【文章內(nèi)容簡介】 低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。S 也有兩方面的含義，一是利用自動(dòng)化技術(shù)，更好地做好市場服務(wù)工作；二是利用自動(dòng)化技術(shù)，替代或減輕制造人員的體力和腦力勞動(dòng)，直接為制造人員服務(wù)。E 的含義是制造自動(dòng)化應(yīng)該有利于充分利用資源，減少廢棄物和環(huán)境污染，有利于實(shí)現(xiàn)綠色制造。TQCSE 模型還表明，T、Q 、C、S 、E 是相互關(guān)聯(lián)的，它們構(gòu)成了一個(gè)制造自動(dòng)化功能目標(biāo)的有機(jī)體系。 CIM 是一種組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的哲理，CIMS （計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）是基于CIM 哲理構(gòu)成的、優(yōu)化運(yùn)行的企業(yè)制造系統(tǒng)。CIMS 可定義為是通過計(jì)算機(jī)硬、軟件，并綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成與優(yōu)化的復(fù)雜系統(tǒng)。CIMS 也叫計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)，是由多個(gè)自動(dòng)化程度不同的子系統(tǒng)集成起來的。 [2]如管理信息子系統(tǒng)、制造自動(dòng)化子系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化子系統(tǒng)、質(zhì)量保證子系統(tǒng)等。CIMS 通過計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將這些子系統(tǒng)連接了起來。CIMS 覆蓋了制造企業(yè)的各種經(jīng)營活動(dòng)，其中包括了生產(chǎn)經(jīng)營管理、工程設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從產(chǎn)品報(bào)價(jià)、接受訂單開始，經(jīng)計(jì)劃安排、設(shè)計(jì)、制造直到產(chǎn)品出廠及售后服務(wù)等的全過程。圖 11 顯示了 CIMS 的結(jié)構(gòu) [3]。圖 11 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)第 1 章 緒 論3RS BSTYSMES EAPCIMSFigure 11 Computer Integrated Manufacturing System從功能上看，CIMS 包括了一個(gè)制造企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、經(jīng)營管理三種主要功能，要使這三者集成起來還需要一個(gè)實(shí)體的支撐環(huán)境，即分布式數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及用來把其它系統(tǒng)集成并運(yùn)行的系統(tǒng)集成技術(shù)。從圖 11 中我們可以看到，CIMS 由四個(gè)功能子系統(tǒng)和兩個(gè)支撐子系統(tǒng)組成。四個(gè)功能子系統(tǒng)包括：管理信息子系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化子系統(tǒng)、制造自動(dòng)化子系統(tǒng)和質(zhì)量保證子系統(tǒng)。兩個(gè)支撐子系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。CIMS 目的就是要將這些子系統(tǒng)集成、優(yōu)化并運(yùn)行起來，以達(dá)到制造企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境集成；信息集成；應(yīng)用功能集成；技術(shù)集成；人與組織集成，使企業(yè)成為一個(gè)有機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體，從而在市場競爭中贏得優(yōu)勢。CIMS 對于大規(guī)模集成電路制造這種資本、技術(shù)與勞動(dòng)力高度密集型的制造企業(yè)尤為重要，CIMS 是大規(guī)模集成電路制造企業(yè)不可或缺的組成部分，它既相當(dāng)于企業(yè)的大腦，指揮著所有的企業(yè)運(yùn)行活動(dòng)，又相當(dāng)于企業(yè)的主干，支撐起了企業(yè)的整個(gè)業(yè)務(wù)架構(gòu)。 CIMS 在集成電路制造企業(yè)中的現(xiàn)狀CIMS 在集成電路制造企業(yè)中是一個(gè)功能強(qiáng)大并且復(fù)雜的分布式系統(tǒng)，它由五個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，這五個(gè)子系統(tǒng)分別是制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System,簡稱 MES),設(shè)備自動(dòng)化程序(Equipment Automation Program，簡稱 EAP)，報(bào)表系統(tǒng)(Reporting System，簡稱 RS)，測試amp。良率系統(tǒng)(Test amp。 Yield System，簡稱 TYS)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)(Business System，簡稱 BS)，圖 12 示例了五個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系。圖 12 CIMS 子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖Figure 12 Structure of CIM Sub System北京工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4這五個(gè)子系統(tǒng)分別對應(yīng)了 CIMS 模型中的各個(gè)子系統(tǒng)。