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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，制造企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變化，提 高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，制造企業(yè)越來(lái)越關(guān)注如何對(duì)車(chē)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(lèi)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。
[0003] 關(guān)于調(diào)度問(wèn)題的研宄已有60多年，特別是對(duì)靜態(tài)環(huán)境下的調(diào)度研宄特別多，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(guò)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(zhuān)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(jiǎn)化仿真過(guò)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(lái)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)。
[0004] 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(lèi)：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(kāi)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(kāi)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(kāi)銷(xiāo)，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。
[0005] 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(lèi)：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(kāi)始時(shí) 間的偏差和新舊派工方案各個(gè)操作順序的差異?；跁r(shí)間的指標(biāo)不能明顯的反映經(jīng)濟(jì)效 益，一些研宄人員提出調(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)。
[0006] 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(zhǎng)，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】

[0007] 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。
[0008] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0009] 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：
[0010] 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);
[0011] 2)獲取故障設(shè)備kd的修正終點(diǎn)和修正任務(wù)集;
[0012] 3)獲取其他設(shè)備的修正終點(diǎn)If和修正任務(wù)集ζ k，其中，k = 1，2, ...，m且k乒kd， m為設(shè)備總臺(tái)數(shù)；
[0013] 4)根據(jù)步驟2)和3)獲取最終的修正終點(diǎn)Tp和修正任務(wù)集ζ ;
[0014] 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 ;
[0015] 6)判斷Tp是否大于T max，Tmaj^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);
[0016] 7)判斷故障設(shè)備是否同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：
[0017] a)存在互替設(shè)備，b)互替設(shè)備的idleTime〉故障設(shè)備的idleTime ;
[0018] 若是，則執(zhí)行步驟8)，若否，則執(zhí)行步驟11);
[0019] 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 占.
[0020] 9)更新當(dāng)前派工方案；
[0021] 10)重復(fù)步驟2)_4)，獲得新的修正終點(diǎn)Tp'，判斷Tp'是否小于T p，若是，則返回 步驟5)，若否，則執(zhí)行步驟11);
[0022] 11)采用右移重調(diào)度方法，依次更新修正任務(wù)集中的所有任務(wù)，更新方式為：STnew =SUTd, STnew為任務(wù)新的開(kāi)始時(shí)間，ST。1(1為任務(wù)原來(lái)的開(kāi)始時(shí)間，T d為故障持續(xù)時(shí)間，執(zhí) 行步驟13);
[0023] 12)更新修正任務(wù)集中任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，執(zhí)行步驟13);
[0024] 13)結(jié)束。
[0025] 所述步驟2)具體為：
[0026] 對(duì)原始派工方案需要在故障設(shè)備上進(jìn)行加工的任務(wù)進(jìn)行篩選與排序，選擇滿(mǎn)足下 列公式的任務(wù)，并按任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間升序排列：
[0027] 〇[,·] = minν;(Χ^ \XLkj >td)
[0028] 其中，足,?為原始派工方案中第i個(gè)任務(wù)在故障設(shè)備kd上的開(kāi)始時(shí)間，t d為擾動(dòng) 的開(kāi)始時(shí)間；
[0029] 找出故障結(jié)束后最早滿(mǎn)足下列公式的任務(wù)序號(hào)np :
