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1 Cohérence des décisions dordonnancement dans les systèmes de fabrication de semi- conducteurs – Réunion GOThA – CSP – Bermudes 29/09/06 Mickaël Bureau.

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1 1 Cohérence des décisions dordonnancement dans les systèmes de fabrication de semi- conducteurs – Réunion GOThA – CSP – Bermudes 29/09/06 Mickaël Bureau Encadrant EMSE-CMP Stéphane Dauzère-Pérès Encadrant STMicroelectronics Léon Vermarien

2 2 Plan Présentation du sujet Motivation gestion des niveaux global / local Difficultés gestion des niveaux global / local Conclusion & Perspectives

3 3 Cadre général de la thèse Niveau Tactique Niveau Stratégique Comprend les choix dinfrastructure Planification de la production, des stocks, de lapprovisionnement… Ordonnancement des activités de production, stockage et transport + le niveau est élevé + lhorizon de temps est long + les modèles sont agrégés Regroupe les décisions permettant une organisation efficace de la production Niveau Opérationnel

4 4 Fabrication de semi-conducteurs Back-End Circuit intégré assemblé Front-End Puce Plaquette de silicium Lingot Sable Test Clients Fabrication des wafers

5 5 Fabrication de semi-conducteurs Flux de type "re-entrant" [Kumar1994] Plus de 400 machines Jusquà 700 étapes/produit Capacité: 2500 plaquettes par semaine 40 niveaux de masques

6 6 Cadre général de la thèse Fabrication de semi-conducteurs Nombre important dopérations (400 à 700 par lot) Flots réentrants (en-cours de 800 à 1000 plaquettes) Différentes types de machines (parallèle, batch, cluster : jusquà 400 machines) Maintenances préventives, taux de pannes élevé Différents niveaux dordonnancement Fab entière Par zone

7 7 Cadre général de la thèse Niveau Tactique Niveau Stratégique Comprend les choix dinfrastructure Planification de la production, des stocks, de lapprovisionnement… Ordonnancement des activités de production, stockage et transport + le niveau est élevé + lhorizon de temps est long + les modèles sont agrégés Regroupe les décisions permettant une organisation efficace de la production Niveau Opérationnel

8 8 Cadre général de la thèse Niveau Tactique Niveau Stratégique Comprend les choix dinfrastructure Planification de la production, des stocks, de lapprovisionnement… Ordonnancement des activités de production, stockage et transport + le niveau est élevé + lhorizon de temps est long + les modèles sont agrégés Regroupe les décisions permettant une organisation efficace de la production Ordo. Fab Ordo. par zone

9 9 Bibliographie Recherches par niveau Global –Review [Uzsoy et al. 1992] –Dispatching rules [Rose et al. 2003] –Simulation [Qu and Mason 2005] Local –Photolithography [Akçali and Uzsoy 2000] –Bottleneck [Rose 1998] Pas de recherches sur les liens entre niveaux [Sarin 2006]

10 10 Sujet Cohérence entre les différents niveaux de prise de décision Global / Local en ordonnancement Planification / Ordonnancement Gestion des niveaux global et local Etude des interactions Définition dun framework Proposer et valider des règles

11 11 Objectifs – Cadre général Yield issues Customer requests Production Plan Line balancing Equipment Utilization Strategy (trade-off between global objectives) Definition of Freedom degrees Priorities α and d i Recipe throughput Batching Eqpt / Mask Availability Workload Set-up / Tuning time PM / ENG forecast Operator availability Lots Scheduling and Allocation (Which lots on which machine at what time) GLOBAL LOCAL

12 12 Objectifs – Outils Autosched AP Logiciel de simulation dynamique à évènements discrets et capacité finie Permet de modéliser la fab de manière détaillée Utilisation dun nouveau concept Stop & Go

13 13 Fab réelle Fab -Equipment -Lots -Transport ECS MES MCS Physical system Manufacturing Execution Decision Support Strategies Scheduling dispatching Priorities

14 14 Queues Execution Control System Priority Generation Scheduling (Task to Tool) Where Next What Next Outil de Simulation Fab simulée Global Local

15 15 AP stop & go proof of concept Snapshot of the fab Priorities calculation Insertion of new priority values in the model Snapshot of the fab Priorities calculation Simulation stops (by time interval, with a calendar, on event…) Insertion of new priority values in the model

16 16 Motivation Faire coïncider au mieux réalité et simulation Possibilité de tester de nouvelles stratégies globales …

17 17 Expérimentation 2 produits (01A et 02B) Routes similaires, hormis certaines opérations supprimées pour le produit 02B Divisions des routes en 10 jalons Fab chargée pour 2500 pièces par semaine Fab chargée et stabilisée en début de simulation Lancement de lots toutes les 252 (01A) et 168 (02B) min Simulation sur 180 jours Collecte de données tous les 10 jours

18 18 Tests Mise en place de lextension stop & go Suspension de simulation Steady state Perturbations Simple Analyse par jalon Moyens de réaction aux perturbations Priorités Starts

19 19 Tests : simulation de référence

20 20 Tests : perturbation 2 familles déquipements 5 et 6 machines par famille Chaque route qualifiée sur la moitié des équipements Mise en panne de la moitié de ces équipements Au bout de 10 jours de simulation Pour une durée de 20 jours Blocage de la route 1

21 21 Tests : perturbation

22 22 Tests : perturbation et correction (1)

23 23 Tests : perturbation et correction (2)

24 24 Tests : comparaison

25 25 Résultats et difficultés Jalons chargés inégalement Réactions trop « brutales » Intérêt de gérer par jalons Gérer différents paramètres Priorités WIP Starts …

26 26 Résultats et difficultés Quand réagir ? Quand le WIP dépasse un certain seuil Quand une panne dure plus dun certain temps … Comment réagir ? Augmenter les priorités pendant un certain temps Diminuer les lancements de lots Imposer des paramètres de stratégie …

27 27 Conclusion Nouveauté et motivation de la gestion des liens entre global et local Définition dun cadre général Validation des premiers tests

28 28 Perspectives Tests sur un modèle de fab réelle Améliorations Cadre général Description des mécanismes dinteraction Paramètres de stratégie …


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