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基于Modelica的半导体生产系统建模与扩散区产能优化

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基于Modelica的半导体生产系统建模与扩散区产能优化

作者：吕航华中科技大学

学位级别：硕士

半导体制造业是信息时代的基石产业,近年来一直是学者和工程师的研究重点。通过研究半导体生产系统的建模与产能优化问题,合理化利用加工设备,可以提高半导体生产企业的经济效益。半导体生产系统与其他制造业生产系统相比,生产工序更为... 详细信息

半导体制造业是信息时代的基石产业,近年来一直是学者和工程师的研究重点。通过研究半导体生产系统的建模与产能优化问题,合理化利用加工设备,可以提高半导体生产企业的经济效益。半导体生产系统与其他制造业生产系统相比,生产工序更为复杂,且具有批处理过程和多重入工序流,这些复杂特征使得半导体生产系统难以直接用数学模型进行表达,而构建半导体生产系统仿真模型,能直观地对生产系统进行分析和调整。本文基于此,对实际半导体生产系统进行建模仿真,优化生产系统产能,工作内容主要分为以下几个方面:首先,以实际半导体生产流程和Intel Mini-Fab模型为例,分析了半导体生产系统特性,并使用工序设备模型对半导体生产系统的可重入特征进行表达。将真实半导体生产系统分解为多个具有不同功能的子系统,设计出整体组件框架,并使用Modelica建模语言和有限状态自动机构建了一套半导体生产系统组件模型,用于对实际半导体生产系统进行建模仿真和方案验证。通过对生产系统案例进行仿真对比分析,验证了本文所构建组件模型的有效性和正确性。然后,以实际半导体扩散区生产车间案例为研究对象,使用组件模型搭建该生产案例系统模型,针对批加工过程提出批加工站综合利用率的概念。分别从最小批量法策略和基础调度规则的角度,对平均生产周期、平均产出率、瓶颈综合利用率、瓶颈设备利用率等性能指标进行仿真分析比较,数据结果表明:相较于瓶颈设备利用率,瓶颈综合利用率更适合作为批处理生产系统的性能指标;当选定的最小组批值从小到大时,生产系统产能先变大然后变小,当最小组批值为4时瓶颈综合利用率最高且产能最大。总体而言,使用最小批量法时,生产系统的产能损失较大,存在产能优化的空间。最后,以提高生产线产能为优化目标,对该半导体扩散区生产系统案例的工艺流程进行分析,提出一种瓶颈批加工站产能损失最小化的批调度策略,同时详细分析了批加工站产能损失值的计算过程。在生产系统案例中分别应用该批调度策略与实际半导体生产线中使用的最小批量法进行对比仿真,结果表明本文提出的批调度策略能有效提高平均产出率和瓶颈批加工站综合利用率,降低平均生产周期,减少瓶颈设备的产能浪费,能更充分地利用该生产系统的产能,提高企业收益。

关键词：生产系统建模扩散区产能优化批调度半导体生产 Modelica

基于Flexsim的生产系统建模与仿真实验教学研究

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中国教育技术装备 2023年第14期 53-56,71页

作者：高建雄袁逸萍阿地兰木•斯塔洪新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830046

在高校教学研究中,Flexsim等仿真软件的融入有效提高了学生分析问题和解决问题的能力。生产物流系统在企业运行过程中具有关键性作用,为使学生直观地理解物流中所涉及的设施,提高学习的积极性,基于Flexsim软件对生产系统进行仿真实验教... 详细信息

在高校教学研究中,Flexsim等仿真软件的融入有效提高了学生分析问题和解决问题的能力。生产物流系统在企业运行过程中具有关键性作用,为使学生直观地理解物流中所涉及的设施,提高学习的积极性,基于Flexsim软件对生产系统进行仿真实验教学研究。学生通过学习该软件的具体操作与应用,可为物流相关的实验教学奠定基础。

关键词：生产系统建模 Flexsim 物流系统实验教学

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基于多环返工串行生产线的性能优化建模

湖南大学学报（自然科学版） 2018年第10期45卷 38-43页

作者：周炳海林松同济大学机械与能源工程学院上海201804

为评价和优化串行多环返工生产系统的生产性能表现,结合质量管理与精益生产的理念,区别于传统的返工机制,提出一种全新的"即刻返工"检查机制,将生产系统建模扩展至多机多缓冲区的复杂生产系统.基于生产系统的两大要素,机器与缓冲区的生... 详细信息

为评价和优化串行多环返工生产系统的生产性能表现,结合质量管理与精益生产的理念,区别于传统的返工机制,提出一种全新的"即刻返工"检查机制,将生产系统建模扩展至多机多缓冲区的复杂生产系统.基于生产系统的两大要素,机器与缓冲区的生产状态变化,依据概率论与马氏定理,构建缓冲水平的动态概率转移矩阵,以在制品库存水平及系统平均生产率作为研究指标,针对生产设备及缓冲区展开瞬态分析,通过迭代计算,表明设置合理的系统规模与缓冲区阈值能达到优化系统生产性能的目的,并通过数值实验验证其有效性.

关键词：串行生产线返工环生产系统建模性能优化

基于eM-Plant的车间人员配置仿真研究

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广东广播电视大学学报 2013年第3期22卷 110-112页

作者：王品悦天津中德职业技术学院天津300350

以线缆制造企业中绝缘挤出工段的生产线为例,借助于面向对象的eM-Plant软件,运用生产线平衡方法,对生产线的工人利用率、产量的控制等方面进行精益改善,以辅助企业管理者有效进行车间作业调度与人力资源配置,帮助广大制造企业利用现代... 详细信息

以线缆制造企业中绝缘挤出工段的生产线为例,借助于面向对象的eM-Plant软件,运用生产线平衡方法,对生产线的工人利用率、产量的控制等方面进行精益改善,以辅助企业管理者有效进行车间作业调度与人力资源配置,帮助广大制造企业利用现代化智能仿真技术转变生产方式,最大限度释放潜在产能,实现科学发展与绿色发展。

关键词：线缆制造生产系统建模 eM-Plant仿真