适读人群：工业工程和机械工程领域的研究者和生产管理人员，将要进行晶圆制造系统调度优化方面研究的学者和工业界中期望寻找有效的晶圆制造AMHS调度方法的生产管理人员，机械工程、工业工程、自动化、计算机工程、管理工程等相关专业的研究生和高年级本科生
　　《晶圆制造自动化物料运输系统调度》为国家科学技术著作出版基金资助图书，在总结作者多年研究成果的基础之上，系统全面介绍了晶圆制造系统中AMHS建模、AMHS运行特性分析、AMHS调度方法、调度性能评价等内容，有很高的参考价值。

内容简介

　　《晶圆制造自动化物料运输系统调度》针对自动化物料运输系统(AMHS)调度问题大规模、随机性、实时性和多目标的特点，在系统、深入地进行AMHS建模方法和运行过程分析的基础上，分别介绍了AMHS中的Interbay系统和Intrabay系统的优化调度方法，介绍了AMHS集成调度和AMHS调度性能评价方法。本书提出的方法和技术将为广大企业、科研院所、高等院校进一步深入研究晶圆制造AMHS调度问题提供理论基础，为推动晶圆制造AMHS调度技术发展和企业实际应用提供参考，对提升我国晶圆制造企业的核心技术竞争力及行业综合实力具有重要意义。

作者简介

　　张洁，女，上海交通大学机械与动力工程学院智能制造与信息工程研究所教授、博士研究生导师，中国机械工程学会生产工程分会生产系统专业委员会常务理事，全国高校制造自动化研究会常务理事。长期致力于将先进制造技术与先进管理理念和IT技术密切结合的课题研究与开发，尤其在智能制造系统与大数据技术、智能信息采集系统、智能物流管理系统、智能优化算法、智能制造执行系统关键技术、智能调度方法、基于大数据技术的车间性能分析与运行决策等方面进行了深入研究并取得丰硕的成果。主持与参加了国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家高技术研究发展计划项目、国家科技重大专项、国家科技攻关项目、国际合作项目、省部级科技重点项目等20多个项目。出版了专著5部，发表论文被SCI收录20余篇，被EI收录40余篇，被ISTP收录10余篇。获得国家发明专利授权7项。

