]]>
(3)将所有设备之间用线连接,构成一个以设备为节点的网络结构。将设 备之间的关联关系用0、1表示,“0”表示设备之间无关联关系,即两个设备不在一组内,“1”表示设备之间有关联关系,即两个设备被编在一组内,在寻找最佳设备编组过程中,随机生成设备之间的关联关系,图3所示。 
(4)依据设备之间的关联关系建立设备编组关联关系矩阵。 
表示第j列的第i行和第i+1的设备之间的行关联系数,i∈{1,...,n-1},j∈{1,...,m},构成行关联关系矩阵LR;行关联系数取“1”时,表示第j列第i行设备与第j列第i+1行的设备编为一组。 
LR=L1,1rL1,2r...L1,mrL2,1rL2,2r...L2,mr&CenterDot;..&CenterDot;.Li,jr.&CenterDot;..Ln-1,1rLn-1,2r...Ln-1,mr---(2)]]>
表示第i行的第j列和第j+1的设备之间的列关联系数,i∈{1,...,n},j∈{1,...,m-1},构成列关联关系矩阵LC。列关联系数取“1”时,表示第i行第j列和第i行第j+1列的设备编为一组。 
LC=L1,1cL1,2c...L1,m-1cL2,1cL2,2c...L2,m-1c&CenterDot;..&CenterDot;.Li,jc.&CenterDot;..Ln,1cLn,2c...Ln,m-1c---(3)]]>
用Mg表示设备编组太阳城集团矩阵,矩阵中的元素Mgi,j表示第i行第j列的设备Mi,j的编组太阳城集团属性,通过设备编组矩阵表达设备编组情况。 
Mg=Mg1,1Mg1,2Mg1,3...Mg1,mMg1,2Mg2,2Mg2,3...Mg2,m...............Mgn,1Mgn,2Mgn,3...Mgn,m---(4)]]>
根据设备间的行列关联关系,进行行列检测,将关联在一起设备编为一组,赋予一个临时编组号,假设一个变量gt,gt表示第t个设备编组的编组号,且gt∈{g1,...,gGN},t∈{1,2,...,GN},GN表示所有编组的最大编组号。 
MALL表示所有设备集合,MALL={M1,1,M1,2,....,Mn,m},表示设备编组号gt的设备集合,则的构造过程如下: 



