[发明专利]基于Match-up的制造系统设备组匹配重调度方法

说明书

技术领域

多重入制造系统的在线重调度方法，特别面向微电子制造领域的生产管理技术，是一种修正式的重调度方法。具体地，本发明涉及一种半导体制造系统设备组重调度方法，即局部重调度算法中的设备组匹配重调度(GMUR)算法；这种算法以充分利用设备空闲时间为思想，以提升重调度决策的有效性与生产线的稳定性。

背景技术

对于复杂多变的多重入制造系统，许多生产线的扰动因素具有不可预测性，而这些扰动因素往往会使得原本优化的调度方案不再优化，甚至失去了可行性，这时需要对生产线进行重新调度，这也就引出了多重入制造系统的重调度问题。

所谓重调度，是指当既定生产调度方案在其执行过程中被干扰时，在既定调度方案的基础上生成新的调度方案，以适应当前状态的过程。

目前，国内外的重调度研究主要集中于单台机器系统、并行机器系统、流水车间和作业车间、柔性制造单元与系统。研究内容主要包括以下三个方面：重调度策略、重调度方法和重调度评价。

重调度策略是根据各种重调度因素，决定何时产生重调度，采用何种重调度方法。常见的有三种重调度策略：周期性重调度策略，事件驱动重调度策略和混合重调度策略。

周期性重调度策略以恒定的时间间隔有规律的对设备进行重调度，不考虑事件触发。周期性重调度是最普遍的重调度策略，通常是基于管理区间(如，一周或一天或一个班次)进行的。Church和Uzsoy给出了这种重调度策略详细的解释。Kempf提出了一种基于人工智能的预先调度方法，该方法每个班次执行一次，给出优化的调度方案。Sabuncuoglu和Karabuk在柔性制造系统中考虑重调度频率对系统效能的影响。不同的重调度周期对生产线的影响很大，如何决定最佳重调度周期是一项困难而重要的工作。

事件驱动重调度策略由扰动事件触发重调度，能够即时响应动态制造系统中的扰动事件，修改原调度方案或生成新的调度方案。Vieira等描述了在动态系统中利用分析模型比较基于队列长度的事件驱动重调度策略的性能。Bierwirth和Mattfeld研究的重调度策略，当每个新工件到来时创建一个新的调度。然而，完全的事件响应可能会导致过度的计算开销，难以满足实时性的要求。

混合重调度策略将上述两种重调度策略相结合，在周期性触发重调度的基础上，根据扰动事件对原调度方案的影响有选择的触发重调度。Chacon描述了在Sony半导体中使用的系统，采用周期性重调度策略，并且当非预期事件发生时手工进行重调度。Suwa采用固定周期重调度策略，同时计算累积任务延迟，当累计任务延迟达到预先设定的临界值时开始重调度。混合型重调度既可以避免周期性重调度对非预期事件不敏感的确定，又可以避免事件驱动型重调度易造成过度频繁的重调度导致计算量过大的缺点。

在采用流水线车间加工的生产系统中，一个传送系统沿着工作台运送WIP，在每个工作台处，完成WIP的一道不同工序。从理论上，WIP在从头到尾加工行进期间中访问各个工作台一次。半导体生产线与使用流水线车间加工的大多数生产系统不同。在半导体生产线中，WIP在加工行进过程中有可能数次访问同一个工作台，WIP要经历数次清洗、氧化、沉积、喷涂金属、蚀刻、离子注入及脱膜等工序，直到完成半导体产品。

重调度方法用于产生具有优化性能指标的重调度方案，主要有两种方式：生成式重调度和修正式重调度。

生成式重调度根据是否考虑生产线不确定因素可以分为：常规性调度和鲁棒性调度。常规性调度通常忽略随机扰动因素，旨在给出优化的静态调度方案，但是对随机扰动处理能力不够。常规性调度可以借鉴已有的调度方法，如离散时间系统仿真，运筹学，计算智能等。鲁棒性调度在常规性调度的基础上研究生产线的各种随机因素，在调度的时候已经考虑各种干扰的影响，所以给出的调度方案更适用于实际的生产。不少学者对不确性模型的鲁棒性调度展开了研究，Metha和Uzsoy提出的预期调度方案通过插入一些空闲的时间片来减少随机扰动的影响。Daniels和Kouvelis等人考虑生产线处于最坏情况下给出优化调度方案，这样可以更有效的减少随机事件的干扰，但是在扰动较少的情况下可能会降低生产率。