MES 對應(yīng)著制造自動(dòng)化子系統(tǒng)；EAP 對應(yīng)著工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化子系統(tǒng)；TYS 對應(yīng)著質(zhì)量自動(dòng)化子系統(tǒng)；BS 和 RS 對應(yīng)著管理信息自動(dòng)化子系統(tǒng)，而支撐并連接起這些子系統(tǒng)的正是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。MES 在生產(chǎn)芯片過程中通過計(jì)算機(jī)按照事先定好的流程控制芯片的生產(chǎn)，收集生產(chǎn)芯片時(shí)所產(chǎn)生的相關(guān)的量測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)流程中每一個(gè)步驟的詳細(xì)的歷史記錄。EAP 通過 SCSEI、SCSEII（Semiconductor Equipment Communication Standard）協(xié)議控制所有生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，這兩個(gè)系統(tǒng)需要互相交互，并且它們是整個(gè) CIMS 的核心。TYS 負(fù)責(zé)測試集成電路芯片優(yōu)劣并計(jì)算出集成電路芯片良率，其數(shù)據(jù)來源是 MES 數(shù)據(jù)庫和 EAP 數(shù)據(jù)庫。RS 是把 MES數(shù)據(jù)庫、EAP 數(shù)據(jù)庫和 TYS 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)計(jì)算、優(yōu)化并分類匯總，生成報(bào)表管理系統(tǒng)。BS 通過訪問 MES，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)芯片過程中的傳簽并審核的業(yè)務(wù)流程。在集成電路制造企業(yè)中這幾個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)緊密相連，不可分割的整體，正是這一整套 CIMS 的存在促使了集成電路制造業(yè)的飛速發(fā)展。由于它在生產(chǎn)中占據(jù)著重要的作用，因此一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測、決策分析、容錯(cuò)管理這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是必須具備的。 CIMS 的管理對 CIMS 的管理就是對 CIMS 中各個(gè)子系統(tǒng)的管理，CIMS 是通過現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將這些原本看似沒有什么太多聯(lián)系的子系統(tǒng)串聯(lián)、組合、優(yōu)化并運(yùn)行了起來，那么對 CIMS 及其所包含的子系統(tǒng)最行之有效的管理方式就是通過網(wǎng)絡(luò)管理。 網(wǎng)絡(luò)管理概述網(wǎng)絡(luò)管理表示對于不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會采取不同的管理方式。一種情況涉及單一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理通過簡易的協(xié)議分析器來監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)行為。另一種情況涉及分布式的數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸設(shè)備，以及高端的工作站，網(wǎng)絡(luò)管理通過生成實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘓D和流量圖來表示。一般來說，網(wǎng)絡(luò)管理是一種服務(wù)，通過使用各種各樣的工具，應(yīng)用程序，以及設(shè)備來輔助網(wǎng)絡(luò)管理人員來監(jiān)測和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。第 1 章 緒 論5網(wǎng)絡(luò)管理引用行為，方法，程序和工具，這些屬于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的操作、管理、維護(hù)和供應(yīng) [5]。? 操作處理保持網(wǎng)絡(luò)（和網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)）運(yùn)行穩(wěn)定。包括監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，最好在用戶受到影響之前盡快發(fā)現(xiàn)問題。? 管理處理保持追蹤和分配網(wǎng)絡(luò)資源。包括所有的“家務(wù)管理” ，必須保持網(wǎng)絡(luò)被控制。? 維護(hù)參與完成修理和升級。例如，當(dāng)設(shè)備必須被取代時(shí)；當(dāng)一個(gè)路由器為一個(gè)操作系統(tǒng)的鏡像打補(bǔ)丁時(shí)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中需要加入一臺新的交換機(jī)時(shí)。維護(hù)也涉及到使用改進(jìn)和預(yù)防措施以便網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，例如調(diào)整設(shè)備的配置參數(shù)。? 供應(yīng)為了支持一個(gè)給定的服務(wù)來參與在網(wǎng)絡(luò)中配置資源。例如，建立網(wǎng)絡(luò)以便一個(gè)新的顧客能夠接收到聲音服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)管理的功能相應(yīng)地包括控制、計(jì)劃、分配、部署、協(xié)作和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、頻率分配、支持負(fù)載平衡的預(yù)定的流量路由、密碼鍵分布授權(quán)、配置管理、故障管理、安全管理、性能管理、帶寬管理和計(jì)費(fèi)管理等。