Mgi,j=gtMi,j&Element;Mgt0Mi.j&NotElement;Mgt---(5)]]>
当设备Mi,j属于编组号gt的设备集合,Mgi,j值是gt。依据上式将设备编组矩阵Mg中的设备编组太阳城集团Mgi,j的位置用对应的gt进行替换。 
(5)修正编组关联关系 
在符合设备编组规则的前提下,也存在编组太阳城集团不完善的情况,所以对每个设备编组进行行、列检测,修正设备编组关系。 
行检测是从第1行开始检测到第n行,对每一行,依据编组关系对该行中每两个相邻设备,检测关联系数是否正确,依据公式6,如第i行第j列的设备编组号gi,j与第i行第j+1列的设备编组号gi,j+1相等,则设备行关联关系应该取“1”,如果是“0”,应该将其置“1”。共进行n×(m-1)次检测校验。 
Li,jc=0Mgi,j&NotEqual;Mgi,j+11Mgi,j=Mgi,j+1---(6)]]>
列检测是从第1列开始检测到第m列,对每一列,依据编组关系对该列中每两个相邻设备,检测关联系数是否正确。依据公式7,如第j列第i行的设备编组号gi,j与第j列第i+1行的设备编组号gi+1,j相等,则设备行关联关系应该取“1”,如果是“0”,应该将其置“1”。共进行(n-1)×m次检测校验。 
Li,jr=0Mgi,j&NotEqual;Mgi+1,j1mgi,j=Mgi+1,j---(7)]]>
行检测次数n×(m-1),列检测次数(n-1)×m,行列检测的总次数CKN=2(n×m)-(n+m)。 
(6)设备编组约束检测 
设备编组约束检测,在设备编组与加工任务匹配前,还需要进行设备编组封闭位置关系约束检测和设备类型与加工产品类型匹配约束检测,如果没有满足约束条件则说明这个设备编组结果不合理,如果约束检测不合理,则转到步骤3,重新生成新的编组关系。 
1)设备编组封闭位置关系约束检测 
设备编组封闭位置关系约束要求编组设备构成的封闭区域内不能包含不属于该设备组的设备,也不能包含了另外一个独立的设备编组,如果包含则表明设备编组不满足封闭位置关系约束。如果允许这种编组情况存在,则造成两个设备编组管理人员管辖范围重叠,会造成生产管理组织混乱。 
如果要判断设备编组的闭合范围内是否全是本编组设备,需要根据设备编组矩阵G中的编组关系,进行行检测和列检测后,如果检测出一个设备编组中所有设备构成的闭合区域内包含非本编组的设备,则认为此次的设备编组不合理。这个检查过程需要根据行列检测结果共同确定编组结果是否合理。 
n1t=min{i|Mgi,j=gt,i∈{1,...,n},j∈{1,...,m}},n1t是第t个设备编组中的最小行号。 
n2t=max{i|Mgi,j=gt,i∈{1,...,n},j∈{1,...,m}},n2t是第t个设备编组中的最大行号。 
m1t,i=min{j|Mgi,j=gt,i∈{n1t,...,n2t},j∈{1,...,m}},m1t,i是第t个设备编组中的第i行最小列号。 
m2t,i=max{j|Mgi,j=gt,i∈{n1t,...,n2t},j∈{1,...,m}},m2t,i是第t个设备编组中的第i行最大列号。 
gzt,i,j=1Mgi,j=gt0Mgi,j&NotEqual;gti&Element;{n1t...,n2t},j&Element;{m1t,...,m2t}---(8)]]>
假设变量gzt,i,j,当第i行第j列设备所属编组的编组太阳城集团与第t个编组的编组号相同时,gzt,i,j等于“1”,否则等于“0”。 
Ft,i=1Σj=m1t,im2t,igzt,i,j=(m2t,i-m1t,i)0Σj=m1t,im2t,igzt,i,j<(m2t,i-m1t,i)---(9)]]>
Ft,i表示第t个设备编组的第i行中是否包含不属于第t个编组的设备,通过第i行的最大列号与减去最小列号的差与该行包含的设备总数比较进行判断,Ft,i等于“1”表示不包含不属于第t个编组的设备;Ft,i等于“0”表示包含不属于第t个编组的设备。 

Ftr=0表示第t个设备编组按行检测的结果,Ftr=0表明第t个设备编组按行检测中不包夹在中间的一行设备中存在非t编组设备的情况。Ftr=1表明第t个设备编组按行检测中没有任何一行设备中不存在不属于第t个编组的设备的情况,或是包含不属于第t个编组的设备的行在设备编组区域的边缘。 
Ftc表示第t个设备编组按列检测的结果,Ftc=0表明第t个设备编组按列检测中不包夹在中间的一列设备中存在非t编组设备的情况。Ftc=1表明第t个设备编组按列检测中没有任何一列设备中存在非t编组设备的情况,或是包含非t编组设备的列在设备编组区域的边缘。 

Ft表示的第t个设备编组所构成封闭区域内是否包含非编组的设备。Ft=0表示第t个设备编组的Ftr行检测结果和Ftc列检测结果同时确定编组包含有含非编组的设备,Ft=1第t个设备编组所构成封闭区域内不包含非本编组的设备。 
F=1Σt=1GNFt=GN0Σt=1GNFt<GN---(12)]]>
F表示设备编组结果满足设备位置约束,当所有设备编组构成封闭区域都不包含非编组的设备,F等于“1”。 
如果不满足设备编组封闭位置关系约束,这说明该设备编组不合理。 
也可以强化为凸集区域,可以设计区域内任意两点连线不包含其他编组的设备的约束。但根据实际应用需要也可以允许凹集存在。 
2)设备类型与加工产品类型匹配约束 
设备类型与加工产品型号匹配关系,就是某种型号产品可以在某种类型或是某些类型的设备上进行加工。 
产品类型用kx表示,共kn个产品类型,产品类型集合k={kx|x∈{1,...,kn}} 
设备类型用Ky表示,共KN个设备类型,设备类型集合K={Ky|y∈{1,...,KN}} 
产品类型与设备类型匹配关系矩阵Kk可以表示为 

