CN101221436B - 在自动化制造环境中管理在制品材料移动的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了用于在自动化制造环境中、管理在制品材料在各处理单元之间移动的方法、系统和计算机程序产品。该系统包括与在制品(WIP)材料份通信的主机系统。该系统还包括在所述主机上执行的应用程序。该应用程序执行一种方法，其包括：跟踪WIP材料份的位置；接收被指定在停歇时间期间不工作的处理单元的列表；以及接收停歇时间的持续时间和开始时间。该方法还包括：确定每个指定的处理单元的最大停留时间；以及基于在制品材料份的当前位置、当前时间、停歇时间的持续时间和开始时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与停歇时间的开始时间之间的中间时期期间WIP材料份的移动。

Description

在自动化制造环境中管理在制品材料移动的方法和系统

技术领域

本公开通常涉及自动化材料处理系统，并且具体涉及在自动化制造环境中管理在制品(work-in-process，WIP)材料移动的方法、系统和计算机程序产品。

背景技术

在生产环境中，大量的材料通过自动化制造线中的定义路线，例如在各处理单元以及位于该路线中的临时存储位置(例如，储料器)之间运送，在该临时存储位置中材料等待进一步的运送和处理。时常地，存在所述材料闲置在这些存储位置中、直到生产机器或处理单元准备好接收它们的情况。当在给定的制造线中存在大量材料时，本地储料器会变得填满容量并且该生产区域得以堆积(backed up)。自动材料处理系统(AMHS)在管理生产区域内的这些材料的运送中提供一些帮助。AMH系统通常由材料处理装置和材料控制系统构成。所述材料处理装置管理各材料流，而所述控制系统管理涉及这些材料的信息流。在采用自动材料处理系统(AMHS)的情形，这些闲置的材料常常在储料器装满时自动传送到中央存储，而不管是否制造线不久将需要这些材料。

当制造线由于计划维护、重组或者由于无法预见的情况而关闭时，这些生产材料可能经受各种程度的劣化。例如，在半导体加工工厂中，某些生产材料(如化学处理的晶片)，如果在生产路线中的位置中置于暴露指定的时间段，则可能遭受氧化或类似类型的危害。根据装置关闭时段的长度，结果可能是毁灭性的，特别是在作为由于环境暴露导致毁坏的结果需要废弃昂贵的生产材料时。而且，额外的周期时间和减少的装置利用的成本加剧该问题。

因此，需要一种管理自动化制造线中生产材料移动的方法，该方法在制造线中的处理装置关闭期间保护该生产材料的完整性。

发明内容

本发明的各实施例包括用于在自动化制造环境中、管理在制品材料在各处理单元之间的移动的系统。该系统包括与在制品(WIP)材料份(lot)通信的主机系统。该系统还包括在所述主机上执行的应用程序。该应用程序实现一种方法，其包括：跟踪WIP材料份的位置；接收指定在停歇时间期间不工作的处理单元的列表；以及接收停歇时间的持续时间和开始时间。该方法还包括：确定每个指定的处理单元的最大停留时间；以及基于在制品材料份的当前位置、当前时间、停歇时间的持续时间和开始时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与停歇时间的开始时间之间的中间时期期间WIP材料份的移动。

另外的实施例包括用于在自动化制造环境中、管理在制品(WIP)材料在各处理单元之间移动的系统。该系统包括：具有多个处理单元的自动化制造线；至少一个在制品材料份，其在给定的时间瞬间、位于沿着该自动化制造线的点；包括生产材料的在制品材料份；以及耦合到该在制品材料份的处理控制器。该系统还包括：用于跟踪在制品材料份位置的装置；以及用于确定并给处理控制器输入具有开始时间和持续时间的实际停歇时间的装置；以及一个或多个在停歇时间期间不工作的处理单元的列表。该系统还包括：解算器产品；以及由该解算器产品可访问的数据库，其包括有关多个最大停留时间的信息，每个最大停留时间与各处理单元之一关联，在制品材料份可以保留在给定的处理单元、同时维持生产材料的最小阈值完整性值该最大停留时间。该解算器产品响应在制品材料份的位置、停歇时间的持续时间和最大停留时间，以产生识别用于在制品材料份的实际停歇时间和最大停留时间的报告。

