早在工廠生產(chǎn)自動化應(yīng)用普及之前，絕大多數(shù)設(shè)備處于“離線”狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和所有操作都是由操作人員在用戶界面實(shí)現(xiàn)的。即便是這樣，半導(dǎo)體設(shè)備也仍然要遵守嚴(yán)格的安全作業(yè)規(guī)范。伴隨半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)制造自動化程度不斷提高，需要操作人員設(shè)備端的操作越來越少，產(chǎn)品的調(diào)度，物料的搬運(yùn)和產(chǎn)品作業(yè)的管理全部由工廠CIM系統(tǒng)完成，甚至出現(xiàn)了“無人產(chǎn)線”，“黑燈工廠”。這樣是不是說設(shè)備的控制權(quán)完全交給工廠了呢？現(xiàn)實(shí)是，設(shè)備在保養(yǎng)，故障排除和調(diào)試時仍需要有人員在設(shè)備旁邊工作。那么這就引出了一個非常重要的問題，怎么協(xié)調(diào)設(shè)備本地操作和工廠主機(jī)遠(yuǎn)程操作之間的關(guān)系，以確保自動化生產(chǎn)不被干擾，并保證設(shè)備操作人員的安全？GEM標(biāo)準(zhǔn)給出了一個解決方案：控制狀態(tài)機(jī)（Control State Model）。

一．??????? GEM控制狀態(tài)模型

控制狀態(tài)機(jī)(Control State Model)定義了主機(jī)和設(shè)備之間的協(xié)作級別。一臺設(shè)備可能的控制狀態(tài)包括：

• ON-LINE
  • Local
  • Remote
• OFF-LINE
  • Host Off-Line
  • Equipment Off-Line
  • Attempt On-Line

(摘自：SEMI E30 Control State Model Diagram）

二．??????? GEM各控制狀態(tài)下的設(shè)備行為

OFF-LINE

設(shè)備控制狀態(tài)處于OFF-LINE狀態(tài)時，設(shè)備的操作由操作員在操作員控制臺進(jìn)行，消息傳輸是可能的。但是絕大多數(shù)用于狀態(tài)查詢和遠(yuǎn)程操作的消息傳遞都將收到嚴(yán)格限制。特點(diǎn)如下：

• 設(shè)備只應(yīng)響應(yīng)和處理收到的S1F13和S1F17主消息。其余均以SxF0 回復(fù)，x為收到主消息的Stream編號。
• 設(shè)備只應(yīng)處理收到的S1F14和S1F2次消息，其余均應(yīng)丟棄。
• 設(shè)備只應(yīng)發(fā)送S1F13、S9Fy和S1F1主消息。
• 設(shè)備只應(yīng)發(fā)送S1F14和S1F18 次消息。
• 不會有消息進(jìn)入Spooling。

ON-LINE LOCAL

設(shè)備控制狀態(tài)處于ON-LINE LOCAL狀態(tài)時，設(shè)備的運(yùn)行由操作人員的直接動作來實(shí)現(xiàn)。所有操作指令應(yīng)可在設(shè)備的本地操作員控制臺輸入。同時工廠主機(jī)（Host）具有以下能力和限制:

• 主機(jī)禁止使用引起物理移動或啟動處理的遠(yuǎn)程命令。
• 在工藝處理過程中，禁止主機(jī)修改任何影響該工藝的設(shè)備常數(shù)。其他設(shè)備常數(shù)可以在加工過程中變化。當(dāng)沒有工藝進(jìn)行時，主機(jī)應(yīng)能修改所有可用的設(shè)備常數(shù)。
• 主機(jī)應(yīng)能夠上傳和下載配方，只要該操作不影響當(dāng)前正在執(zhí)行的任何配方。
• 主機(jī)應(yīng)能夠配置數(shù)據(jù)自動上報功能，包括報警（Alarm）， 事件（Event），及追蹤（Trace）。
• 主機(jī)應(yīng)能夠查詢設(shè)備的數(shù)據(jù)，包括狀態(tài)變量（Status Variable）， 設(shè)備常量（Equipment Constant），事件報告（Event Report），配方列表（EPPD），報警列表及報警狀態(tài)。
• 主機(jī)和設(shè)備應(yīng)均能夠執(zhí)行GEM中定義的終端服務(wù)（Terminal Service）。