大量的訪問方法為了支持網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理而存在。訪問方法包括SNMP，命令行接口（Command Line Interfaces） ，自定義 XML，Windows 管理設(shè)備，事務(wù)語言，CORBA ，conf ，和 Java 管理擴(kuò)展（JMX ） 。網(wǎng)絡(luò)管理的數(shù)據(jù)通過一定機(jī)制收集，包括安裝在基礎(chǔ)設(shè)施上的代理，模擬事務(wù)的綜合監(jiān)測，行為的日志，嗅探器和真實(shí)的用戶監(jiān)測。在過去，網(wǎng)絡(luò)管理主要包括監(jiān)測設(shè)備是否啟動(dòng)還是宕機(jī)；今天性能管理已經(jīng)成為一個(gè) IT 團(tuán)隊(duì)職責(zé)的重要部分，并引起了很多爭議——尤其是全球組織 [6]。 網(wǎng)絡(luò)管理的架構(gòu)大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)使用同樣的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)系集。終端（被管理的設(shè)備） ，如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)問題時(shí)（例如，當(dāng)超過了用戶定義的一個(gè)或多個(gè)閥值時(shí)）執(zhí)行能夠使它們發(fā)出警報(bào)信息的軟件。當(dāng)接收到這些警報(bào)信息后，管理實(shí)體會通過執(zhí)行一個(gè)、幾個(gè)或者多個(gè)操作做出響應(yīng)，包括操作通知、事件日志、系統(tǒng)關(guān)閉等。管理實(shí)體也能夠去輪詢終端來檢查特定的變量值。輪詢機(jī)制可以是自動(dòng)產(chǎn)生的或者是用戶初始化的，但是被管理設(shè)備的代理會對所有的投票站做出響應(yīng)。代理是軟件模塊，會優(yōu)先編譯關(guān)于它們位北京工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文6于哪些被管理設(shè)備的信息，然后把這些信息存儲在管理數(shù)據(jù)庫上，并最后通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把它提供給網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(Network Management Systems，簡稱NMS)中的管理實(shí)體。知名的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議包括簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，簡稱 SNMP）和通用管理信息協(xié)議（Common Management Information Protocol，簡稱 CMI） 。管理代理是提供代表其他實(shí)體管理信息的實(shí)體。圖 13 描述了一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu) [7]。圖表 1 圖 13 網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)Figure 13 Structure of Network Management 國際標(biāo)準(zhǔn)組織網(wǎng)絡(luò)管理模型國際標(biāo)準(zhǔn)組織(International Organization for Standardization)對網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)做了很大的貢獻(xiàn)。它的網(wǎng)絡(luò)管理模型有助于理解網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的主要功能。這個(gè)模型由五個(gè)概念上的領(lǐng)域組成：性能管理，結(jié)構(gòu)管理，計(jì)費(fèi)管理，故障管理，安全管理 [8]。1) 性能管理的目的是衡量并且使網(wǎng)絡(luò)性能的各個(gè)方面可用，以便可以把內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的性能維護(hù)到合理的級別。例如，性能變量也許包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量，用戶響應(yīng)時(shí)間等。性能管理涉及到三個(gè)主要的步驟，首先，收集的性能數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)管理員所感興趣的；其次，分析數(shù)據(jù)來測定正常的級別；最后，為每個(gè)重要的變量決定合理的性能極限，如果超越了這些極限，意味著網(wǎng)絡(luò)第 1 章 緒 論7出現(xiàn)問題，值得關(guān)注。管理實(shí)體頻繁地監(jiān)測性能變量。當(dāng)有超越性能極限發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生警報(bào)，并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。這三個(gè)步驟中的每一個(gè)僅僅是建立一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)過程中的部分而已。如果超越了用戶定義的極限，性能已經(jīng)不可接受時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)送消息。性能管理也會允許主動(dòng)的方法，例如，使用網(wǎng)絡(luò)模擬來映射網(wǎng)絡(luò)增長如何影響性能結(jié)構(gòu)。這樣的模擬能夠警告管理員去接近問題，以便采取必要的措施。2) 結(jié)構(gòu)管理的目的是監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)配置信息，以便追蹤和管理影響各種硬件和軟件版本的網(wǎng)絡(luò)操作。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有多種版本信息。