其他实施例包括用于在自动化制造环境中、管理在制品材料在各处理单元之间移动的方法。该方法包括：跟踪WIP材料份的位置；接收指定在停歇时间期间不工作的处理单元的列表；以及接收停歇时间的开始时间和持续时间。该方法还包括：确定每个指定处理单元的最大停留时间；以及基于在制品材料份的当前位置、当前时间、停歇时间的开始时间与持续时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与停歇时间的开始时间之间的中间时期期间的WIP材料份的移动。

其他实施例包括自动化制造环境中、管理在制品材料在各处理单元之间移动的计算机程序产品。该计算机程序产品包括用于实现方法的各指令。该方法包括：跟踪WIP材料份的位置；接收指定在停歇时间期间不工作的处理单元的列表；以及接收停歇时间的开始时间和持续时间。该方法还包括：确定每个指定处理单元的最大停留时间；以及基于在制品材料份的当前位置、当前时间、停歇时间的开始时间与持续时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与停歇时间的开始时间之间的中间时期期间WIP材料份的移动。

其他实施例包括在自动化制造环境中、管理在制品WIP材料在各处理单元之间移动的系统。该系统包括：跟踪装置，用于跟踪在制品材料份的位置，所述在制品材料份包括各生产材料；列表接收装置，用于接收一个或多个处理单元的列表，该处理单元被指定在将来的预计停歇时间期间不工作；时间接收装置，用于接收所述将来的预计停歇时间的开始时间和持续时间；确定装置，用于确定与该指定的处理单元的每个相关联的最大停留时间，所述最大停留时间指定当维持各生产材料的最小阈值完整性值时、该在制品材料份可保持在该指定处理单元的每个的最大时间量；以及安排装置，用于基于在制品材料份的当前位置、当前时间、将来的预计停歇时间的开始时间和持续时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与将来的预计停歇时间的开始时间之间的中间时期期间、在制品材料份的移动。

另外，所述系统还可以包括分配装置，用于给各指定处理单元分配最小阈值完整性值，其中所述最小阈值完整性值基于生产材料的预计最大可接受劣化。

在查看下面的附图和详细描述后，根据各实施例的其他系统、方法、和/或计算机程序产品对本领域的技术人员将变得明显。意图将所有这样的另外的系统、方法和/或计算机程序产品包括在该描述中，在本发明的范围内，并受到权利要求的保护。

附图说明

在权利要求中具体指出并明确要求专利保护视为本发明的主题。从以下结合附图进行的详细描述中，本发明的前述和其他目的、特征和优势是明显的，在附图中：

图1描绘根据各示例性实施例、可以在其上实现自动化WIP移动管理功能的系统的部分；以及

图2是描述在各示例性实施例中、用于在自动化环境中管理WIP材料移 动的过程的流程图。

通过参照附图的示例方式，详细描述解释本发明的各优选实施例、以及优势和特点。

具体实施方式

各典型实施例贯注于用于管理正在自动化制造线上经受处理的在制品(WIP)材料的方法、系统和计算机程序产品。该系统可用于在自动化制造线的计划结束或部分关闭之前，管理WIP材料的移动。基于WIP材料沿所述制造线的已知位置、加上对何时所述关闭将要发生的了解、以及在所述关闭期间WIP材料应该保持或“停放”以便最小化在所述关闭期间对材料的任何损害的位置、以及WIP材料将花多长时间到达安全的停放位置的了解，该系统产生有关在所述关闭前、应该将特定WIP材料保持在该位置处的位置的计划。另外，该系统可以在出现计划外的关闭之后产生报告，提供有关WIP材料状况的信息；例如，识别位于损害将相对快地出现的位置的WIP材料，因此需要从速办理。