ON-LINE REMOTE

設(shè)備控制狀態(tài)處于ON-LINE LOCAL狀態(tài)時，工廠主機(jī)應(yīng)能夠通過通信接口執(zhí)行必要的遠(yuǎn)程命令，以自動化的方式在整個過程周期中操作設(shè)備。處于REMOTE狀態(tài)時，設(shè)備不應(yīng)限制工廠主機(jī)的遠(yuǎn)程操作。

• 應(yīng)允許對設(shè)備進(jìn)行配置，在特定的非緊急程序中限制操作人員的本地操作。以確保設(shè)備本地操作不會干擾設(shè)備的自動生產(chǎn)和主機(jī)的遠(yuǎn)程控制。
• 控制功能應(yīng)由主機(jī)與本地操作員進(jìn)行一定程度的共享。至少，操作人員應(yīng)該有能力改變控制狀態(tài)，啟動緊急停止和中斷處理（ 例如，停止、中止或暫停）。

三．??????? 控制狀態(tài)切換的觸發(fā)條件

ON-LINE/LOCAL -> ON-LINE/REMOTE

GEM中規(guī)定，當(dāng)操作人員在用戶界面上發(fā)起切換到ON-LINE/REMOTE狀態(tài)的請求，可以觸發(fā)此狀態(tài)變化。但目前，相當(dāng)數(shù)量的工廠要求設(shè)備支持工廠主機(jī)通過遠(yuǎn)程命令在LOCAL和REMOTE之間進(jìn)行狀態(tài)切換。

ON-LINE/REMOTE -> ON-LINE/LOCAL

GEM中規(guī)定，當(dāng)操作人員在用戶界面上發(fā)起切換到ON-LINE/REMOTE狀態(tài)的請求，可以觸發(fā)此狀態(tài)變化。但目前，相當(dāng)數(shù)量的工廠要求設(shè)備支持工廠主機(jī)通過遠(yuǎn)程命令在LOCAL和REMOTE之間進(jìn)行狀態(tài)切換。

ON-LINE -> OFF-LINE/Equipment OFF-LINE

操作人員用戶界面上發(fā)起切換到OFF-LINE的請求。

ON-LINE -> OFF-LINE/Host OFF-LINE

工廠主機(jī)通過S1F15消息發(fā)起設(shè)備切換到OFF-LINE的請求。

OFF-LINE/Equipment OFF-LINE -> ON-LINE

操作人員用戶界面上發(fā)起切換到OFF-LINE的請求，設(shè)備切換到OFF-LINE/Attempt ON-LINE，并向工廠主機(jī)發(fā)送S1F1消息，如果無通訊錯誤并收到S1F2回復(fù)。狀態(tài)成功切換到ON-LINE的默認(rèn)子狀態(tài)。

OFF-LINE/Host OFF-LINE -> ON-LINE

工廠主機(jī)通過S1F17消息發(fā)起設(shè)備切換到ON-LINE的請求。

Kxware開發(fā)的KXGEM產(chǎn)品，為半導(dǎo)體及泛半導(dǎo)體生產(chǎn)加工設(shè)備提供了一套成熟的，全功能的GEM接口解決方案。符合SEMI E5/E30/E37標(biāo)準(zhǔn)，支持SEMI E30 GEM所有功能。 KXGEM可跨平臺運(yùn)行在Windows, Linux, 安卓等操作系統(tǒng)中。支持多HSMS 端口及多設(shè)備實(shí)例。集成方式靈活，簡便，兼容性強(qiáng)。

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