Einsatzmöglichkeiten der Rückwärtssimulation zur Produktionsplanung in der Halbleiterfertigung

Abstract

Manufacturing is in general characterized by a growing number of customer-specific products that have to be manufactured and delivered in given lead times, ac¬cording to concrete delivery dates. Thus, highly relevant questions like “When to start a production order at latest, in order to stay within my lead time?” are answered by more or less primitive, backward-oriented plan-ning ap¬proaches and without taking into consideration uncer¬tainty or alterna-tives. It gets more complex, if different products are to be produced and the more complex the underlying manufacturing system is (e.g. semiconductor with re-entry cycles). These questions could be answered more specifically, more detailed and more robust, if dis¬crete, event-based simulation (DES) would be applied in a backward-oriented manner. Reseach results show, that the backward-oriented simulation approach can be in principle applied suc-cessfully for the scheduling of cus¬tomer-specific orders. 1 Motivation Mit der fortschreitenden digitalen Transformation und der stegigen Entwicklung hin zu der Vision von Industrie 4.0 und dem Konzept einer „Smarten Fabrik“ ändern sich auch die Anforderungen an die Informationssysteme für die Arbeitsvorbereitung und operative Produktionsplanung. War hier in der Vergangenheit oft die wirtschaftlich optimale Auslastung der Produktionsketten zur Senkung der Kosten wesentliches Ziel aller Optimierung, so hat sich dies in den letzten Jahren zunehmend hin zu einer stärker kundenorientierten Fertigung verschoben, bei dem das Hauptaugenmerk auf der Einhaltung zugesagter Liefertermine durch das jeweilige Produktionsunternehmen ist. Diese müssen natürlich 1 Vgl. Darstellung des Gesamtprojektes unter www.idev40.eu dennoch wirtschaftlich produziert und in möglichst kurzen Durchlaufzeiten ausgeliefert werden. Insbesondere die Einführung neuer Produkte ist bei stetig verkürzten Produktlebenszyklen eine sehr grosse Herausforderung. Die Produktionsprozesse der im hier beschrieben Vorhaben adressierten Halbleiterfertigung gelten auch im Vergleich zu anderen Branchen als wesentlich komplexer, weil die Technologien im Mikro-und Nanometerbereich sehr sensitiv im Bezug auf die Prozessstabilität sind und sehr viele Produktionsschritte für die einzelnen Produktionslose benötigt werden (bis zu 1000 Produktionsschritte und teilweise bereits mehr). Des Weiteren müssen viele Produkte innerhalb des Produktmixes mehrfach mit hohem Automationsgrad und unter Reinraumbedingungen über spezielle Anlagen und Transportrouten prozessiert werden (Re-Entry-Cycles). Die gesamte Produktion findet dabei bereits teilweise über verschiedene Standorte hinweg statt, sodass an den vielen unterschiedlichen Prozessschritten Ausschuss von angefertigten Produkten in relevanter Größenordnung entstehen kann, der kurzfristig durch zusätzliche Einschleusungen neuer Produktionslose ausgeglichen werden muss. In der Produktionsfeinplanung ergeben sich aus dieser Kombination vielfältige Fragestellungen, die mit den existierenden Werkzeugen zur Generierung von Ablaufplänen der-zeit nicht oder nicht hinreichend gelöst werden können. Im Rahmen des EU-ECSEL-Projektes iDEV401wird die Erarbeitung von Einsatzmöglichkeiten der innovativen Methode der Rückwärtssimulation zur Planung und Steuerung von Entwicklungsund Fertigungslosen auf Basis der diskret, ereignisgesteuerten Materialflusssimulation erarbeitet. Die prinzipielle Machbarkeit der Methode auf Fabrikebene (vgl. [1], [2]) muss hinsichtlich ARGESIM Report 59 (ISBN 978-3-901608-93-3), p 397-401, DOI: 10.11128/arep.59.a59055