[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的制造系統(tǒng)派工信息修正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510051455.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN104636610B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬非;吳啟迪;馬玉敏;施斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G05B19/418
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種企業(yè)生產(chǎn)過程控制方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的制造系統(tǒng)派工信息修正方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，制造企業(yè)之間的競(jìng)爭越來越激烈，為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變化，提高自身的競(jìng)爭力，制造企業(yè)越來越關(guān)注如何對(duì)車間中復(fù)雜多變的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行高效的調(diào)度，在實(shí)際的生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生各種隨機(jī)性的動(dòng)態(tài)事件，比如工件隨機(jī)到達(dá)、機(jī)器故障和原材料短缺等，諸如此類動(dòng)態(tài)事件發(fā)生常常導(dǎo)致實(shí)際的調(diào)度環(huán)境經(jīng)常呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的、不穩(wěn)定的、時(shí)變的特性，因此制造系統(tǒng)如何高效的相應(yīng)動(dòng)態(tài)事件，并做出合理的調(diào)度決策也變得非常的重要。

關(guān)于調(diào)度問題的研究已有60多年，特別是對(duì)靜態(tài)環(huán)境下的調(diào)度研究特別多，靜態(tài)調(diào)度是指在調(diào)度決策時(shí)刻，調(diào)度環(huán)境的各種信息是確定已知的，而且在調(diào)度執(zhí)行的過程中不再發(fā)生改變，系統(tǒng)按照派工單進(jìn)行派工。例如在臺(tái)灣專利“半導(dǎo)體生產(chǎn)線建模與調(diào)度(Modeling and scheduling of a semiconductor wafer fab，編號(hào)：TW583560B)中，F(xiàn)u Li-Chen等人使用有色時(shí)延Petri網(wǎng)對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)線建模，基于排隊(duì)論簡化仿真過程以降低仿真時(shí)間，并使用遺傳算法獲得調(diào)度規(guī)則的組合來調(diào)度生產(chǎn)線上的工件。但靜態(tài)調(diào)度的方法大多基于某些理想化的假設(shè)，遠(yuǎn)不能充分反映實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性，動(dòng)態(tài)調(diào)度則充分考慮調(diào)度任務(wù)和系統(tǒng)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，對(duì)動(dòng)態(tài)事件給予響應(yīng)。

當(dāng)原有的派工方案由于各種隨機(jī)因素而不適用的時(shí)候，需要進(jìn)行修正。修正方法主要分為兩類：局部修正方法和全局修正方法。局部修正方法僅僅修正那些受擾動(dòng)直接影響和間接影響的派工方案。Miyashint和Sycara在基于約束的基礎(chǔ)上根據(jù)不同的情況選擇局部修正的方法，具體包括調(diào)整開始加工時(shí)間、交換操作和切換到其他可選資源。全局修正方法從擾動(dòng)點(diǎn)開始更新整個(gè)派工方案。Bierwirth和Mattfeld在原派工方案的基礎(chǔ)上使用遺傳算法生成新派工方案，該方法可以有效的減少重新生成派工方案的計(jì)算開銷，但可能會(huì)導(dǎo)致派工方案有大幅度的變化，在實(shí)際的生產(chǎn)中不適用。

派工方案的修正有許多不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)大致可以分成三類：有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)和成本評(píng)價(jià)指標(biāo)。有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)通常使用一些基于時(shí)間的指標(biāo)，比如加工周期，平均延遲，平均資源利用率，最大延遲等。穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是派工方案修正結(jié)果十分重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。Wu和Storer等人認(rèn)為穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在新舊派工方案開始時(shí)間的偏差和新舊派工方案各個(gè)操作順序的差異。基于時(shí)間的指標(biāo)不能明顯的反映經(jīng)濟(jì)效益，一些研究人員提出調(diào)度決策需要考慮一些經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，如Shafaei和Brunn提到總成本、WIP數(shù)、延遲交貨代價(jià)和不同任務(wù)的收益等評(píng)價(jià)指標(biāo)。

作為當(dāng)今世界上最復(fù)雜的制造系統(tǒng)之一，半導(dǎo)體制造系統(tǒng)存在著生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，多重入性設(shè)備，生產(chǎn)環(huán)境高度不穩(wěn)定以及多產(chǎn)品同時(shí)在線生產(chǎn)等特點(diǎn)。本發(fā)明從半導(dǎo)體制造系統(tǒng)出發(fā)，設(shè)計(jì)一種制造系統(tǒng)派工方案的修正方法，以應(yīng)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的動(dòng)態(tài)變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種有效提高生產(chǎn)線穩(wěn)定性的應(yīng)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的制造系統(tǒng)派工信息修正方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種應(yīng)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的制造系統(tǒng)派工信息修正方法，用于在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)修正派工方案，包括以下步驟：

1)獲取原始派工方案，檢測(cè)故障設(shè)備上是否有正在進(jìn)行加工的任務(wù)，若是，則更新各任務(wù)的結(jié)束時(shí)間，若否，則執(zhí)行步驟2)；

2)獲取故障設(shè)備k_d的修正終點(diǎn)和修正任務(wù)集

3)獲取其他設(shè)備的修正終點(diǎn)和修正任務(wù)集ζ_k，其中，k＝1,2,...,m且k≠k_d，m為設(shè)備總臺(tái)數(shù)；

4)根據(jù)步驟2)和3)獲取最終的修正終點(diǎn)T_p和修正任務(wù)集ζ；

5)根據(jù)各設(shè)備的修正任務(wù)集，計(jì)算相應(yīng)的任務(wù)空閑時(shí)間idleTime；

6)判斷T_p是否大于T_max，T_max為最大修正終點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)，若是，則執(zhí)行步驟7)，若否，則執(zhí)行步驟12)；

7)判斷故障設(shè)備是否同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

a)存在互替設(shè)備，b)互替設(shè)備的idleTime>故障設(shè)備的idleTime；

若是，則執(zhí)行步驟8)，若否，則執(zhí)行步驟11)；

8)選擇故障設(shè)備上需要移動(dòng)的工件、互替設(shè)備及所述工件在互替設(shè)備上的插入點(diǎn)；