[发明专利]一种基于变动性度量的多产品生产线生产周期预测方法

说明书

本发明属于生产线管理技术领域，本发明的基于变动性度量的多产品生产线生产周期预测方法提供了针对多产品混合生产情况下、具有“串并串”特点生产线的变动性度量及相应的面向产品的生产周期预测方法。该方法包括：提取和处理生产线各工站的原始数据、历史运行数据以及未来周期计划数据；根据产品实际经过link的情况构建产品的逻辑工站，串联逻辑工站得到产品的逻辑生产线；根据基础数据和逻辑生产线组成，计算产品逻辑生产线上各个逻辑工站的变动性以及在逻辑工站间传递的变动性；基于VUT方程计算未来周期各个逻辑工站的排队时间，累计加和每一个逻辑工站的排队时间和有效加工时间得到产品逻辑生产线的整体生产周期。

技术领域

本发明属于生产线管理技术领域，具体涉及多产品混合生产条件下的生产周期预测。

背景技术

生产周期(Cycle Time，CT)是产品(如半导体芯片封装测试)生产线的关键性能指标之一，它指的是一批产品作为在制品(WIP)在生产线中耗费时间的均值。生产周期是制定生产计划的关键参数，如果能准确预测生产线的CT，则制定的生产计划也就会更加合理，生产效率就相应得到提升。半导体芯片封装测试生产线包含许多工序，各工序对应相应的工站(Workstation)，产品作为在制品按照工艺路线依次流经各个工站进行处理。工站在加工过程中存在诸多包括故障、换模等在内的动态不确定因素，这些因素会使得工站的加工时间存在波动，把这种考虑了工站的动态不确定因素在内的加工时间称为有效加工时间(Effective Process Time，EPT)，把这种有效加工时间的波动现象称为工站的变动性，变动性的存在导致即使生产线上各个工站的平均加工时间已经相等且投料速率等于平均加工时间，产品仍然可能在工站前经历等待时间，而等待时间的加入使得生产周期的预测变得更加复杂。《工厂物理学》提出的VUT方程很好地描述了等待时间与变动性(V)、利用率(U)和有效加工时间(T)之间的定量关系，只要能精确度量出工站的变动性及工站间传递的变动性就可以比较精确地计算出各个产品工站前的等待时间，最后通过累计各个工站的排队时间和加工时间就可以得到整条生产线的生产周期。

参见图1，半导体芯片封装测试生产线的工站内部通常由多条link并联组成，这些link再由若干台参数可变的设备串联组成，通过改变参数同一条link可以加工不同种类的产品。实际运营中，同一个生产周期内的同一工站又可能混合经过多种产品。这种多产品混合生产和“串-并-串”的设备组成特点使得工站的有效加工时间组成变得十分复杂，进而导致了工站变动性的度量复杂性，目前还没有对应的科学合理的度量方法，这成为了基于VUT方程预测这一类生产线生产周期的最大障碍。

虽然，申请号为200810201503.X，申请名称为“生产周期目标测量及系统”的专利申请中，公开了一种通过直接拟合利用率与排队时间的关系实现生产周期的预测(或者测量)方法，该方法虽然也能达到生产周期预测的目标，但是其只考虑了利用率参数进行建模，从而一旦在生产周期间变动性发生了改变(产品和link变化)该方法将失效；此外，该方案没有对多产品混流情况下每种产品的周期进行区分，从而只能计算出多种产品整体的生产周期。即由于其将工站完全视为黑箱，不能区分工站内并联的各个设备(设备对应link)及通过同一工站的不同产品对生产周期的具体影响，也就无法为进一步的性能优化提供更细粒度的方向指导。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有的生产周期预测方法的难点和不足，通过机理分析实现对多产品混合和多设备并联情况下的工站变动性度量，进而基于VUT方程实现对具有该特点的生产线的生产周期预测，同时为该类制造系统的优化提供分析基础。

本发明的技术方案是：一种基于变动性度量的多产品生产线生产周期预测方法，其包括下列步骤：

步骤1：提取和处理生产线上各物理工站的加工数据，所述加工数据包括原始性能数据、历史停机数据、历史生产安排数据，以及未来周期的生产安排数据；

步骤2：由产品在各物理工站上实际经过link构成产品在当前物理工站的逻辑工站，串联同一产品的逻辑工站得到产品的逻辑生产线；