现在回到图1，现在将描述根据各示例性实施例、可以在其上实现自动化WIP移动管理功能的系统的部分。图1的系统包括通过一个或多个网络110，与制造装置(104，106，108)通信的主机系统102。在示例性实施例中，主机系统102由制造企业实现，该制造企业已经采用各企业标准，如总部在San Jose，CA的半导体设备和材料国际组织(Semiconductor Equipmentand Materials 

)或 

主机系统102执行由企业使用的多种商业应用程序，用于便利在图1的制造环境中出现的生产过程。主机系统102可由具有高性能的处理器的计算机实现，用于处理在图1的制造环境中出现的大量生产活动。由主机系统102执行的商业应用程序的类型可包括制造执行系统(MES)、自动材料处理系统(AMHS)和类似类型的软件。AMHS管理图1的制造环境中的材料运送并与MES接口，用于接收操作和安排信息，用于制造区域中的装置上的材料的处理以及其他功能。

主机系统102还执行一种或多种应用程序，用于实现自动WIP移动管理功能。这些一种或多种应用程序共同被称为自动安全停放应用程序112。

制造装置包括运送设备104、处理装置和储料器108。可将该制造装置维 持在一个或多个生产隔室(bay)中，每个隔室包括处理工具以及参与、或等待由这些工具执行的过程(process)或程序(procedure)的在制品(WIP)材料。可用于制造的材料可以包括典型地在制造环境中发现的物质、部件部分、组件和其他项目。WIP材料指那些目前正经受机器处理、或者在各机器(例如处理单元106)或各生产隔室之间的途中的材料。正等待处理的材料可存储在本地存储(例如本地储料器108)中。隔室间/隔室内运送设备(例如运送设备104)，使得WIP材料分别能够在各生产隔室之间和内部搬运。

各处理单元的每个在图1的制造环境中提供一个位置，由此根据制造计划对各WIP材料执行特定的制造处理。运送设备104可以是机械化地面车辆(如自动引导车辆(AGV)或人为引导车辆(PGV))，或者可以是单轨支持的高架(overhead)运送(OHT)设备，其在各生产隔室之间和内部传送WIP材料。

如上所示，储料器108指用于保持制造区域内正等待处理的材料的临时存储设备。在典型的制造环境中，运送车辆(例如，运送设备104)从本地储料器(例如，储料器108)中取回WIP材料，并将该材料运送到已经将所述各材料分配给它的处理单元106。这些处理材料被分配给各个生产隔室，这些材料的一些可以在几分钟内准备好处理，而其他材料可能等待几小时或几天。例如，存储在本地储料器中的材料可以分配给当前作业(例如，处理中的线中的下一个)、短期等待的(pending)作业(例如在几分钟或几小时内准备好处理)或者长期等待的作业(例如，几小时或几天)。如果安排的(scheduled)生产周期被中断任何时间段，则这能够导致所述各材料暴露给生产区域内的环境危险、以及所述材料质量的重大劣化。

虽然在图1的系统中仅显示了每种类型的装置的一个，但是将理解的是，可使用多个装置设备以便实现示例性实施例的优势。

网络110可包括任何类型的通信网络。在优选实施例中，网络110包括以太局域网(LAN)。

主机系统102与存储设备114进行通信。存储设备114存储由主机系统102使用的多种数据。存储设备114可以逻辑寻址到主机系统102，用于接收数据请求并将搜索结果传达给主机系统102。存储在存储设备114中的一种类型的数据是生产数据。生产数据指由AMHS使用、用于根据安排的生产操作执行运送活动的特定信息。例如，生产数据可包括表格，其识别每个本地 储料器、各储料器的当前负载和容量、在该储料器内运载的材料等。各储料器的详细性能度量还可存储为生产数据的部分，如相对吞吐量、材料容量的平均储料器循环次数、材料的峰值储料器循环次数、各事件之间的储料器平均次数，储料器的可用性、涉及载体落下的报警条件、重量负载、污染控制、在载体上建立的费用等。可以利用这些和其他源自SEMI的性能度量标准。生产数据还包括在图1的制造区域内利用的制造处理的处理步骤、在生产隔室内出现的生产活动的状态等。