矩阵Kk是设备类型与产品类型匹配关系矩阵,是设备类型与产品类型匹配关系。
设备类型与设备匹配矩阵MK 

矩阵MK是设备类型与设备匹配关系矩阵,Mi,j表示第i行第j列的设备。 
是设备类型与设备之间关系, 

一个设备只能属于一个设备类型 
对于一个设备类型Ky,该类型设备的集合用表示。 
MKy={Mi,j|MKli,jKy=1}]]>
设备类型Ky的设备集合具有下列两个限定条件:任意两种类型设备的集合和的交集是空集,各种类型设备集合的并集是设备的全集MS。 

MK1MK1...MKKN=MS]]>
Mk表示设备与产品类型匹配关系矩阵,通过Mk=MK·Kk得到。 

其中设备与产品类型匹配关系由于一个设备只有一个设备类型,ΣKy=K1KKNMKli,j,Ky=1,]]>因此MKli,j,kx&Element;{0,1}.]]>

依据设备与产品类型匹配关系矩阵中对应关系,对于一个产品类型kx,该产品类型匹配的设备集合用表示。 
Mkx={Mi,j|MKli,jkx=1}---(16)]]>
一个编组中可以包含不同设备类型的设备,但根据设备位置关系,这些不同类型的设备一定是相邻的设备。 
对于设备编组gt,该编组中包含的设备集合用表示。 
集合Mgt={Mi,j|Mgi,j=gt}]]>
如果对于任意的设备编组gt和产品类型kx,成立,则设备编组符合设备类型与加工产品类型匹配约束。 
设备编组的所属设备集合既要符合设备位置关系约束,也要符合设备编组与加工产品类型匹配约束。 
(7)设备编组与加工任务匹配 
设备编组与加工任务匹配,通过计算设备编组提供产能和加工任务需求产能后,依据设备组中包含设备类型与加工任务与的匹配关系,获取加工任务与设备编组的匹配结果。 
1)设备编组提供产能 
基于设备与产品类型匹配关系矩阵Mk,构建加工速度矩阵V。定义为第i行第j列设备加工kx类型产品的加工速度,单位:个/分钟,通过生产节拍获得加工太阳城集团T。 
矩阵

构造基于产品类型的设备编组提供能力矩阵Gga,表示不同设备编组针对不同产品类型提供的设备加工能力不同。 

其中gat,kx=(Σi=nltn2tΣj=m1tm2tVi,j,kx)T,i&Element;{n1t,...,n2t},j&Element;{m1t,...,m2t}]]>
表示设备编组gt生产kx类型产品的加工能力,等于组内所有设备在给定太阳城集团T内的加工产品数量。 
2)加工任务需求产能 
Wp是第p个加工任务。PN是任务最多数,p∈{1,...,PN}。 
加工任务序列Wp,序列Wp={Wp|p∈{1,...,PN}} 
第p个加工任务的产品类型是kp,建立加工任务的产品类型序列kp。 
序列kp={kp|p∈{1,...,PN}} 
构造产品类型kx的加工任务的序列。 
Wpkx={Wp|kp=kx,p&Element;{1,...,PN},x&Element;{1,...,kn}},Wpkx&SubsetEqual;Wp.]]>
gwp是第p个加工任务Wp所需产能。构造加工任务产能需求序列GW,GW={gwp|p∈{0,...,PN}}。 
3)加工任务匹配设备编组 
生产设备编组数总数应大于等于需要分配的任务数总数,即GN≥PN。产品类型kx对应的可选设备编组数应大于等于加工任务集合中产品类型是kx的任务数,即card(Ggkx)&GreaterEqual;card(Wpkx).]]>
加工任务需求能力与设备组能力匹配序列Gamc={<gwp,gmap>|p∈{1,...,PN}},其中gmap与加工任务需求能力gwp匹配的设备组的能力。 
将PN个加工任务分配给设备编组,需要把任务根据任务需要能力从大到小进行排序。排序后的设备任务集合队列Wp'。 
加工任务产能需求能力从大到小调整序列GW'={gwp'|p'∈{0,...,PN}} 
当p′1<p′2则表明
加工任务产能需求能力从大到小调整序列GW'相对应的加工任务需求能力与设备组能力匹配集合Gamc'={<gwp',gmap'>|p'∈{1,...,PN}},其中gmap'与排序后加工任务需求能力gwp'匹配的设备组的能力。 
按照产能需求调整后的加工任务的序列WP'={Wp'|p'∈{1,...,PN}}。Wp'是按照产能需求排在第p'个位置的加工任务,产品类型是kp'。 
调整后的加工任务序列WP'对应的产品类型序列kp'={kP'|p'∈{1,...,PN}} 
根据设备与产品类型匹配关系矩阵Mk,通过该任务的产品类型选择能加工该产品的设备编组,构造设备编组与产品类型的匹配关系矩阵Gk。 