第1章晶圆制造系统（1）1.1 半导体制造产业（1）1.1.1 半导体制造产业的发展与现状（1）1.1.2 未来半导体制造产业面临的挑战（6）1.2 半导体芯片制造工艺（7）1.2.1 晶圆制备（7）1.2.2 晶圆制造（7）1.2.3 晶圆拣选测试（10）1.2.4 芯片封装（10）1.2.5 芯片封装测试（11）1.3 晶圆制造系统的构成（11）1.3.1 晶圆加工系统（11）1.3.2 晶圆制造物料运输系统（15）1.4 晶圆制造系统的调度（17）本章参考文献（18）第2章晶圆制造自动化物料运输系统（21）2.1 晶圆制造物料运输系统的发展（21）2.1.1 半自动化物料运输系统（21）2.1.2 自动化物料运输系统（22）2.1.3 智能化物料运输系统（23）2.2 晶圆制造自动化物料运输系统的组成（24）2.2.1 晶圆卡（24）2.2.2 传送系统（25）2.2.3 存储系统（27）2.2.4 跟踪系统（28）2.2.5 控制系统（29）2.3 晶圆制造物料运输系统布局（29）2.3.1 单脊椎型布局（29）2.3.2 双脊椎型布局（30）2.3.3 整体式布局（30）2.3.4 周边布局（31）2.3.5 混合式布局（33）2.4 晶圆制造自动化物料运输系统的特点（33）本章参考文献（34）第3章晶圆制造AMHS的建模（35）3.1 基于网络流模型的晶圆制造AMHS建模（35）3.1.1 网络流模型基本理论（35）3.1.2 晶圆制造AMHS网络流建模过程（36）3.2 基于排队论模型的晶圆制造AMHS建模（40）3.2.1 排队论模型基本理论（40）3.2.2 晶圆制造AMHS排队论建模过程（43）3.3 基于数学规划模型的晶圆制造AMHS建模（46）3.3.1 数学规划模型基本理论（46）3.3.2 晶圆制造AMHS数学规划建模过程（48）3.4 基于马尔可夫模型的晶圆制造AMHS建模（49）3.4.1 马尔可夫模型基本理论（50）3.4.2 晶圆制造AMHS马尔可夫建模过程（51）3.5 基于仿真模型的晶圆制造AMHS建模（53）3.5.1 仿真模型基本理论（54）3.5.2 晶圆制造AMHS仿真建模过程（55）3.6 基于Petri网模型的晶圆制造AMHS建模（62）3.6.1 Petri网模型基本理论（62）3.6.2 晶圆制造AMHS的Petri网建模过程（63）3.7 本章小结（70）本章参考文献（70）第4章晶圆制造AMHS运行特性分析（72）4.1 AMHS运行过程描述（72）4.2 常用AMHS运行分析方法（73）4.3 晶圆制造AMHS扩展马尔可夫模型（75）4.3.1 参数定义与假设（75）4.3.2 扩展马尔可夫模型定义（77）4.3.3 扩展马尔可夫模型的分析过程（78）4.3.4 模型有效性验证（85）4.4 基于扩展马尔可夫模型的AMHS运行分析（90）4.4.1 运输小车平均利用率分析（90）4.4.2 空载运输小车平均到达时间间隔分析（92）4.4.3 期望和实际运输量分析（93）4.4.4 晶圆卡等待时间分析（94）4.4.5 运输小车堵塞相关指标分析（97）4.4.6 AMHS运行分析实例（100）4.5 本章小结（103）本章参考文献（103）第5章晶圆制造AMHS调度方法（104）5.1 基于启发式规则的晶圆制造AMHS调度（104）5.1.1 启发式规则概述（104）5.1.2 启发式规则在晶圆制造AMHS调度中的应用（108）5.2 基于运筹学方法的晶圆制造AMHS调度（111）5.2.1 运筹学方法概述（111）5.2.2 运筹学方法在AMHS调度中的应用（115）5.3 基于智能算法的晶圆制造AMHS调度（119）5.3.1 智能算法概述（119）5.3.2 智能算法在AMHS调度中的应用（126）5.4 本章小结（132）本章参考文献（132）第6章 Interbay物料运输系统调度（134）6.1 Interbay物料运输调度问题描述（134）6.2 基于AMPHI的Interbay物料运输调度方法（136）6.2.1 基于AMPHI的Interbay物料运输调度模型（136）6.2.2 基于AMPHI的Interbay物料运输系统调度框架（138）6.2.3 Interbay物料运输任务指派（139）6.2.4 基于模糊逻辑的参数权重调节（144）6.2.5 实例验证（152）6.3 基于复合启发式规则的Interbay物料运输调度方法（161）6.3.1 Interbay物料运输全局优化调度模型（162）6.3.2 基于复合启发式规则的Interbay物料运输调度框架（164）6.3.3 基于遗传规划的复合规则生成算法（165）6.3.4 实例验证（173）6.4 本章小结（177）本章参考文献（178）第7章 Intrabay物料运输系统调度（179）7.1 Intrabay物料运输调度问题描述（179）7.2 基于GDP的Intrabay物料运输调度方法（180）7.2.1 基于GDP的Intrabay物料运输调度模型（180）7.2.2 基于GDP的Intrabay物料运输调度框架（183）7.2.3 基于模糊逻辑的晶圆卡运输动态优先级决策（183）7.2.4 基于匈牙利算法的Intrabay物料运输任务指派方法（187）7.2.5 基于贪婪优化的运输小车调度策略（188）7.2.6 实例验证（189）7.3 基于推拉结合策略的Intrabay物料运输调度方法（193）7.3.1 基于推拉结合策略的Intrabay物料运输调度框架（196）7.3.2 推拉结合的VSL和LSV调度规则（196）7.3.3 实例验证（198）7.4 本章小结（203）本章参考文献（203）第8章晶圆制造AMHS集成调度（204）8.1 AMHS集成调度问题描述（204）8.2 基于PMOGA的AMHS集成调度方法（206）8.2.1 基于PMOGA的AMHS集成调度模型（206）8.2.2 基于PMOGA的AMHS集成调度框架（208）8.2.3 面向AMHS集成调度的并行多目标遗传算法（208）8.2.4 实例验证（219）8.3 基于GARL的AMHS复合启发式集成调度方法（222）8.3.1 AMHS集成调度基本规则（223）8.3.2 小车路径库构建（224）8.3.3 基于遗传算法的路径智能选择算法（224）8.3.4 实例验证（224）8.4 本章小结（228）本章参考文献（228）第9章晶圆制造AMHS调度性能评价（230）9.1 AMHS调度性能评价的建模需求（230）9.2 基于面向多代理的知识有色赋时Petri网模型的AMHS建模方法（232）9.2.1 面向多代理的知识有色赋时Petri网的定义（232）9.2.2 基于AOCKTPN的AMHS建模过程（235）9.2.3 AOKCTPN模型的可行性分析（247）9.3 基于AOKCTPN的AMHS调度性能评价（251）9.3.1 变迁时间分析（251）9.3.2 调度性能评价指标（252）9.3.3 调度性能评价方法（253）9.4 晶圆制造AMHS调度性能评价实例（254）9.4.1 AOKCTPN模型可行性的实例验证（254）9.4.2 基于AOKCTPN的AMHS调度性能评价（254）9.5 本章小结（261）本章参考文献（262）后记（263）