配置管理子系統(tǒng)把這些信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，以利于訪問。當(dāng)問題發(fā)生時(shí)，可以通過檢索數(shù)據(jù)庫來幫助解決問題。3) 計(jì)數(shù)管理的目的是衡量網(wǎng)絡(luò)的利用參數(shù)，以便能夠合理地控制個(gè)人或團(tuán)體使用網(wǎng)絡(luò)。這樣的控制能夠減小網(wǎng)絡(luò)問題，以及最大化所有用戶對網(wǎng)絡(luò)訪問的公平性。隨著性能的管理，對合理的計(jì)數(shù)管理的第一步是測量所有重要網(wǎng)絡(luò)資源的利用。對結(jié)果的分析提供了當(dāng)前用法模式的洞察，并且能夠在這一點(diǎn)設(shè)置用法配額。當(dāng)然，需要一些改正去達(dá)到合理的訪問量。從這個(gè)觀點(diǎn)，衡量進(jìn)程中的資源能夠生成總量信息，以及用來訪問連續(xù)公平和合理的資源利用信息。4) 故障管理的目的是探測、記錄日志、通知使用者，并且為了保持網(wǎng)絡(luò)有效的運(yùn)行，自動(dòng)地確定網(wǎng)絡(luò)問題。因?yàn)楣收峡梢砸鹜９せ蛘唠y以接受的網(wǎng)絡(luò)降級，故障管理是 ISO 網(wǎng)絡(luò)管理中使用最廣泛的元素。故障管理涉及第一次把癥狀確定下來和把問題孤立出來。然后確定這個(gè)問題，并且在所有重要的子系統(tǒng)中測試解決方案。最后，記錄問題的探測和鑒定。5) 安全管理的目的是根據(jù)本地的指導(dǎo)方針來控制網(wǎng)絡(luò)資源的訪問，以便網(wǎng)絡(luò)不會遭到破壞，并且敏感的信息不能被那些沒有合理授權(quán)的人訪問。例如，一個(gè)安全管理子系統(tǒng)，能夠監(jiān)測用戶的登陸網(wǎng)絡(luò)資源的信息，并且能夠拒絕訪問那些輸入了無效的訪問代碼。安全管理子系統(tǒng)把網(wǎng)絡(luò)資源劃分為授權(quán)和非授權(quán)領(lǐng)域。對于某些用戶，訪問到任意的網(wǎng)絡(luò)資源是不合理的，大多數(shù)這些用戶不是公司內(nèi)部用戶。對于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶，訪問特定部門的信息是不合理的。例如，訪問人力資源文件，對于公司內(nèi)非網(wǎng)絡(luò)資源部門的用戶訪問都是不合理的。安全管理子系統(tǒng)完成幾個(gè)功能。它們識別敏感的北京工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文8網(wǎng)絡(luò)資源并且設(shè)定用戶和敏感網(wǎng)絡(luò)資源的訪問映射關(guān)系。它們也對敏感的網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)測訪問點(diǎn)，并且把敏感網(wǎng)絡(luò)資源的不合理訪問記錄到日志中。 本論文的目的及意義CIMS 是大規(guī)模集成電路制造企業(yè)中的一個(gè)關(guān)鍵部分構(gòu)件，如果不使用它，整個(gè)操作過程由人工來完成，那么生產(chǎn)制造是很難進(jìn)行下去的。CIMS 把握著集成電路制造企業(yè)的命脈。因此，CIMS 穩(wěn)定并高效地運(yùn)行在集成電路制造業(yè)是非常重要的。如果 CIMS 癱瘓，那么整個(gè)集成電路制造企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)勢必也要戛然而止。在這種資金密集型、勞動(dòng)力密集型、分秒必爭的企業(yè)里，這種狀況顯然會給企業(yè)帶來重大的損失。然而，雖然在集成電路制造行業(yè)中的確存在著監(jiān)控、分析系統(tǒng)行為和性能的系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)不是完善的，缺乏一些性能的監(jiān)測和分析。如：缺少監(jiān)測響應(yīng)時(shí)間和利用率的情況；缺少服務(wù)器性能趨勢和預(yù)測的系統(tǒng)；缺少一個(gè)集成的系統(tǒng)去監(jiān)測整個(gè) CIMS 的性能；缺少一個(gè)能夠查閱實(shí)時(shí)監(jiān)測信息的趨勢分析報(bào)表；缺少利用更有效地方法去收集集成的信息。因此，CIMS 需要一個(gè)集成的能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測和分析系統(tǒng)行為和性能的系統(tǒng)，對在線系統(tǒng)的故障、配置、賬戶、性能、安全進(jìn)行全方位的管理，并且能夠通過趨勢分析報(bào)表、響應(yīng)時(shí)間報(bào)表，以及相關(guān)的提醒系統(tǒng)來反映系統(tǒng)的使用情況。主要功能包括：通過記錄進(jìn)程來探測問題并解決問題；網(wǎng)絡(luò)接口及流量、硬盤使用狀況、CPU 使用狀況、內(nèi)存使用狀況；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及性能監(jiān)測；安全管理等。CIMS 性能監(jiān)測系統(tǒng)將會對計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)起到重要的作用。本文結(jié)合作者在中芯國際的 CIMS 實(shí)踐，總結(jié)了對 CIMS 進(jìn)行管理的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)，提出了一個(gè)完整的 CIMS 監(jiān)測管理模型，依賴于此模型開發(fā)出相應(yīng)的性能監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)，一方面此系統(tǒng)可以對當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行評估，提醒管理員注意哪些異常狀況以及可能采取的行動(dòng)，提供給管理員決策依據(jù)；另一方面此系統(tǒng)在更細(xì)粒度上記錄了系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，一旦發(fā)生問題，可以更準(zhǔn)確地定位問題產(chǎn)生的原因，從而盡早提出解決方案。 本文的組織結(jié)構(gòu)本文組織結(jié)構(gòu)是按照提出問題，解