[发明专利]一种面向并行批处理机动态调度的快速评估方法

说明书

本发明公开了一种面向并行批处理机动态调度的快速评估方法。首先基于复杂大问题分解若干子问题求解思想将批处理机调度问题进行分解；当动态到达工件根据设计的优先级规则确定其加工紧急程度并完成组批阶段之后，采用基于一种新编码机制的共生演化算法迭代搜寻上层批工件分配到并行机的方案的同时确定下层每台加工机器上的最优加工顺序。其次，提取关键调度性能特征值，离线训练具有预估能力的代理模型，利用预测估计值对下层子问题的调度性能进行快速评价，并指导上层子问题不断优化调整。最后，结合估计评价与真实重评价策略，在线更新代理模型，保持预测效果精度，实现合理时间范围内机器分配与批工件排序同步优化的目的。

技术领域

本发明属于半导体生产调度与控制技术领域，涉及一种用于半导体生产线过程中并行批处理机动态调度的快速评估方法。

背景技术

近年来由于复杂半导体制造系统市场产品定制化需求，呈现多品种、小批量生产的特点。批处理机普遍存在于晶圆制造环节中的扩散区和氧化区，同时由于批量加工消耗时间长，常常成为制约整个系统性能的瓶颈工序。因此，实际生产中有效而快速地给出调度决策方案，将会提升系统性能并扩大产能。根据分解思想将复杂大规模问题划分为若干容易解决的子问题，但这些处在不同层次的子问题之间存在着强耦合关系，通常上层决策作为下层决策的基础，反过来下层最优决策指导上层决策不断调整。利用进化算法搜索最优调度解的过程中，由于消耗时间长且容易收敛“早熟”而不能简单地嵌套使用。为了加快搜索进程，采用代理模型技术估计评价大部分解的性能指标，代替费时的真实评价过程，这样采用粗评价与精准评价相结合的方式，促进了进化算法快速决策调度方案在实际生产中的应用。

基于模型简化思想，Tsung-Che Chiang在2013年发表的一篇综述性文章“Enhancing rule-based scheduling in wafer fabrication facilities byevolutionary algorithms：Review and opportunity”中提出了几种调度模型简化求解方式。一种为通过识别机器或阶段的瓶颈指标，减少其在仿真模型的数量，从而达到缩短仿真时间的目的；另一种为通过构建计算代价小的代理模型，取代真实耗时的仿真模型，简化调度性能评价过程。本发明便是沿着后者的思路，从改进调度方案求解方法的角度，在保证较高的解质量前提下，大大降低了进化算法评价环节的计算代价。

运用进化算法获取复杂半导体制造系统最优调度方案中存在如下问题：(1)进化算法搜索过程中需要大量的适应值评价，计算代价大的问题往往成为制约进化算法充分搜索的瓶颈，考虑降低评价复杂度或减少评价次数。(2)由于分层递阶调度子问题存在相互影响的耦合关系，直接嵌套使用进化算法会造成时间上的不可行性。本发明重点在于处有效地处理评价模型复杂度与时间合理性之间的平衡关系。

发明内容

本发明公开一种半导体制造系统中并行批处理机动态调度的快速评估方法。首先基于复杂问题分解思想将批处理机调度问题分成为批形成和批调度两阶段子问题分别进行求解；其次动态到达工件根据设计的优先级规则确定其加工紧急程度并完成组批之后，采用基于一种新编码机制的共生演化算法迭代搜索上层批工件分配到并行机的方案，同时确定下层每台加工机器上的最优排序。再次，根据提取的关键调度特征值，离线训练具有预估能力的代理模型，利用预测估计值快速评价下层子问题的调度性能，指导上层子问题不断优化调整。最后，采用估计评价与真实重评价相结合的策略，在线更新代理模型，保持预测精度，实现合理时间范围内机器分配与批工件排序同步优化的目的。利用本发明能够快速有效地获取解质量良好的批处理机调度方案，不仅降低了拖期时间指标，而且提高了半导体生产线的整体性能。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种用于半导体生产线中动态批调度方案的快速评估方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤1确定组批方案；步骤2设计批调度编解码方案；步骤3共生演化计算操作；步骤4适应值快速评价；上述方法中各个步骤的详细操作过程如下：