3. 3   Cluster-Tool

Das folgende Beispiel zeigt, wie mit Hilfe paralleler Arbeitsgänge auf einfache Weise ein so genanntes Cluster-Tool modelliert werden kann. Cluster-Tools sind typisch für die Halbleiterfertigung, wo eine feste Sequenz von Arbeitsgängen nacheinander auf verschiedenen Maschinen einer Gruppe ausgeführt wird.

Modell:    cluster (DEMO)

Cluster-Tool mit Haupttechnologie

Beschreibung:
Das Cluster besteht aus dem Maschinen "M1" bis "M6". Jeder Job aus dem Eingangslager "Stock" muss durch eine Schleuse ("I/O") geführt und anschließend nacheinander und in gleicher Reihenfolge auf die Maschinen gelegt werden. Nach Abschluss des letzten Arbeitsganges auf Maschine "M6" verlässt der Job das Cluster wieder durch die Schleuse, um im Eingangslager (=Ausgangslager) abgelegt zu werden. Den Transport der Jobs von Station zu Station übernimmt ein "Handler", der ebenso wie die Schleuse, immer nur einen einzelnen Job aufnehmen kann.
Auf den ersten Blick könnte man versucht sein, eine einfache sequentielle Technologie wie folgt zu formulieren:
"Stock" -> "I/O" -> "Handler" -> "M1" -> "Handler" -> "M2" -> ...
Dieser Lösungsversuch würde allerdings sehr schnell in einem so genannten Deadlock enden, d.h., das System würde sich verklemmen. Die Ursache liegt im nichtverzögernden Scheduler, der den Handler und auch die Schleuse ohne Rücksicht auf den Belegungszustand der übrigen Stationen mit Jobs zu belegen versucht. Es ist dann nur eine Frage der Zeit, dass der Handler einen Job an eine Maschine abgeben möchte, die ihrerseits den Handler benötigt, um den bereits fertigen Job weiter zu reichen.

Cluster-Tool mit Paralleltechnologien

Das Problem lässt sich dadurch lösen, dass bestimmte Teilsequenzen aus der Haupttechnologie zu Parallelarbeitsgängen zusammengefasst werden:
"Stock" -> ("I/O" || "Handler" || "M1") -> ("Handler" || "M2") -> ...
Dadurch wird garantiert, dass der Handler nur dann mit einem Job belegt werden kann, wenn die abnehmende Station auch wirklich frei ist. Verklemmungen sind damit ausgeschlossen.

Anmerkungen:
Es ist nicht erforderlich, allen Parallelarbeitsgängen eine Bearbeitungszeit zuzuweisen. Im Beispiel wurde nur dem Handling selbst eine Zeit zugewiesen. Die Übrigen Arbeitsgänge in den Paralleltechnologien schrumpfen zu Ereignissen und definieren damit lediglich Bedingungen für das Handling. Mit Rücksicht auf die statistische Auswertung wurden die Handler-Arbeitsgänge als Rüstarbeitsgänge festgelegt.