矩阵Gk中元素gklt,x表示产品类型与设备编组的匹配关系,即设备编组gt中包含的是满足设备类型与产品类型匹配关系的设备。 
gklt,kx=1Πi=n1tn2tΠj=m1tm2tMkli,j,kx=10Πi=n1tn2tΠj=m1tm2tMkli,j,kx=0,i&Element;{n1t,...,n2t},j&Element;{m1t,...,m2t}---(21)]]>
在初始状态设备组未被分配任务,所以全部ast=1,根据加工任务Wp'的产品类型kp',通过产品类型与设备编组的匹配关系矩阵选出能够加工产品类型的设备编组。产品类型kx的设备组选择集合是构造加工任务Wp'的设备组选择集合当kx=kp'时,其中包含设备组是未被分配任务的设备组,所以 Ggkp&SubsetEqual;Ggkx.]]>
集合Ggkx={gt|gklt,kx=1,ast=1,t&Element;{1,...,GN}}]]>
集合Ggkp={gt|gklt,kx=1,ast=1,kx=kp,t&Element;{1,...,GN}}]]>
产品类型kp'的加工任务Wp'选择设备组集合计算中每个设备组的加工能力,建立的对应设备组产能集合
集合Ghakp={gat,kx|gklt,kx=1,ast=1,kx=kp,t&Element;{1,...,GN}},]]>其中是设备编组gt生产kx类型产品的加工能力。当将加工任务Wp'分配给集合中最大加工能力的设备组即将任务Wp'匹配到设备组gq,并令矩阵中Gk中一行元素对应的asq=0,表示该设备组已分配任务。下一个任务匹配的时候,该设备组不再参与设备与任务匹配。 
完成所有加工任务匹配后,得到与GW'和Wp'匹配的设备组能力匹配集合 Gamc'。 
与设备组能力匹配集合Gamc'对应设备组匹配集合Gmc'也会得到。 
匹配集合Gmc'={<Wp',gq>|p'∈{1,...,PN},q∈{1,...,GN}} 
再根据任务时机下达顺序,调整回原来任务下达顺序,则会获得与下达加工任务顺序匹配的设备组匹配集合Gmc。 
匹配集合Gmc={<Wp,gq>|'p∈{1,...,PN},q'∈{1,...,GN}} 
进而会得到与下达加工任务顺序匹配的设备组匹配集合Gmc对应的加工任务需求能力与设备组能力匹配集合Gamc。 
(8)设备编组优化目标 
通过对加工任务与设备编组的匹配结果建立惩罚和函数,量化匹配结果,如果满足设备编组优化指标,则记录编组结果,否则转到步骤3重新生产新的设备编组关系。 
PCp=max(0,gwp-gmap)p∈{1,2,L,PN}  (22) 
公式为加工任务Wp匹配设备组提供的产能不足;其中PCp表示与加工任务p匹配设备组产能不足的差值,gwp表示加工任务p所需设备产能,gmap表示加工任务p所匹配的设备组所能提供的加工能力。 
ECp=max(0,gmap-gwp)   (23) 
公式为加工任务Wp匹配设备组提供产能冗余的差值; 
fo=Σp=1PN(αpPCp+βpECp),p&Element;{1,2,...,PN}---(24)]]>
公式中的fo表示设备分组与加工任务惩罚和,αp表示对于加工任务p的产能不足惩罚权,βp表示对于加工任务p产能冗余惩罚权。 
minfo优化目标是设备分组与加工任务惩罚和最小,则获取到最优的设备编组结果。 
本发明与现有技术相比具有下述优点效果: 
(1)改变半导体封装线上键合设备固定编组的情况,可以根据下达生产动态对设备进行编组,实现了设备编组与加工任务的动态匹配。 
(2)在设备编组过程中,编组内的设备都在一个完整的联通区域内,便于生产线的工作人员的管控。 
(3)依据设备类型可以加工的产品类型进行编组,而不是仅仅依靠设备类型进行编组,可以依据加工任务包含的产品类型进行设备编组,体现设备编组构造受到加工任务驱动特性,增加设备编组的灵活性。 
(4)建立设备编组提供产能与加工任务需求产能匹配优化指标,更好的满足设备编组与加工任务匹配的目的,保证动态编组结果合理性。 
附图说明
图1键合设备编组过程示意图; 
图2待编组键合设备二维平面示意图; 
图3键合设备关联关系二维平面示意图; 
图4基于关联关系的键合设备编组情况二维平面示意图; 
图5键合设备编组与加工任务匹配过程示意图; 
图6 6个设备编组虚假不连通情况举例二维平面示意图 
图7 9个设备编组虚假不连通情况举例二维平面示意图 
图8修正6个设备编组虚假不连通情况二维平面示意图 
图9 9个设备编组包含孤立设备情况二维平面示意图 
图10设备编组中包含其他设备编组情况二维平面示意图 
具体实施方式
下面参见本发明的附图并结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明, 但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制,以权利要求书为准。另外,以不违背本发明方案的前提下,对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。 
以附图2为例,假设存在A,B,C三种设备类型,设备名称A01到A04,B01到B12,C01到C04,其设备摆放为4行5列,n=4,m=5,当前批次所需加工的产品类型为a,b二种。加工产品的与设备型号的对应关系中,a型产品可在A型号设备和B型号设备上加工,b型号的产品可在B型号设备和C型号设备上加工。附图5提供了该案例的键合设备编组与加工任务匹配过程示意图。 
本发明包括以下步骤: 
第一步:设置设备编组优化目标,给定设备编组与加工任务匹配惩罚和为80。 
第二步:对生产线上可编组工序的设备简化成表示成二维平面上的一个点,将这个工序的所有设备点抽象成多行多列设备阵列。n表示图中设备行数,m表示图中的设备列数。如图2所示 
M=M1,1M1,2M1,3M1,4M1,5M2,1M2,2M2,3M2,4M2,5M3,1M3,2M3,3M3,4M3,5M4,1M4,2M4,3M4,4M4,5]]>
第三步:依据假设情况构建设备类型与产品类型匹配关系矩阵Kk。 
也可以表示为
需要构建设备类型与设备匹配矩阵,为了看起来方便,将MK表示成转置其的矩阵MKT。 

