1. 课程导入与工程全景
在12英寸晶圆厂或高世代FPD工厂中，一片晶圆从进厂到出货，往往要经历数百道工序、上千次搬运。真正决定产线节拍的，不只是光刻机、刻蚀机这些工艺设备本身，而是设备与设备之间、设备与物料之间能否被精确、及时地连接起来。EAP与AMHS，正是承担这一连接职责的两套核心系统。
一、EAP与AMHS分别是什么
EAP（Equipment Automation Program，设备自动化程序）是部署在每台工艺设备侧的自动化控制软件。它向上连接MES（制造执行系统），向下通过SECS/GEM协议与设备通信，负责派工指令下发、配方（Recipe）选择与校验、载具（FOUP/Cassette）进出站管理、工艺参数采集、报警上报以及设备状态跟踪。可以把它理解为设备的“翻译官+调度员”：把MES的业务指令翻译成设备能执行的SECS消息，再把设备的状态和结果翻译回MES。
AMHS（Automated Material Handling System，自动物料搬运系统）是覆盖整厂的物料传输网络，典型组成包括OHT（天车）、Stocker（存储柜）、OHS（空中轨道）、RGV/AGV、Load Port以及MCS（物料控制系统）。MCS接收来自MES/EAP的搬运请求，为每个载具规划路径、分配天车、管理Stocker库位，并实时回报搬运状态。
两者的关系可以概括为：EAP管“设备能不能做、怎么做”，AMHS管“物料能不能到、什么时候到”。任何一次加工任务，都必须由这两条链路协同完成。
二、协同控制的核心挑战
把EAP和AMHS放在一起看，协同的难点集中在四个层面：
- 时序耦合：设备即将空闲时，物料必须已经在Load Port上等待；物料到早了占用端口，到晚了设备空转。这要求EAP的设备状态预测与AMHS的搬运时间估计对齐。
- 状态一致性：载具ID、位置、加工状态在MES、EAP、MCS三处必须一致。一次“搬错口”“重复派车”往往源于状态不同步。
- 异常传播：天车拥堵、Stocker满库、设备Down机，都会沿链路向上游扩散，需要跨系统的异常处理与重调度策略。
- 节拍与产能：在OHT数量、轨道布局、Stocker容量受限时，如何通过派车策略和优先级规则提升整体搬运效率。
下面这张图给出了一座晶圆厂中EAP与AMHS的典型协同数据流与信号链关系，后续各章将围绕图中的每一条链路展开。
三、从“单点自动化”到“系统协同”
很多工厂早期只做了EAP，设备能自动跑Recipe，但物料仍靠人工推车；或者只做了AMHS，天车跑得很快，但设备端口没人管。这两种情况都属于“单点自动化”，产能提升有限。真正的协同控制，要求做到三件事：
- 指令闭环：MES派工 → EAP校验设备与Recipe → EAP请求AMHS送料 → AMHS送达并握手 → EAP启动加工 → 加工完成 → EAP请求AMHS取料 → 状态回传MES。每一步都有明确的触发条件和超时处理。
- 状态可观测：载具在任意时刻的位置（在Stocker、在OHT上、在Load Port、在设备内）必须唯一且可查询，避免“幽灵载具”。
- 异常可恢复：当搬运超时、端口占用、设备Down机时，系统能自动重试、改派或挂起，而不是直接停线。
四、课程学习地图与实战项目
本课程共30章，整体分为四个阶段：
| 阶段 | 章节范围 | 核心内容 |
|---|---|---|
| 基础与协议 | 第1–8章 | EAP/AMHS架构、SECS/GEM、MCS通信、载具与端口模型 |
| 协同逻辑设计 | 第9–16章 | 派工与搬运握手、优先级与调度策略、异常处理与重试 |
| 工程实现与调试 | 第17–24章 | 接口开发、日志与追踪、仿真验证、性能调优 |
| 实战与复盘 | 第25–30章 | 完整项目案例、故障树分析、产能评估与持续改进 |
贯穿全课程的实战项目是：为一条包含6台工艺设备、2台Stocker、4台OHT的迷你产线，设计并实现EAP与AMHS的协同控制逻辑。项目会给出设备清单、端口布局、初始派工规则和一组典型异常场景，要求最终能够跑通“派工—送料—加工—取料—回库”的完整闭环，并输出搬运效率与设备利用率的统计结果。示例参数如OHT平均速度1.5 m/s、Load Port交接时间约20 s、Stocker单次存取约15 s，均为教学假设值，用于建立量级概念，实际工程需以设备规格书为准。