存储设备114还存储各运送处理作业。各运送处理作业可包括工作顺序或指示，其指示AMHS对选择用于移动的候选材料执行特定操作。

存储设备114还存储与处理单元相关联的最大停留时间，在制品材料份可停留在给定的处理单元、同时维持生产材料的最小阈值完整性值最大停留时间。可使用任何标准来确定最小阈值。例如，可将该最小阈值确定为由生产材料的暴露导致的损失的百分比的函数，该损失可用美元表达。完整性值指定生产材料的估计价值，其可基于例如它们的代替品的成本。

自动安全停放应用程序112可包括各种部件，其共同地执行在此描述的自动WIP移动管理功能。如图1的系统所示，自动安全停放应用程序112执行处理控制器和用户界面116、WIP跟踪器118、解算器120和分派器(dispatcher)122。自动安全停放应用程序112可以单独的应用程序、或与MES或AMHS工具集成。

该处理控制器与WIP材料通信，而用户界面116为用户(例如，实现主机系统102的企业代表)提供给处理控制器输入实际的或预计将来的具有开始时间和持续时间的停歇时间、以及在该停歇时间期间将不工作的一个或多个处理单元(例如，处理装置106)的列表的能力。停歇时间指一个或多个装置设备(例如，处理装置106)将不工作的时间段；即，所述工作站不处理在生产计划中指定的生产材料。

WIP跟踪器118在各WIP材料运送通过产生区域时(例如，从单元到单元，从储料器到单元，从储料器到储料器等)，例如经由装置104-108和WIP跟踪器118之间的信号传输并将数据存储在存储设备114的各表中，来跟踪它们的位置。解算器120访问存储设备114中的信息(如最大停留时间、处理路线/步骤、安全保持点等)，并响应WIP材料的位置、停歇时间的持续时间、最大停留时间和其他信息，并相应地确定如何以及何时安排WIP材料的 移动。解算器120给每个WIP材料分配指示符，并将该指示符发送给用于执行的分派器122。在替代的示例性实施例中，解算器120响应WIP材料的位置、停歇时间的持续时间、最大停留时间和其他信息，以产生识别各材料的实际停留时间和最大停留时间的报告。

现在回到图2，现在将在示例性实施例中描述用于在制造环境中、管理WIP材料的移动的流程图。在步骤202，自动安全停放应用程序112的用户经由用户界面部分116，给主机系统102输入各WIP材料(也称为“各份”)的列表。在步骤204中，索引具有由处理步骤处理的原料(raw)处理时间(RPT)、和具有安全保持点的路线列表。每个处理流或路线定义任何特定的WIP材料将接收的、分配给该路线的各处理步骤。该索引可通过阅读该路线中的该信息、并在该信息要在每个后继处理步骤中使用时访问和分类该信息来实现。该信息包括数据，如RPT，各安全保持点和任何其他相应数据，其在涉及生产材料的处理和存储时直接与该生产材料的路线安排相关联。

所述各安全保持点指制造区域中的位置，其被认为用于存储WIP材料是安全的。可以通过识别当材料位于或临时存储在该位置时、不会对各材料完整性造成威胁的位置来做出该确定。

在步骤206，用户索引关闭的安排时间(例如，关闭的开始时间，由此一个或多个处理单元106将不工作)。在步骤208，索引制造区域中各个部分的当前XFACTORS。XFACTORS指将总的循环时间通过原料处理时间分成份、以确定有效处理和等待时间对只有有效处理的比率的计算。该信息由解算器120使用，以确定如在此描述的各份分派优先或者保持的分配。