MA={M1,1,M1,2,M1,3,M1,4}表示A类型设备的集合。 
MB={M2,1,M2,2,M2,3,M2,4,M3,1,M3,2,M3,3,M3,4,M4,1,M4,2,M4,3,M4,4}表示B类型设备的集合。 
MC={M5,1,M5,2,M5,3,M5,4}表示C类型设备的集合。 
Mk表示设备与产品类型匹配关系矩阵,通过Mk=MK·Kk得到。 
为了看起来方便,将Mk表示成转置其的矩阵MkT

矩阵MkT可以得到能够加工a类型产品的设备集合Ma
Ma={M1,1,M1,2,M1,3,M1,4,M2,1,M2,2,M2,3,M2,4,M3,1,M3,2,M3,3,M3,4,M4,1,M4,2,M4,3,M4,4}。 
矩阵MkT可以得到能够加工b类型产品的设备集合Mb
Mb={M2,1,M2,2,M2,3,M2,4,M3,1,M3,2,M3,3,M3,4,M4,1,M4,2,M4,3,M4,4,M5,1,M5,2,M5,3,M5,4} 
如果对于任意的设备编组gt和产品类型kx,成立,则设备编组符合设备类型与加工产品类型匹配约束,即任意设备编组中设备都能加工kx类型产品。 
下面检查设备编组是否符合设备类型与加工产品类型匹配约束。 
设备编组g1包含设备集合Mg1={M1,1,M1,2,M1,3M1,4,M2,2,M2,3}]]>,则成立。 
设备编组g2包含设备集合Mg2={M2,1,M3,1,M4,1,M5,1}]]>,则成立。 
设备编组g3包含设备集合Mg3={M3,2,M3,3,M4,2,M4,3}]]>,则 
成立。 
设备编组g4包含设备集合Mg4={M5,2,M5,3,M5,4}]]>,则成立。 
设备编组g5包含设备集合Mg5={M2,4,M3,4,M4,4,M5,4}]]>,则成立。 
检测结果说明设备编组符合设备类型与加工产品类型匹配约束。 
如图3所示,形成设备编组数t=5。 
第四步:将所有设备之间用线连接,构成一个以设备为节点的网络结构。将设备之间的关联关系用0、1表示,“0”表示设备之间无关联关系,即两个设备不在一组内,“1”“0”表示设备之间有关联关系,即两个设备被编在一组内。如图4所示。 
第五步:依据编组关联关系建立设备编组关联关系矩阵。 
列之间的关联关系矩阵LC,这种关联关系矩阵中的数取“1”,表示相邻两列的设备编为一组,以图4为例矩阵 
LC=0110101010100110]]>
行之间的关联关系矩阵LR,这种关联关系矩阵中的数取“1”,表示相邻两行的设备编为一组,以图4为例矩阵 
LR=100001111110001]]>
这种编组方式其中矩阵中元素可以定义为关联关系系数,其取值在“0”、“1”两个数中任意变化,都会生成满足编组位置相邻关系约束的设备编组,这种编组矩阵中数取“1”表示相邻设备编为一组。 
可以将图4中设备编组用矩阵表示出来,设备编组矩阵Mg中的元素是设备编组号,如按照上图的编组关系表示的4×5矩阵表如下所示。 
Mg=g1g2g2g2g2g1g1g3g3g4g1g1g3g3g4g1g5g5g5g4]]>
