企業在制品在線跟蹤方法研究

摘 要：文章對集成電路在制品生產進行了跟蹤研究，分析了在制品跟蹤的要素和三維空間模型，制定了跟蹤編碼規則和生產流程跟蹤模型，構建了集成電路在制品跟蹤模型。最后通過生產實例對跟蹤過程進行了說明。

關鍵詞：集成電路；跟蹤；模型；編碼

1 概述

在企業生產車間，對各種在制品的跟蹤是一項非常重要的工作，在制品是指從各種生產原材料投入生產的第一道工序開始，經過各道工序，最后形成成品的整個生產過程中的所有生產材料，是尚未完成生產制造的產品或零部件[1]。在制品跟蹤就是對生產中的在制品進行可追溯性管理，以了解其歷史，掌握其行蹤和位置，對其進行控制，以便更好地完成整個生產過程。

1.1 在制品跟蹤要素

生產現場的在制品信息通常可分為動態信息和靜態信息兩類，動態信息主要指在制品所生產的產品類型、批次、批次狀態、工序狀態信息、在制品存放位置信息等，靜態在制品信息主要指在制品編碼、名稱、庫存分類碼等[2]。在生產過程中，靜態信息一般是固定不變的，其不隨加工狀態而發生變化，往往通過靜態信息來對在制品進行區分。而動態信息會隨著在制品的加工生產工藝、狀態、工序等不斷發生改變，通過動態信息可以了解在制品的生產過程。一般對在制品的跟蹤會涉及到產品位置、工藝行程、工藝狀態、批次狀態等動態信息。

1.2 在制品跟蹤三維空間模型

生產過程中，為了唯一確定各種在制品的狀態，就要對其動態信息進行追蹤，了解其在三維空間的狀況，利用圖1所示的在制品三維定義空間可以定位在制品的不同狀態，從而準確描述其狀態的整個變化過程。

在制品在三維定義空間中可以通過一個點來唯一描述，該點決定了該在制品所屬的產品批次號，產品類型，產品批次狀態等。在三維定義空間中，在制品可以追溯為按照其工藝行程進行生產，如圖1所示的由狀態A到狀態B。因此，在制品追溯的實質就是追溯其在三維定義空間的變化過程，該變化過程的跟蹤又分為跟蹤和溯源兩種[3]。

跟蹤：在制品按照其工藝行程進行加工的過程中，其三維坐標隨著新活動的變化而變化的過程。

溯源：對在制品的歷史狀況進行追溯，了解其前一個狀態，掌握其演變過程。

想要實現對在制品的追溯，需要對在制品三維定義空間的坐標軸產品類型、批次號、批次狀態進行定義和描述。

2 集成電路在制品跟蹤模型的構建

2.1 集成電路在制品跟蹤要素

根據集成電路生產行業的特點，對集成電路生產跟蹤主要包括：硅晶圓、產品批次狀態以及產品批次計劃等。

2.2 對跟蹤要素的編碼規則

對生產過程中在制品進行辨認和區分的最好辦法是對在制品進行編碼，通過編碼對在制品進行識別。每個在制品的編碼可以通過條形碼或RFID（無線射頻識別）等技術綁定到在制品上，在生產過程中，可以通過條形碼讀取器或者RFID辨識器方便快捷的對在制品編碼進行讀取，及時高效的對在制品進行跟蹤。

根據集成電路行業生產的特點，采用工序代碼、硅晶圓代碼和工序執行代碼的規則進行編碼。

（1）工序代碼：用來對每一個工序進行唯一標識。由數字和字母進行標識，根據企業規模，長度為4位。對母工序用兩位數字進行標識，子工序在對應的母工序后加一位字母進行標識。其編碼組成為：車間編碼（數字一位）+母工序（數字三位）+子工序（字母一位）。

（2）硅晶圓代碼：用來對每一個晶圓進行唯一標識。晶圓分為200mm晶圓、300mm晶圓和450mm晶圓，采用Semi標準。生產線上編碼組成為： Semi標準編碼+流水號（數字6位）。

（3）工序執行代碼：用來對工序執行情況進行唯一標識。組成為流水號（數字四位）+加工日期（數字四位）+工序狀況（0正常工序，1返工工序，2跳躍工序，3插入工序）。

2.3 跟蹤模型

（1）生產計劃制定。企業在產品生產過程中必須制定詳細的產品生產計劃，每一批產品的生產都要按照其產品批次生產計劃進行生產。集成電路生產企業中的產品有成百上千種，每一種產品的生產往往包含上百道工序，產品生產過程中可能按照正常工序、返工工序、插入工序或者跳躍工序等進行執行，具體執行工序由產品的品質、生產狀況和產品參數隨時決定。因此，在制定產品生產計劃時要定義可能出現的所有工序，通過對各種工序的執行完成產品的運輸、加工、檢測、包裝和搬運等。在制品生產流程跟蹤模型如圖2所示，整個批次計劃是由若干道不同的工序組成的，產品生產時按照批次計劃進行，在計劃執行過程設有多道質量檢測工序，決定是否需要進入返工工序執行返工流程，返工流程執行完后，重新返回正常工序繼續加工，同時在加工過程中，會根據實際情況跳躍或者插入相關工序。