在步骤210中，计算将所述各份的每个移到下一个最近的识别的安全保持点的运送时间。在步骤212中，选择列表中的第一份用于查看。

在步骤214确定是否该份目前正在安全保持点处。如上所示，这可通过识别当前时间、安排的关闭开始时间和持续时间、XFACTOR和该份在其路线中的当前位置确定。在步骤214，如果该份当前不在安全保持点处，则在步骤222给该份分配分派优先指示符。该分派优先指示符确保将给予该份的移动优先，以便最小化或消除该份的劣化。该分派优先可通过标记存储在存储设备114中的该份信息、并给分派器122分派任务以如在该份的处理路线中指示的执行该份的分派优先移动来实现。否则，如果该份目前正在安全保持点处，则在步骤216计算到下一个最接近安全保持的运送时间。

在步骤218，确定到最接近安全保持点的时间是否大于安排的关闭开始时间。如果是，这意味着确定该份在安排的关闭停歇时间之前，有充足的时间到达下一个最接近的安全保持点。在这种情况下，在步骤220给该份分配停止优先指示符，反映对于自动安全停放应用程序112的功能，对该份不需要进一步的行动(例如，在该处理路线中根据该处理指令操作该份)。

然而，如果到最接近安全保持点的时间小于或等于安排的关闭停歇时间开始时间，则如上所述在步骤222给该份分配分派优先。可对列表中的每一份重复对于步骤214到222描述的各处理。

然后在步骤224确定是否这是列表中的最后一份。如果不是，在步骤226选择列表中的下一份，并如上所述处理返回到步骤214。否则，将列表与分配的份属性发送给在主机系统102的用于执行的分派器122。分派器122确保在关闭开始之前，将分配有优先分派指示符的各份运送到安全保持点。

在可替代的示例性实施例中，可能出现制造环境的意外的中断，如断电或装置故障。在该实施例中，自动安全停放应用程序112在出现计划外的关闭时产生报告，提供关于WIP材料的信息，例如，识别位于损害将相对快地出现的位置的WIP材料，因此需要从速办理。

例如，报告可提供识别生产中、临时存储中以及途中的每个WIP材料的信息。该报告还可列出在关闭时每个WIP材料的当前位置、以及随着时间的预期完整性值(例如，基于所述关闭时间时段、材料类型和当前各位置)。在该方式中，能够确定各项优先，其关于当装置继续和运行时哪些份应该接收优先处理。

如上所述，各实施例能够以计算机实现的处理、以及用于实践这些处理的装置的形式来体现。在示例性实施例中，本发明体现为由一个或多个网络元件执行的计算机程序代码。各实施例包括计算机程序代码，其包括收录在有形介质(如软盘、CD-ROM、硬盘驱动)或任何其他计算机可读存储介质上的指令，其中在将该计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，该计算机变为实践本发明的装置。各实施例包括计算机程序代码，其例如存储在存储介质中、加载到计算机中和/或由计算机执行，或者通过一些传输介质(如通过电线或电缆、通过光纤、或经由电磁辐射)来传输，其中当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，该计算机变为实践本发明的装置。当在通用微处理器上实现时，该计算机程序代码段配置该微处理器以 创建特定的逻辑电路。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可进行各种改变和用等效物替代其各元件而不脱离本发明的范围内。另外，对本发明的教导可进行很多修改以适应特定的条件或材料而不脱离本发明的实质范围。因此，本发明意图不在于限于如预期用于实施本发明的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入权利要求范围内的所有实施例。而且，术语第一、第二等的使用并不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、第二等用于区分一个元件与另一个元件。此外，术语一个(a)、一个(an)等的使用并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个提及的项目。

Claims (14)

1.一种用于在自动化制造环境中、管理在制品WIP材料在各处理单元之间移动的系统，包括：

跟踪装置，用于跟踪在制品材料份的位置，所述在制品材料份包括各生产材料；

列表接收装置，用于接收一个或多个处理单元的列表，该处理单元被指定在将来的预计停歇时间期间不工作；

时间接收装置，用于接收所述将来的预计停歇时间的开始时间和持续时间；

确定装置，用于确定与该指定的处理单元的每个相关联的最大停留时间，所述最大停留时间指定当维持各生产材料的最小阈值完整性值时、该在制品材料份可保持在该指定处理单元的每个的最大时间量；以及