这个设备编组的矩阵是与设备关系矩阵对应的设备编组临时编码矩阵。 
第五步:修正编组关联关系 
这种编码方式有可能存在虚假不连通的区域情况,首先分析两个典型例子。 
生成的编组如图6所示,设备B07与设备B11之间的关联系数是“0”,即两个相邻设备不关联,设备C03与设备C04的关联系数是“0”,也两个相邻设备不关联,但是通过设备B07与设备B08关联,设备B08与设备B12关联,设备B12与设备B11关联,则B07与设备B11是关联关系,即这个六个设备是在一个设备编组中。 
生成的编组如图7所示,图中的九个设备在一个设备编组中。 
上述两种情况是符合矩阵编码规则,但是不符合实际编组情况,所以要通过每个编组标识的临时编组号,然后通过行列扫描检测修正不连通的区域。在本例中n=4,m=5,CKN=2(n×m)-(n+m)=31。 
如果两个临近设备编组号是相同的,就可以修正编码中的“0”元素。通过修正编码中的“0”元素后,修正虚假不连通区域的情况。对图即行修正扫描检测发现在同一个编组号下,设备B07与设备B11之间的关联系数是“0”,但是这两个设备的临时编组号是相同的,则需要将设备B07与设备B11之间的关联系数修正为“1”。进行列修正扫描检测设备C03与设备C04的关联系数是“0”,则需要将设备C03与设备C04之间的关联系数修正为“1”经过修正如图8所示。 
第六步:设备编组关系封闭约束 
上述设备编组方式,能够实现相邻设备的编组功能,但要克服封闭区域包含非本编组的情况。首先来分析一下两种封闭区域的情况: 
如图9所示,9个设备通过关联关系构成一个设备编组,这个封闭的设备编组内包含了不在任何编组中设备。如果允许这种编组成立,这个设备的加工能力就被浪费,当这个设备再被编到别的设备编组中时,它所属设备编组的管理人员,进入到本设备编组管理人员管辖范围内,会造成生产管理组织混乱。 
如图10所示,上述12个设备通过关联关系构成一个设备编组,这个封闭的设备编组内包含了,另外一个独立的设备编组。如果允许这种编组情况存在,则造成两个设备编组管理人员管辖范围重叠,会造成生产管理组织混乱。 
如果要判断编组区域是否正确,需要根据设备组临时分组矩阵G中的编组关系,按行或列检测,如果检测出一个编组设备都是相邻连接的封闭联通区域,在这个闭合的区域内部有出现不连接的区域。并且这个区域的临时编组编码与外边封闭的编组不一致,如果检测出种情况,则认为此次的编组不合理,闭合区域中包含非本编组设备的检测需要同时进行检测和列检测,根据行列检测结果共同确定编组是否合理。 
第七步:设备编组与加工任务匹配 
根据生产需求,三种类型设备根据位置关系约束和加工产品类型与设备匹配关系约束可以编成5种设备组:A型、AB型、B型、BC型、C型,例子中使用四种类型设备组。5种设备组根据设备类型与任务类型匹配关系:A型设备组、AB型设备组、B型设备组可以加工a型产品;B型设备组、BC型设备组、C型设备组可以加工b型产品。 
(1)设备编组提供产能 
构建加工速度矩阵V 