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 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，其特征在于，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kd的修正終點(diǎn)7^和修正任務(wù)集; 3) 獲取其他設(shè)備的修正終點(diǎn)Tf和修正任務(wù)集ζ k，其中，k = 1，2,. . .，m且k乒kd，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)Tp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Tp是否大于T max，Tmaj^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(mǎn)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)； 9) 更新當(dāng)前派工方案； 10) 重復(fù)步驟2)-4)，獲得新的修正終點(diǎn)V，判斷V是否小于Tp，若是，則返回步驟 5)，若否，則執(zhí)行步驟11); 11) 采用右移重調(diào)度方法，依次更新修正任務(wù)集中的所有任務(wù)，更新方式為：STnOT= STtjld+!^ STMd任務(wù)新的開(kāi)始時(shí)間，ST。1(1為任務(wù)原來(lái)的開(kāi)始時(shí)間，T ,為故障持續(xù)時(shí)間，執(zhí)行 步驟13); 12) 更新修正任務(wù)集中任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，執(zhí)行步驟13); 13) 結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(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，其特征在 于，所述步驟2)具體為： 對(duì)原始派工方案需要在故障設(shè)備上進(jìn)行加工的任務(wù)進(jìn)行篩選與排序，選擇滿(mǎn)足下列公 式的任務(wù)，并按任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間升序排列： Oti] \Xi-kd ^ 其中，為原始派工方案中第i個(gè)任務(wù)在故障設(shè)備kd上的開(kāi)始時(shí)間，t d為擾動(dòng)的開(kāi) 始時(shí)間； 找出故障結(jié)束后最早滿(mǎn)足下列公式的任務(wù)序號(hào)np : tU + Σ/=1 P[ilkd_ ^inp+llkd - 〇 其中，tu為擾動(dòng)的結(jié)束時(shí)間，，為第i個(gè)任務(wù)在故障設(shè)備kd上的加工時(shí)間； 得到故障發(fā)生后故障設(shè)備的修正起點(diǎn)為，其中s為Om中任務(wù)開(kāi)始 時(shí)間最早的任務(wù)，故障設(shè)備的修正終點(diǎn)為7? =X\_np+\lkdJ 故障設(shè)備的修正任務(wù)集為 (? ={0[1]，〇[2]，"_，。[?/，1丨。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(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，其特征在 于，所述步驟3)中，第k臺(tái)設(shè)備的修正終點(diǎn)為：= max,、_· (Ai + P/ A);第k臺(tái)設(shè)備的修正 任務(wù)集中的任務(wù)滿(mǎn)足G < Tf ; 其中，Xi;k為原始派工方案中第i個(gè)任務(wù)在設(shè)備k上的開(kāi)始時(shí)間，p i;k為第i個(gè)任務(wù)在 設(shè)備k上的加工時(shí)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(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，其特征在于，所述步驟4)中，修正終點(diǎn)？； =Mar(7；w)，修正任務(wù)集為ζ = G1U G2U...GkU··· U Gm，其中 k=l，2，...，m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(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，其特征在 于，所述步驟8)中，選擇故障設(shè)備上需要移動(dòng)的工件時(shí)，優(yōu)先選擇故障設(shè)備任務(wù)集靠前的 任務(wù)； 選擇互替設(shè)備時(shí)，優(yōu)先將任務(wù)移動(dòng)到任務(wù)空閑時(shí)間idleTime最大的設(shè)備上； 選擇工件在互替設(shè)備上的插入點(diǎn)時(shí)，所選擇的互替設(shè)備優(yōu)先加工移入的任務(wù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(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，其特征在 于，所述步驟12)中，更新修正任務(wù)集中任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間具體為： a) 計(jì)算各設(shè)備的最早可用時(shí)間； b) 計(jì)算各任務(wù)的最早到達(dá)時(shí)間； c) 求設(shè)備的最早可用時(shí)間和任務(wù)的最早到達(dá)時(shí)間的最大值EAT，更新修正任務(wù)集中排 在隊(duì)首的任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，更新方式為： 開(kāi)始時(shí)間=EAT，結(jié)束時(shí)間=EAT+該任務(wù)持續(xù)時(shí)間將該任務(wù)從隊(duì)列中刪除，返回步驟 a)，直到隊(duì)列為空。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種應(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，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：獲取最終的修正終點(diǎn)Tp和修正任務(wù)集ζ；判斷Tp是否大于Tmax，若是，則尋找互替設(shè)備，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)；采用右移重調(diào)度方法，依次更新修正任務(wù)集中的所有任務(wù)，并更新修正任務(wù)集中任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，獲得新的派工方案。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有充分利用設(shè)備的空閑時(shí)間、有效提高生產(chǎn)線穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G05B19-418, G06F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104636610
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510051455
【發(fā)明人】喬非, 吳啟迪, 馬玉敏, 施斌
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日