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研究生: 曾介亭
Tseng, Jie-Ting
論文名稱: 多代理人系統在建構 APC 作業平台之研究
Multi-Agent System on Constructing APC Operation Platform
指導教授: 王宗一
Wang, Tzone-I
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 先進製程控制技術、代理人、半導體設備通訊標準、JADE
外文關鍵詞: JADE, APC, Agent, SECS
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  • 隨著光電及半導體產業成為台灣的發展重點,面對全球化的競爭,如何提高生產良率,降低成本變成一個相當重要的課題。積極的提升設備的良率、提高整體設備使用率就成為降低生產成本及提昇產品品質的關鍵指標。為此相關廠商無不投注了大量的資源,致力於掌握製程參數及設備使用率的改善,以達成提高生產設備的可靠性及利用率,並進而獲取最大的良率與最低的生產成本。
    先進製程控制技術(Advanced Process Control;簡稱APC)便是因應這項需求而提出的解決方案之一。因為APC包含即時機台狀態監控、即時製程工程資料分析、自動錯誤診斷分類及預知保養提醒等功能。可以協助設備相關工程人員,降低因設備異常造成的停機次數;藉由即時製程資料分析而減少不良品或廢品的發生機率,並進而線上調整製程配方確保產品品質,對於產出良率和品質的提升有極大幫助。
    由於先進製程控制技術(APC)包含了如此多的功能模組,再加上不同廠商間的生產設備及製程不盡相同,甚至是公司內部的文化及制度的異同,在在都影響到了APC系統的架構和功能性。由於以上因素,使得不同公司間的APC系統都存在著差異,APC的系統業者往往要為不同的公司客戶良身打造屬於他們的先進製程控制技術,也由於這一原因,使得APC系統的建置成本一直居高不下。本研究的主要目的,就是嘗試以代理人系統天生所具備的主動行為、察覺情境、相互溝通及自治能力的特質,有效率的整合不同功能的代理人模組,完成APC作業平台建置及研究,以期能在APC研究的領域開創另一翻新意。

    With severed global competition, how to increase yields and reduce costs as well has become an important issue in Taiwan’s photoelectricity and semiconductor industry. The ability to build up good yields and higher equipment utilization and, in the mean time, reduce the down time of equipments becomes critical indexes for lowering the production costs. For this purpose, factories are investing massive resources in tuning good control of parameters of production processes and in improving equipment utilization to gain the best yield, the lowest production costs, and the highest reliability and utilization of equipments.
    APC (Advanced Process Control) is one of the solutions proposed in accordance with these demands. APC specifying real-time station condition monitoring, real-time system engineering data analyzing, automatic error diagnosing and classifying, maintenance reminding and etc. It can help engineers to reduce the frequency of system shut down due to unusual conditions and to gain immediate data analysis to decrease rates of unqualified or defective products. With on-line adjustment of process formula, product quality can be further ensured.
    With so many functionalities specified and the variety of equipments and processes there can be, the construction of APC systems and their functions can be diverse. It makes APC systems vary a lot in different companies and APC designers have to meet customer's demand to build their own APC. This causes the APC always in higher cost level. The purpose of this research is to efficiently integrate software agents with characteristics such as pro-activity, reactivity, social ability, and autonomy into APC platforms. In addition to fulfill the purpose of APC, this research also expects to create another application domain in APC study.

