[发明专利]半导体生产线优化调度装置

权利要求书

1.一种半导体生产线优化调度装置，其特征在于，包括依次连接的调度服务器、调度优化器和显示设备； 

调度服务器通过定时更新由企业的制造执行系统获得当前生产状况与待调度工件列表；调度优化器向调度服务器传递调度请求并且从调度服务器接收待调度工件列表，运用蚁群免疫融合算法获得优化调度方案；显示设备将优化调度方案显示在各个工位，辅助生产管理人员调度决策。 

2.根据权利要求1所述的一种半导体生产线优化调度装置，其特征在于，所述的调度服务器通过定时更新由企业的制造执行系统获得当前生产状况与待调度工件列表具体为： 

L＝L₁∪L₂

                 (1) 

其中： 

为工件i在调度决策时刻的正在加工工序或待调度工序； 

如果工件i是紧急工件，x_i＝1；否则，x_i＝0； 

l_iJ为工件i在计划时段内预计完成的最后一道工序，如果工件i是紧急工件，J＝J₀+f_ih；否则，J＝J₀+h，h是半导体生产线的WIP平均移动步数，由制造执行系统中的历史数据统计得到，f_i是工件i的生产周期倍增因子，即平均加工周期与净加工时间的比值； 

将上述任务根据加工流程信息，分配到每个加工区域，即为各加工区域的待调度工件列表。 

3.根据权利要求1所述的一种半导体生产线优化调度装置，其特征在于，所述的调度优化器运用蚁群免疫融合算法获得优化调度方案具体为： 

步骤1：确定半导体生产线的瓶颈区域，对于非批加工瓶颈区域，采取ICSA(Immune Clone Selection Algorithm)算法搜索排程方案；对于批加工区域，采取ACO(Ant Colony Optimization Algorithm)算法搜索排程方案； 

步骤2：建立蚁群优化算法的搜索空间和免疫克隆选择算法的初始抗体种群； 对于ACO，搜索空间的节点数为其中N为待调度任务数， I为生产线上工件的数目，M为瓶颈加工区域设备数，B为设备的最大加工批量；对于ICSA，初始抗体随机生成，初始编码为：a_i＝{j_i1，j_i2，...，j_iK}，其中j_ik表示待加工的工件，抗体种群：A＝{a₁，a₂，...，a_h}； 

步骤3：蚁群免疫参数初始化，其中参数包括蚁群的个数、终止条件与节点之间弧的初始信息素、抗体种群规模变异概率和抗体记忆概率； 

步骤4：ACO中，每个蚁群随机指定一个蚂蚁开始搜索过程，获得本瓶颈加工区域的排程方案；ICSA中，通过抗体之间的交叉、变异、选择获得排程方案； 

步骤5：按照工序顺序约束将各瓶颈加工区域的排程方案重新整合为统一的瓶颈加工区域排程方案； 

步骤6：以瓶颈加工区域排程方案和工件加工顺序为约束，推导非瓶颈加工区域的排程方案，则获得半导体生产线的排程方案，计算该方案的目标值，储存当前最优值； 

步骤7：判断是否满足程序终止条件，若满足，执行步骤11；否则，执行步骤8； 

步骤8：使用排程方案更新信息素 

τ_xy(t+1)＝(1-ρ)τ_xy(t)+Δτ_xy，0＜ρ＜1 

其中，ρ是信息素挥发因子；Mov_i是工件i在计划时段内的移动步数；U_m是设备m在计划时段内的利用率；N_B是所有瓶颈加工区域内设备总台数；w_i，T_i分别是工件i的权值和工序交货延迟，T_i＝T_iJ＝max{0，c_iJ-d_iJ}，c_iJ，d_iJ分别是l_iJ的完工时间与交货期，d_i是工件i的交货期，r_i是工件i的投料时刻，RPT_i是工件i的总净加工时间，RPT_ij是工序到l_iJ的净加工时间之合；J为工件i在计划时段内预计完成的工序数目，τ_xy(t)和τ_xy(t+1)分别为当前时刻t和下一时刻t+1节点对的信息素，_Bottleneck表示瓶颈设备集合，是禁忌表，存储了已经访问过的节点对； 

步骤9：执行抗体选择及克隆，将抗体选择阶段得到的n个最高亲和力抗体，并按照亲和力越高，被克隆的数量越多的规则来进行克隆： 

其中，β表示获得抗体克隆个数的参数，C(a_i)表示由抗体i克隆出的抗体个数； 

步骤10：抗体再选择、变异及抗体记忆，抗体变异由变异概率决定，抗体记忆为模拟生物克隆选择5％B细胞自然消亡的过程，并返回步骤4； 

步骤11：输出当前最优排程方案作为调度方案。