[發明專利]面向多重入制造系統在線調度的單臺設備匹配重調度方法

無效

• 申請號: 201010170689.4
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101833319A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 喬非;施斌;葉愷
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 羅習群

技術領域

多重入制造系統的在線重調度方法，特別面向微電子制造領域的生產管理技術，是一種修正式的重調度方法。具體地，本發明涉及一種重調度方法，即局部重調度算法中的單臺設備匹配重調度(SMUR)算法；這種算法以充分利用設備空閑時間為思想，以提升重調度決策的有效性與生產線的穩定性。

背景技術

對于復雜多變的多重入制造系統，許多生產線的擾動因素具有不可預測性，而這些擾動因素往往會使得原本優化的調度方案不再優化，甚至失去了可行性，這時需要對生產線進行重新調度，這也就引出了多重入制造系統的重調度問題。

所謂重調度，是指當既定生產調度方案在其執行過程中被干擾時，在既定調度方案的基礎上生成新的調度方案，以適應當前狀態的過程。

目前，國內外的重調度研究主要集中于單臺機器系統、并行機器系統、流水車間和作業車間、柔性制造單元與系統。研究內容主要包括以下三個方面：重調度策略、重調度方法和重調度評價。

重調度策略是根據各種重調度因素，決定何時產生重調度，采用何種重調度方法。常見的有三種重調度策略：周期性重調度策略，事件驅動重調度策略和混合重調度策略。

周期性重調度策略以恒定的時間間隔有規律的對設備進行重調度，不考慮事件觸發。周期性重調度是最普遍的重調度策略，通常是基于管理區間(如，一周或一天或一個班次)進行的。Church和Uzsoy給出了這種重調度策略詳細的解釋。Kempf提出了一種基于人工智能的預先調度方法，該方法每個班次執行一次，給出優化的調度方案。Sabuncuoglu和Karabuk在柔性制造系統中考慮重調度頻率對系統效能的影響。不同的重調度周期對生產線的影響很大，如何決定最佳重調度周期是一項困難而重要的工作。

事件驅動重調度策略由擾動事件觸發重調度，能夠即時響應動態制造系統中的擾動事件，修改原調度方案或生成新的調度方案。Vieira等描述了在動態系統中利用分析模型比較基于隊列長度的事件驅動重調度策略的性能。Bierwirth和Mattfeld研究的重調度策略，當每個新工件到來時創建一個新的調度。然而，完全的事件響應可能會導致過度的計算開銷，難以滿足實時性的要求。

混合重調度策略將上述兩種重調度策略相結合，在周期性觸發重調度的基礎上，根據擾動事件對原調度方案的影響有選擇的觸發重調度。Chacon描述了在Sony半導體中使用的系統，采用周期性重調度策略，并且當非預期事件發生時手工進行重調度。Suwa采用固定周期重調度策略，同時計算累積任務延遲，當累計任務延遲達到預先設定的臨界值時開始重調度。混合型重調度既可以避免周期性重調度對非預期事件不敏感的確定，又可以避免事件驅動型重調度易造成過度頻繁的重調度導致計算量過大的缺點。

在采用流水線車間加工的生產系統中，一個傳送系統沿著工作臺運送WIP，在每個工作臺處，完成WIP的一道不同工序。從理論上，WIP在從頭到尾加工行進期間中訪問各個工作臺一次。半導體生產線與使用流水線車間加工的大多數生產系統不同。在半導體生產線中，WIP在加工行進過程中有可能數次訪問同一個工作臺，WIP要經歷數次清洗、氧化、沉積、噴涂金屬、蝕刻、離子注入及脫膜等工序，直到完成半導體產品。

重調度方法用于產生具有優化性能指標的重調度方案，主要有兩種方式：生成式重調度和修正式重調度。

生成式重調度根據是否考慮生產線不確定因素可以分為：常規性調度和魯棒性調度。常規性調度通常忽略隨機擾動因素，旨在給出優化的靜態調度方案，但是對隨機擾動處理能力不夠。常規性調度可以借鑒已有的調度方法，如離散時間系統仿真，運籌學，計算智能等。魯棒性調度在常規性調度的基礎上研究生產線的各種隨機因素，在調度的時候已經考慮各種干擾的影響，所以給出的調度方案更適用于實際的生產。不少學者對不確性模型的魯棒性調度展開了研究，Metha和Uzsoy提出的預期調度方案通過插入一些空閑的時間片來減少隨機擾動的影響。Daniels和Kouvelis等人考慮生產線處于最壞情況下給出優化調度方案，這樣可以更有效的減少隨機事件的干擾，但是在擾動較少的情況下可能會降低生產率。