安排装置，用于基于在制品材料份的当前位置、当前时间、将来的预计停歇时间的开始时间和持续时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与将来的预计停歇时间的开始时间之间的中间时期期间、在制品材料份的移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中安排在制品材料份的移动包括当满足或超出最大停留时间时，给在制品材料份分配分派优先指示符，并且所述系统还包括：

将所述分派优先指示符传输给用于执行的分派器的装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其中分派优先指示符可操作用于将在制品材料份的移动派出到自动制造线中的最近位置，该位置被确定为能够维持所述生产材料的最小阈值完整性值。

4.根据权利要求1所述的系统，其中安排在制品材料份的移动包括当不超过最大停留时间时，给该在制品材料份分配停止优先指示符，并且所述系统还包括：

将所述停止优先指示符传输给用于执行的分派器的装置。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述停止优先指示符可操作用于维持在制品材料份的当前位置持续预计的将来停歇时间。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：

分配装置，用于给各指定处理单元分配最小阈值完整性值，其中所述最小阈值完整性值基于生产材料的预计最大可接受劣化。

7.一种用于在自动化制造环境中、管理在制品WIP材料在各处理单元之间移动的系统，包括：

具有多个处理单元的自动化制造线；

至少一个在制品材料份，其在给定的时间点、位于沿所述自动化制造线的点，所述至少一个在制品材料份包括各生产材料；

可操作地耦合到所述至少一个在制品材料份的处理控制器；

用于跟踪所述至少一个在制品材料份的位置的装置；

用于确定并给处理控制器输入具有开始时间和持续时间的实际停歇时间、以及在停歇时间期间不工作的一个或多个处理单元的列表的装置；

解算器产品；以及

可由所述解算器产品访问的数据库，其包括有关多个最大停留时间的信息，该最大停留时间的每个与各处理单元之一相关联，在制品材料份可在维持生产材料的最小阈值完整性值的同时、保留在给定的处理单元处该最大停留时间；

其中所述解算器产品响应至少一个在制品材料份的位置、停歇时间的持续时间、以及最大停留时间，以产生识别该至少一个在制品材料份的实际停留时间和最大停留时间的报告。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述实际停歇时间反映在一个或多个处理单元的操作中的计划外中断。

9.一种在自动化制造环境中、管理在制品WIP材料在各处理单元之间移动的方法，包括：

跟踪在制品材料份的位置，所述在制品材料份包括各生产材料；

接收一个或多个处理单元的列表，该处理单元被指定在将来的预计停歇时间期间不工作；

接收该将来的预计停歇时间的开始时间和持续时间；

确定与该指定的处理单元的每个相关联的最大停留时间，所述最大停留时间指定当维持各生产材料的最小阈值完整性值时、该在制品材料份可保持在该指定处理单元的每个的最大时间量；以及

基于在制品材料份的当前位置、当前时间、将来的预计停歇时间的开始时间和持续时间、以及最大停留时间，安排在当前时间与将来的预计停歇时间的开始时间之间的中间时期期间、在制品材料份的移动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中安排在制品材料份的移动包括当满足或超出最大停留时间时，给在制品材料份分配分派优先指示符，所述方法还包括：

将所述分派优先指示符传输给用于执行的分派器。

11.根据权利要求10所述的方法，其中分派优先指示符可操作用于将在制品材料份的移动派出到自动制造线中的最近位置，该位置被确定为能够维持所述生产材料的最小阈值完整性值。

12.根据权利要求9所述的方法，其中安排在制品材料份的移动包括当不超过最大停留时间时，给该在制品材料份分配停止优先指示符，所述方法还包括：

将所述停止优先指示符传输给用于执行的分派器。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述停止优先指示符可操作用于维持在制品材料份的当前位置持续预计的将来停歇时间。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

给各指定处理单元分配最小阈值完整性值，其中所述最小阈值完整性值基于生产材料的预计最大可接受劣化。

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