（2）工序設備跟蹤模型。在執行每一道工序的過程中，都需要根據需要生產的產品原材料、工序路徑、執行工序等為之配備相應的生產設備。在制定產品批次計劃時，根據不同的產品和工序，設定其所需要設備的類型，并對選定設備的控制參數進行設定。在制定計劃時，只制定設備的類型和參數設置要求，實際執行時根據設備的狀態和負載動態選擇同一類型中的可用設備，并對所用設備進行記錄。產品在執行檢測工序時，除了需要選擇進行檢測的設備外，還需要對檢測參數進行定義，對檢測結果進行記錄，便于追溯產生質量缺陷的原因。產品在包裝和搬運工序時，需要制定策略動態選擇運輸小車，并對小車的運行軌跡進行設定，以便于自動將產品和原料搬運、分配到指定的地點。

（3）分合批次模型。不同的用戶對產品的需求不同，因此，在產品加工生產過程中，要根據客戶需求，對批次工序進行分解，將完整的批次工序分成不同的分批工序。這種分批操作有永久性分批和暫時性分批[4] [5]。對在制品編碼基礎上的分合批模型如圖3所示。

3 集成電路車間在制品跟蹤過程實例

產品的生產過程就是對各種在制品跟蹤的過程，所以對在制品的跟蹤就是對產品生產過程的跟蹤，下面為集成電路車間在制品實例跟蹤。

（1）生產批次計劃制定。在生產系統中創建一個批次生產計劃CPJ151028.1，并在計劃中填寫該批次的相關信息，如批次類型、產品類型、生產數量、創建人、工藝版本等信息。

（2）創建工序代碼。系統根據當前的日期和批次流水順序給該工序代碼為A006C0，表示代號為A的車間，006表示第6道母工序，C表示第C道子工序，0表示正常工序。

（3）分配硅晶圓。硅晶圓從進入工廠時的容器取出，讀取硅晶圓地址并與該批次關聯起來，并記錄每片晶圓的流水號，形成晶圓編碼。

（4）存儲工序。在設備上分配完硅晶圓

后，其會被送往自動貨架，在存儲過程中，通過RFID技術讀取相關信息并將信息存入系統。

（5）派工。選擇系統中準備就緒的某道加工批次，選擇其需要的工序。根據可選設備的負荷狀態選擇合適的設備，并對設備參數進行設定。

（6）運料。派工完成后，向系統發送材料搬運請求，系統通過物流控制調度算法，分配運料小車，制定運輸路線，通過識別編碼找到該材料并將其運送到相應設備的輸入端口，為加工工序做好準備。

（7）加工。從設備輸入端口拿去材料，載入相應設備中進行加工，加工完成以后，卸載到設備的輸出端口上，等待下一工序的加工。

（8）分批合批與返工。每一道工序都以對產品的質量檢測作為結束，對有質量問題的在制品分批進行返工，返工完成后和批繼續進行下一道工序加工。

（9）跳批。為了提高生產效率，工序的質量檢測可以采用抽檢的形式進行，對抽到的產品進行質量檢測工序，而對沒有抽到的產品可以跳過質量檢測工序。

（10）運輸。加工完成后，向系統發送產品搬運請求，系統分配空閑運料小車，設定運輸路徑，將成品運送到指定存儲地進行存儲。

參考文獻

[1]付忠璋.抓好在制品動態管理，提高現場綜合管理水平[J].價值工程，2003，2：73-76.

[2]黃學文.基于集合S（I）理論的在制品工藝狀態描述[J].機械工程學報，2003，39（9）：62-65.

[3]M.H.JansenVullers，C.A.van.Dorp，A.J.M.Beulens.Managing Traeeability Information in Manufacture[J].International Journal of Information Management，2003（23）：395-413.

[4]何月華.半導體行業EMS的研究與應用[D].上海交通大學，2007.

[5]邵宇.半導體制造企業生產物流控制方法研究[D].大連理工大學，2010.

作者簡介：周慶紅（1976-），女，山西運城人，浙江工商職業技術學院電信學院講師，工學碩士，主要從事自動化控制方面研究。