前言/序言

　　半导体制造产业是中国目前重点推动和发展的高科技重点产业。随着半导体晶圆制造技术的发展，晶圆尺寸逐渐从6 in(1 in=25.4 mm)、8 in增大至12 in，并向18 in方向发展。典型的12 in晶圆生产线中采用了自动化物料运输系统（AMHS）输送晶圆，通常系统中有数千卡晶圆在制品，单个晶圆卡的质量达7.5 kg，完成其所有加工工序需要搬运600～1800次，物料运输小车走过的距离为8～10 km。因此，我国在晶圆制造产业融入全球产业链的过程中，需要提高晶圆制造自动化物料运输系统的运行效率，以提高晶圆加工设备利用率和缩短芯片交货期，保证晶圆制造企业的市场竞争力。　　早在20世纪90年代，美国的Kumar、Leachman等晶圆制造领域的知名专家已经开始对晶圆制造系统的调度与控制问题进行研究，其成果引起了国内外学者的广泛关注。针对晶圆制造系统中加工系统的调度与控制问题，国内外已经有大量的研究成果，笔者之前也进行了相关研究。然而到目前为止，国内外针对晶圆制造AMHS优化调度的研究成果仍非常有限。晶圆制造AMHS调度具有大规模、复杂和随机的特性，是典型的NP hard问题，该类问题具有很高的学术研究价值和工业应用价值。笔者近年来围绕晶圆制造的AMHS建模、调度与控制问题进行了广泛而深入的研究，主持了多项国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划项目。在这些项目的支持下，笔者对晶圆制造系统AMHS调度中涉及的关键技术进行了研究，取得了一批重要的理论成果。本书在总结这些成果的基础之上，系统全面介绍了晶圆制造系统中AMHS建模、AMHS运行特性分析、AMHS调度方法、调度性能评价等内容，希望为晶圆制造AMHS调度问题的解决提供借鉴和参考。　　在本书完成过程中，研究生孙寅斌、潘聪等承担了不少工作，付出了大量心血，对他们表示由衷的感谢。研究生杨俊刚、吕佑龙、朱琼、张朋、汪俊亮、杨小龙、李腾达、周亚平等也参加了部分编写工作，在此对他们表示感谢。　　书稿完成过程中参考了大量的文献，笔者在书中已尽可能地标注了，若有疏忽未标注的，敬请读者谅解。同时，华中科技大学段正澄院士、清华大学融亦鸣教授和香港大学黄国全教授对本书的撰写提出了不少建设性的意见，在此表示由衷的感谢！也要感谢华中科技大学出版社的编辑们，他们为本书的出版付出了大量的心血。本书的研究工作得到了国家自然科学基金项目“晶圆制造Interbay物料运输系统的动态调度研究”（No：51275307）和“大数据驱动的智能车间的运行分析与决策方法的研究”(No：51435009) 的资助，本书出版获得了国家科学技术学术著作出版基金的资助，在此一一表示感谢！　　晶圆制造AMHS调度的相关理论、方法和应用还处在迅速发展之中，并且已经引起越来越多的研究和应用人员的关注。由于笔者的水平和能力有限，书中的缺点和错误在所难免，欢迎广大读者批评指正。
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