[논문]시뮬레이션 기반 적응형 실시간 작업 제어 프레임워크를 적용한 웨이퍼 제조 공정 DEVS 기반 모델링 시뮬레이션

송해상; 이재영; 김탁곤

doi:10.9709/jkss.2010.19.3.045

초록
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반도체 제조공정에 내재된 복잡성은 작업일정(job scheduling) 문제를 해석적 방법으로는 풀기 어렵기 때문에 보통 시스템 파라미터의 변화에 대한 효과를 이산사건 모델링 시뮬레이션에 의존하여 왔다. 한편 장비 고장 등 예측 불가능한 사건들은 고정된 작업일정 기법을 사용할 경우 전체 공정의 효율을 악화시킨다. 따라서 이러한 불확실성에 대해 최적의 성능을 내기 위해서는 작업일정을 실시간으로 대처 변경하는 것이 필요하다. 본 논문은 반도체 제조 공정에 대해 시스템 제어관점의 접근방법을 적용하여 이 문제에 적응형 실시간 작업제어 틀을 제안하고, DEVS 모델링 시뮬레이션 환경을 기반으로 제안된 틀을 설계 구현하였다. 제안된 방법은 기존의 임기응변적인 소프트웨어적인 방법에 비추어볼 때 전체 시스템을 이해하기 쉬우면서도 또한 추가되는 작업제어 규칙도 쉽게 추가 적용할 수 있는 유연성을 장점으로 가지고 있다. 여러 가지 실험결과 제안된 적응형 실시간 작업제어 프레임워크는 고정 작업규칙 방법에 비해 훨씬 나은 결과를 보여주어 그 효용성을 입증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The inherent complexity of semiconductor fabrication processes makes it hard to solve well-known job scheduling problems in analytical ways, which leads us to rely practically on discrete event modeling simulations to learn the effects of changing the system's parameters. Meanwhile, unpredictable di...

The inherent complexity of semiconductor fabrication processes makes it hard to solve well-known job scheduling problems in analytical ways, which leads us to rely practically on discrete event modeling simulations to learn the effects of changing the system's parameters. Meanwhile, unpredictable disturbances such as machine failures and maintenance diminish the productivity of semiconductor manufacturing processes with fixed scheduling policies; thus, it is necessary to adapt job scheduling policy in a timely manner in reaction to critical environmental changes (disturbances) in order for the fabrication process to perform optimally. This paper proposes an adaptive job control framework for a wafer fabrication process in a control system theoretical approach and implements it based on a DEVS modeling simulation environment. The proposed framework has the advantages in view of the whole systems understanding and flexibility of applying new rules compared to most ad-hoc software approaches in this field. Furthermore, it is flexible enough to incorporate new job scheduling rules into the existing rule set. Experimental results show that this control framework with adaptive rescheduling outperforms fixed job scheduling algorithms.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

This paper proposed a real-time adaptive control framework for job scheduling in semiconductor fabrication using a system theoretical approach. Through design and implementation of the framework based on a DEVS modeling simulation environment, we show that the proposed framework is quite effective.

제안 방법

In this experiment, we use only three dominant rules obtained from Experiment I, SPMRW, SRW and EFIT, for the evaluation rule set to see if the controller produces the similar results, hopefully with little loss of performance.
In this paper we propose and also implement a system control theoretic framework for the job scheduling problem of complex semiconductor fabrication, DEVS-based discrete event system modeling simulation. This work makes it clear that any job scheduling problem is merely abstracted to a controller design problem, where the plant is the fabrication facility and the controller is an entity which controls the plant to meet given control objectives from the user cost function, such as WIP, throughput, tardiness, and orders met within due date.
The contribution of this paper is not to compare the performance of specific scheduling algorithms, but to propose a general adaptive control theoretical framework for simulation-based real-time job scheduling and show the feasibility of realizing the framework in a DEVS M&S environment.
The experiments are intended to demonstrate that the proposed real-time control framework works well, as well as that the adaptive rescheduling scheme of the controller outperforms any other with a fixed dispatching rule. The performance index includes average waiting time, average cycle time, and throughput per hour.
In this paper we propose and also implement a system control theoretic framework for the job scheduling problem of complex semiconductor fabrication, DEVS-based discrete event system modeling simulation. This work makes it clear that any job scheduling problem is merely abstracted to a controller design problem, where the plant is the fabrication facility and the controller is an entity which controls the plant to meet given control objectives from the user cost function, such as WIP, throughput, tardiness, and orders met within due date. The simulation experiment shows that this framework has sufficient potentiality and flexibility to be applicable in the real world.

성능/효과

The results show that the proposed adaptive control scheme (rule Controller) outperforms any other: the cycle time is 36% faster, the wait time is 26% less, and throughput is greater by more than 90%, on average.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반도체 제조공정에 내재된 복잡성은 왜 모델링 시물레이션에 의존해 왔나요?	반도체 제조공정에 내재된 복잡성은 작업일정(job scheduling) 문제를 해석적 방법으로는 풀기 어렵기 때문에 보통 시스템 파라미터의 변화에 대한 효과를 이산사건 모델링 시뮬레이션에 의존하여 왔다. 한편 장비 고장 등 예측 불가능한 사건들은 고정된 작업일정 기법을 사용할 경우 전체 공정의 효율을 악화시킨다.
	예측 불가능한 사건의 문제에 대해 무엇이 필요한가요?	한편 장비 고장 등 예측 불가능한 사건들은 고정된 작업일정 기법을 사용할 경우 전체 공정의 효율을 악화시킨다. 따라서 이러한 불확실성에 대해 최적의 성능을 내기 위해서는 작업일정을 실시간으로 대처 변경하는 것이 필요하다. 본 논문은 반도체 제조 공정에 대해 시스템 제어관점의 접근방법을 적용하여 이 문제에 적응형 실시간 작업제어 틀을 제안하고, DEVS 모델링 시뮬레이션 환경을 기반으로 제안된 틀을 설계 구현하였다.
	반도체 제조공정에 내재된 복잡성은 작업일정 문제를 풀기 어려워 어떤 시물레이션에 의존했나요?	반도체 제조공정에 내재된 복잡성은 작업일정(job scheduling) 문제를 해석적 방법으로는 풀기 어렵기 때문에 보통 시스템 파라미터의 변화에 대한 효과를 이산사건 모델링 시뮬레이션에 의존하여 왔다. 한편 장비 고장 등 예측 불가능한 사건들은 고정된 작업일정 기법을 사용할 경우 전체 공정의 효율을 악화시킨다.

참고문헌 (14)

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상세보기
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