    中文摘要 IV Abstract V 誌謝 VI 目錄 VII 圖目錄 IX 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1-1研究背景與動機 1 1-2研究目的 3 1-3研究範圍與限制 4 1-4研究方法與流程 5 1-5章節概要 6 第二章 相關文獻研究與探討 7 2-1先進製程控制技術(APC)理論研究 7 2-1-1 資料收集模組(Data Collection Module;DCM)探討 8 2-1-2回饋與前饋批次控制(Feedback / Feed forward run-to-run control;R2R)探討 10 2-1-3 失誤偵測與分類(Fault Detection and Classification;FDC)探討 11 2-1-4 使用者介面(User Interface;UI)探討 13 2-2半導體設備通訊標準(SECS)探討 17 2-2-1 半導體設備通訊標準(SECS)介紹 17 2-2-2 SECS-I標準探討 18 2-2-3 SECS-II標準探討 20 2-2-4 HSMS標準探討 21 2-3 JADE多代理人系統介紹 24 2-3-1 代理人初論 24 2-3-2 JADE簡介 25 2-3-3 AMS (Agent Management System)探討 28 2-3-4 DF (Directory Facilitator)探討 29 2-3-5 訊息傳送機制 33 第三章 系統架構與分析 36 3-1 代理人平台之APC系統架構 38 3-2 APC系統代理人成員分析 39 3-2-1 EQI代理人 41 3-2-2 DCM代理人 43 3-2-3 R2R代理人 44 3-2-4 FDC代理人 46 3-2-5 UI代理人 47 3-3 MsgLink DLL 48 第四章 系統模擬實作 49 4-1 實作環境 50 4-2測試環境 50 4-3系統實驗 53 4-3-1 先進製程控制系統(APC)啟動與驗證 53 4-3-2 SECS介面伺服器啟動與驗證 54 4-3-3 DCM與R2R模擬驗證 59 4-3-4 DCM與UI模擬驗證 61 4-3-5 FDC實驗與驗證 62 4-3-6 UI實驗與驗證 63 第五章 結論與未來研究方向 66 5-1結論 66 5-2 未來研究方向 66 參考文獻 68 自述 70 圖1-1 以代理人為平台之APC先進製程控制系統架構圖 3 圖1-2 研究流程圖 5 圖2-1 DCM資料處理核心架構圖[2] 9 圖2-2 R2R控制方塊圖 10 圖2-3 R2R控制器輸出輸入關係 11 圖2-4 典型的FDC架構關係圖 12 圖2-5 人機操作關係圖 14 圖2-6 SEMI E95-0200建議之風格[14] 15 圖2-7 恰當與不恰當的配色對比 15 圖2-8 SECS協定層級[20] 17 圖2-8 HSMS狀態變遷圖 22 圖2-9 HSMS通訊規程 23 圖2-10 JADE平台執行環境與container關係圖 26 圖2-11 JADE平台系統架構 27 圖2-12 取得代理人名稱 程式片段 28 圖2-13 取得代理人AID 程式片段 28 圖2-14 AID組成結構 29 圖2-15 代理人黃皮書服務 29 圖2-16 代理人服務項目登錄 程式片段 31 圖2-17 代理人服務項目註銷 程式片段 31 圖2-18 代理人服務搜尋 程式片段 32 圖2-19 JADE訊息傳遞機制 33 圖2-20 JADE代理人訊息傳送 程式片段 34 圖2-21 JADE代理人訊息接收 程式片段 34 圖2-22 JADE代理人物件傳送 程式片段 35 圖2-23 JADE代理人物件接收 程式片段 35 圖3-1 以JADE為代理人平台之APC系統構想圖 38 圖3-2 以JADE代理人平台為基礎之APC系統架構圖 39 圖3-3 EQI代理人與設備關係圖 42 圖3-4 DCM代理人與其他代理人關係圖 43 圖3-5 DCM代理人之EQI管理Queue 44 圖3-6 DCM代理人與EQI代理人之Sequence Diagram 44 圖3-7 R2R代理人與其他代理人關係圖 45 圖3-8 R2R代理人、DCM代理人與EQI代理人間Sequence Diagram 45 圖3-9 FDC代理人與其他代理人關係圖 46 圖3-10 FDC、EQI、DCM與UI代理人間Sequence Diagram 46 圖3-11 UI代理人與其他代理人關係圖 47 圖3-12 不同的UI人機介面 48 圖3-13 EQI代理人呼叫QuickSECS DLL流程 48 圖4-1 系統實作流程 49 圖4-2 實驗環境規劃 50 圖4-3 各設備功能分配 53 圖4-4 APC系統之代理人平台啟動 54 圖4-5 SECS通訊伺服器啟動 55 圖4-6 各代理人之SECS通訊伺服器啟動 56 圖4-7 模擬機台啟動-參數設定 56 圖4-8 模擬機台啟動-模擬畫面 57 圖4-9 UI人機介面啟動 58 圖4-10 待驗證之APC系統啟動完成 59 圖4-11 設備啟動要求R2R代理人計算配方參數流程 60 圖4-12 R2R及EQI模擬 60 圖4-13 資料收集與顯示流程 61 圖4-14 全部模擬機台R2R及EQI模擬 61 圖4-15 全部模擬機台R2R及EQI模擬-代理人反應狀態 62 圖4-16 FDC測試畫面,顯示設備異常狀態 63 圖4-17 系統登錄 64 圖4-18 曲線圖顯示 64 圖4-19 警報訊息顯示 65 圖4-20 更改密碼 65 圖5-1 多代理人仲裁系統 67 表2-1 引進APC技術獲致的投資效益與APC作用機制關係表 8 表2-2 FDC功能與機制一覽表 13 表2-3 人機介面(UI)所需具備之功能一覽表 16 表2-4 SECS-I訊息交握碼一覽表 19 表2-5 SECS-I訊息區塊結構 19 表2-6 SECS-I通訊逾時類型一覽表 20 表2-7 SECS-II Data Item Header結構 21 表2-8 SECS-II格式碼分類一覽表 21 表3-1 代理人的特質與APC系統之間的需求關係表 37 表3-2 代理人系統之各Agent及模組功能表 41 表3-3 使用EQI代理人的優缺點比較表 42 表4-1 EQI代理人與生產設備的對應關係表 51 表4-2 機台模擬程式與生產設備單元的對應關係表 52

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    校外:2006-08-16公開
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