(2)加工任务需求产能 
假设在如下生产要求情况下, 
加工任务序列Wp={a01,a02,b01,b02,b03}; 
加工任务的产品类型序列kp={a,a,b,b,b}; 
加工任务产能需求序列GW={1100,1800,900,1300,600}; 
Wp,kp,GW是给定的加工任务太阳城集团序列。 
当产品类型kx=k1=a的加工任务序列Wpa={a01,a02}; 
当产品类型kx=k2=b的加工任务序列Wpb={b01,b02,b03} 
按照加工任务产能需求大小调整顺序后的加工任务产能需求序列GW', 
序列GW'={1800,1300,1100,900,600} 
按照加工任务产能需求大小调整顺序后加工任务序列Wp', 
序列Wp'={a02,b02,a01,b01,b03} 
按照加工任务产能需求大小调整顺序后加工任务的产品类型序列kp', 
序列kp'={a,b,a,b,b} 
(3)加工任务匹配设备编组 
设备编组与产品类型的匹配关系矩阵Gk,在初始状态设备组未被分配任务,所以ast=1。 

根据上述矩阵分析得出,在初始条件下,当产品类型kx=a的设备组选择集合Gga={g1,g3,g5};当产品类型kx=b的设备组选择集合Ggb={g2,g3,g4,g5} 
由T=60s,在初始状态下: 
当产品类型kx=a,则有满足产品类型a为设备组产能集合。 
序列Ggaa={ga1,a=1710,ga3,a=1284,ga5,a=1050}; 
当产品类型kx=b,则有满足产品类型b为设备组产能集合。 
序列Ggab={ga2,b=1350,ga3,b=1224,ga4,b=570,ga5,b=1140} 
加工任务与设备组匹配过程如图5所示: 
①a02的产品类型是a,从Ggaa集合中选择最大加工能力ga1,a=1710的设备组g1与其匹配; 
②b02的产品类型是b,从Ggab集合中选择最大加工能力ga2,b=1350的设备组g2与其匹配; 
③a01的产品类型是a,从Ggaa集合中以前未被选中最大加工能力ga3,a=1284的设备组g3与其匹配,因为之前设备组g1已与加工任务a02匹配; 
④b01的产品类型是b,从Ggab集合中以前未被选中最大加工能力ga5,b=1140的设备组g5与其匹配,因为之前设备组g2已与加工任务b02匹配,设备组g3已与加工任务a01匹配; 
⑤b03的产品类型是b,从Ggab集合中以前未被选中最大加工能力ga4.b=570的设备组g4与其匹配,选中,因为之前设备组g2已与加工任务b02匹配,设备组g3已与加工任务a01匹配,设备组g5已与加工任务b01匹配。 
得到与任务需求能力GW'匹配的设备组能力匹配集合Gamc'。 
集合Gamc'={<1800,1710>,<1300,1350>,<1100,1284>,<900,1140>,<600,570>} 
与设备组能力匹配集合Gamc'对应设备组匹配集合Gmc'。 
集合Gmc'={<a02,g1>,<b02,g2>,<a01,g3>,<b01,g5>,<b03,g4>} 
再根据加工任务下达顺序,调整回原来任务下达顺序,则与下达加工任务顺序匹配的设备组匹配集合Gmc。 
集合Gmc={<a01,g3>,<a02,g1>,<b01,g5>,<b02,g2>,<b03,g4>} 
与下达加工任务顺序匹配的设备组匹配集合Gmc对应的设备组加工能力匹配集合Gamc。 
集合Gamc={<1100,1284>,<1800,1710>,<900,1140>,<1300,1350>,<600,570>}。 
第八步:编组优化目标 
根据下达任务产能需求匹配设备组产能集合, 
Gamc={<1100,1284>,<1800,1710>,<900,1140>,<1300,1350>,<600,570>}, 
再根据给出的加工任务p的产能不足惩罚权αp和加工任务p产能冗余惩罚权βp。 
p 1 2 3 4 5 αp0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 βp0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
产能冗余会加快生产,但是产能配置不足,就会延迟生产,造成拖期,所以αp≥2βp。 
根据公式和已知数据算出设备分组与加工任务惩罚和fo=71.4。 

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