半导体智能制造系统之 APS高级计划和调度

半导体制造是一项复杂的资本密集型业务，但许多公司仍然使用过时的计划技术，如电子表格和企业资源规划（ERP）系统来管理生产流程。在今天的环境中，许多行业都在与芯片短缺作斗争，半导体制造商需要新的方法来简化他们的设备生产过程，并从他们现有的工厂中获得更高的生产力。
半导体公司通常在全球范围内运营，跨越多个产品领域，拥有广泛的产品。产品生产周期可能很长，而订单周期可能很短，客户的需求可能迅速转变。
供应链规划团队一直处于压力之下，要快速反应，跟上这些高度可变的条件。因此，建立一个良好的产能计划和在车间层面执行计划的时间表是至关重要的。
传统的ERP系统根本不足以满足复杂的半导体行业的需求。以下是计划人员面临的许多挑战：

苏州七剑软件------半导体智能化解决方案专家

理解复杂的制造过程
更多的技术导致零件组合增加

复杂的重入式工艺流程，材料清单（BOM）过长

高额的设备设置变更费用

在多个目标之间做出选择
满足加急订单和管理优先权

管理周期时间和准时交货，以满足承诺计划

最大限度地提高设备利用率以增加产量

灵活性
不断的需求变化和积压，导致多种假设情况的出现

不稳定的属性，包括周期时间、产量、测试时间、其他单位每小时产能(UPH)和新产品导入(NPI)属性。

准确度
预测出货日期以向客户承诺计划

保持工厂的产能平衡

响应时间
客户要求更快的响应时间和更改订单的灵活性

手工创建供应计划所需的时间和精力不断增加

与系统整合
多种数据源和数据格式

计划和执行系统之间缺乏整合

陈旧的数据反馈

稳定性
架构和框架需要大量资源

一家大型半导体后端封装和测试（AT）制造厂面临着许多这样的挑战。该公司每月封装和测试超过5000万个零件，涉及近125种不同的产品。这种复杂性包含了不同的外形尺寸、多层次的子部件，以及一系列令人眼花缭乱的资源、原材料和替代步骤，所有这些都有不同的参数。此外，运营被划分为不同的流程区域，为不同的垂直行业服务，每个区域都是独立的实体，这限制了各区域之间的信息流动。
这些因素导致了一个非常大的计划模型，造成了一个星期或更长的计划承诺周期和越来越不准确的调度顺序。反过来，这也导致了准时交货率的下降。该公司需要一个快速和自动化的解决方案，能够理解所有的复杂性，并提供一个具有详细调度顺序的优化计划。
某家CIM解决方案商通过部署其先进的计划和排程解决方案来解决这些挑战，以生成一个快速和准确的承诺计划，其中包括详细的批次到设备级别的排程顺序和调度清单。
这里的解决方案是在某家CIM解决方案商的先进生产力系列平台上开发的，该平台实现了工厂计划、排程和调度的无缝整合（下图）。所开发的解决方案是专门为半导体行业设计的，并作为预包装的、可直接使用的模型进行部署，带有标准的分析和报告。

高级计划和调度APS的一些主要特点包括：
自动化的输入数据生成
。Master Planning的自动输入数据生成和操作使用先进生产力系列平台上的技术来收集和加载所有必要的规划数据。通过使用这种能力，制造商可以将所有相关的计划数据标准化，并推动数据质量的改善。减少对数据的人工管理，可以提高计划员的生产力。
快速规划引擎
。规划引擎包括一个数学解算器，可以优化按时交货和其他关键业务目标。快速运行数据生成和规划引擎的能力,允许快速进行 "what if"情景规划或重新规划，从而实现对客户要求的快速响应。
定制或标准报告
。Master Planning支持计划员通过MES用户界面的标准供应计划报告进行分析。此外，还可以创建定制报告，包括客户可能需要的当前输出报告格式。
将计划与执行联系起来
。包括工厂计划、排程和调度，使制造商能够将他们的计划eorts与执行联系起来。如果计划中的承诺不能实现，这就提供了早期预警能力。虽然计划、排程和调度是独立的解决方案，但当这三者结合在一起时，生产力就会急剧上升。对于工厂来说，要达到100%的利用率目标，计划层必须与执行层相结合，以实现最佳产出。
架构描述
高级计划和排程解决方案的架构被设计为提供一个基于优化的计划，并结合模拟来提高提交计划和排程的准确性。整个解决方案被隔离成两层：计划和执行（下图）。计划是一个更具战略性的层面，而执行则是日常的操作，包括执行计划的行动。
计划层
CIM解决方案商使用两个迭代来计算能力，以提高计划的准确性。第一个迭代是主计划，它检查产能并生成一个优化的开工和完工计划。该方案使用快速而复杂的数学解算器，根据客户定义的目标函数对计划进行优化。为了进一步提高计划的准确性，主计划的优化输出被送入工厂计划，这是计划层的第二个迭代。工厂规划利用仿真模型验证主规划，为制造商的客户得出准确的投入计划。
执行层
计划的输出随后被送入调度，调度使用自动调度平台进行模拟，生成详细的批次到设备级别的序列。这个序列最终被用来生成每个站的实时调度清单。执行层的排产和调度功能在确保计划在车间层面上的实施和实现计划层面上的目标方面发挥着重要作用。

输出
高级计划和排程解决方案的输出有助于快速识别瓶颈和物料短缺。仿真模型有助于提前规划设备设置。它还通过在用户界面（UI）上可视化流程来预测未来的瓶颈和低效率。计划人员能够运行多个假设方案，并看到这些计划在车间层面迅速执行。
在今天的半导体行业，采用更强大的计划系统，如高级计划和调度解决方案，是越来越重要的。传统的电子表格和ERP系统根本无法处理日益复杂和多变的需求。
实施多种功能和运行迭代验证，对于创建一个准确的计划是必要的。有经验的解决方案商能够设计高级计划和排程解决方案，以改善AT制造商的工厂KPI，即按时交货、利用率和计划员的生产力，同时还能保持高的计划准确性和快速的性能。

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