In a semiconductor manufacturing line, unpredictable disturbances frequently occur, which may reduce the productivity of the manufacturing line. Job scheduling is necessary to improve productivity in the manufacturing line.
A job scheduling system adopts a set of dispatching rules to determine the sequence of job processing on an individual manufacturing machine. While a repeated use of one specific dispatching rule is a fast and easy solution of a scheduling problem, this method does not always ensure a good result in all situations. A simulation-based real-time scheduling method which dynamically uses various dispatching rules depending on the status of the manufacturing line can give a better result than the former case.
In a real FAB(wafer fabrication), development and test for the real-time scheduling system using such rules is an expensive and time-consuming process, and may cause a loss of productivity. Therefore, a virtual FAB environment for the real-time scheduling system is useful for the development and the test.
This thesis proposes a model of the virtual FAB using DEVS(Discrete Event Systems Specification) formalism and co-modeling methodology. DEVS formalism provides a mathematical specification for discrete event system. The co-modeling methodology enables us to separate a DEVS model from an object model for a discrete event system. In the co-modeling methodology, a DEVS model represents abstract behaviors of the system and object model represents detail behaviors of the system. This approach gives flexibility and modularity to the development of simulators.
We present a method for design and implementation of a real-time job scheduling system using DEVS simulation. It also proposes a framework which can estimate performance of the proposed real time scheduling system.
Experimental results show that the simulation based real-time scheduling system, which dynamically uses a best dispatching rule from a rule set, gives a better performance than one using a specific dispatching rule.
반도체 생산 라인에서 빈번하게 일어나는 예기치 않은 Disturbance(장비의 고장)은 생산성의 감소를 초래할 수 있다. 생산 시스템에서 생산성을 높이기 위해서는 작업의 스케줄링은 필수적이다.
작업 스케줄링 시스템은 생산 장비에서 공정을 진행하기 위해 대기하고 있는 작업의 순서를 정하기 위해서 Dispatching Rule(우선 순위 규칙)을 사용한다. Dispatching Rule은 스케줄링 문제의 해법으로서 빠르고 쉽다는 장점이 있다. 하지만 어떤 특정한 하나의 Dispatching Rule을 지속적으로 사용할 경우 모든 상황에서 좋은 결과를 보장하지 않는다는 단점이 있다. 생산 라인의 현재 상태에 따라 동적으로 Dispatching Rule을 사용하는 시뮬레이션 기반의 실시간 스케줄 방법은 어떤 하나의 Dispatching Rule을 지속적으로 사용하는 것 보다 좋은 결과를 가져 올 수 있다.
Dispatching Rule을 사용하는 실시간 스케줄링 시스템을 실제 반도체 생산 라인인 FAB에서 개발하고 정확하게 테스트하기에는 많은 비용이 들고 시간 소모가 많은 작업이고 생산성 감소의 위험성도 있다. 그러므로 실시간 스케줄링 시스템을 위한 가상적인 FAB 환경은 테스트와 개발을 위해서 유용하다.
본 논문은 이산 사건 시스템을 계층적이고 모듈러하게 표현할 수 있는 수학적 형식을 제공하는 DEVS 형식론을 사용하고 DEVS 모델과 Object 모델을 분리하는 Co-Modeling 방법론을 적용한 가상적인 FAB모델을 제안하였다. Co-Modeling 방법론에서 DEVS모델은 시스템의 개략적인 특성을 표현하고 Object모델은 시스템의 세부적인 특성을 표현하게 된다. 이러한 접근 방법은 시뮬레이터를 개발하는데 있어서 유연성과 모듈성을 제공한다.
또한 본 논문에서는 DEVS Simulation을 이용한 실시간 Job 스케줄링 시스템의 디자인과 구현 방법을 제시하고 시뮬레이션 기반의 실시간 스케줄링 시스템을 사용하는 가상 FAB의 성능을 빠르고 정확하게 측정하는 Framework를 제안하였다.
실험 결과를 통하여 Dispatching Rule을 동적으로 사용하는 시뮬레이션 기반의 실시간 스케줄링 시스템을 사용하는 것이 하나의 특정한 Dispatching Rule을 사용하는 것 보다 좋은 성능은 낸다는 것을 보였고 Framework를 사용한 실험으로 개발자는 어떤 Dispatching Rule을 Rule Set에 포함할지 말지를 결정할 수 있다.
