專利名稱：基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及批處理生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度的控制方法，尤其是指一種基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體芯片制造中，爐管區(qū)等批處理機(jī)調(diào)度是調(diào)度與控制中的一個(gè)典型的NP-hard問(wèn)題，它制約著半導(dǎo)體制造系統(tǒng)的整體績(jī)效，開展批處理機(jī)處的合理調(diào)度控制研究對(duì)改善半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)線的性能具有重要意義。目前，對(duì)于批處理生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度，存在調(diào)度的精度和調(diào)度算法的運(yùn)行時(shí)間矛盾，如啟發(fā)式算法可解大規(guī)模NP-hard問(wèn)題，能在合理時(shí)間內(nèi)獲得可行解，但解的精度有時(shí)很難達(dá)到要求；線性整數(shù)數(shù)學(xué)精確建模求解方法在求解大規(guī)模NP-hard問(wèn)題，由于CPU運(yùn)行時(shí)間限制，在一定限制時(shí)間得不到最優(yōu)解；另外半導(dǎo)體行業(yè)的多重入特性進(jìn)一步增加批處理生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度的難度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法，克服了多重入半導(dǎo)體批處理機(jī)生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度的要么精度低，要么調(diào)度算法的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等的不足，以及多重入特性增加調(diào)度難度的問(wèn)題。本發(fā)明具體解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:一種基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法，利用復(fù)雜問(wèn)題的分解法原則，即基于時(shí)間序列模型分解，分解成若干個(gè)連續(xù)的可變時(shí)間窗，基于滾動(dòng)時(shí)域策略實(shí)時(shí)控制，在每個(gè)時(shí)間窗內(nèi)以最小總的加權(quán)拖延時(shí)間為目標(biāo)，實(shí)施兩階段混合優(yōu)化控制。這里“時(shí)間窗”定義為相鄰兩次空閑可用批處理機(jī)的裝載時(shí)間間隔為一個(gè)時(shí)間窗，因平行批處理機(jī)出現(xiàn)空閑時(shí)間不固定，導(dǎo)致被裝載的時(shí)刻不固定，所以時(shí)間窗的長(zhǎng)度不是定值，即是可變時(shí)間窗。第一階段基于多規(guī)則組合自適應(yīng)原理建立實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，采用可變時(shí)間窗下的滾動(dòng)時(shí)域法獲得被加工的工件批具體的工序加工時(shí)間、工序剩余時(shí)間、產(chǎn)品交貨期，產(chǎn)品批的優(yōu)先級(jí)以及按照一定的組批原則形成的批組合等實(shí)時(shí)參數(shù)，形成數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接到第二階段；第二階段基于松弛方法，建立松弛化的線性整數(shù)數(shù)學(xué)模型，通過(guò).NET和ILOG CPLEX商業(yè)化軟件聯(lián)合引擎求解，實(shí)現(xiàn)獲得批排序的優(yōu)化順序，并將結(jié)果反饋給第一階段，以便第一階段裝載優(yōu)先級(jí)最高的批到空閑可用的批處理機(jī)上。兩個(gè)階段分別解決批調(diào)度問(wèn)題中如何組批和如何將所組批排序，多重入性質(zhì)被考慮，通過(guò)可變時(shí)間窗下的滾動(dòng)時(shí)域法，滿足被加工的工件批的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度特性。第一階段可獲得被加工的工件批具體的工序加工時(shí)間、工序剩余時(shí)間、產(chǎn)品交貨期，產(chǎn)品批的優(yōu)先級(jí)以及按照一定的組批原則形成的批組合等實(shí)時(shí)參數(shù)，形成數(shù)據(jù)庫(kù)，提供給第二階段進(jìn)行求解，其循環(huán)執(zhí)行的具體步驟:步驟1，上一個(gè)空閑可用的批處理機(jī)剛被裝載完畢，初始化時(shí)間窗，第一階段策略開始運(yùn)行；步驟2，獲取被調(diào)度批處理機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，獲取被調(diào)度批處理機(jī)前緩沖器里的工件數(shù)量和所屬產(chǎn)品族信息；步驟3，當(dāng)有一臺(tái)批處理機(jī)空閑可用，產(chǎn)生觸發(fā)事件，該空閑可用批處理機(jī)處于等待，第一階段的實(shí)時(shí)控制平臺(tái)立即組批，輸出當(dāng)前被加工的工件批具體的工序加工時(shí)間、工序剩余時(shí)間、產(chǎn)品交貨期，產(chǎn)品批的優(yōu)先級(jí)，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，提供給第二階段；當(dāng)?shù)诙A段將所有待加工批中優(yōu)先級(jí)最高的批反饋給第一階段時(shí)，第一階段將該批裝載到等待的空閑可用批處理機(jī)上，一個(gè)時(shí)間窗調(diào)度完畢；步驟4，終止條件是總計(jì)劃生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度周期完畢，如果滿足終止條件，立即停止，否則迭代返回到步驟I。建立松弛化的線性整數(shù)數(shù)學(xué)模型并求解具體步驟:步驟1，建立 外部編程語(yǔ)言.NET與ILOG CPLEX商業(yè)化軟件的連接，在外部編程語(yǔ)言引入 I LOG.CPLEX.dll 和 I LOG.Concert, dll 兩個(gè)空間；步驟2，在最小總的加權(quán)拖延時(shí)間為目標(biāo)下，建立基于松弛的線性混合整數(shù)數(shù)學(xué)模型:目標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法，其特征在于，包括實(shí)施兩階段混合優(yōu)化控制:第一階段建立實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，第二階段建立松弛化的線性整數(shù)數(shù)學(xué)模型，采用可變時(shí)間窗下的滾動(dòng)時(shí)域法循環(huán)執(zhí)行實(shí)時(shí)調(diào)度控制，其中:第一階段基于多規(guī)則組合自適應(yīng)原理建立實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，提供第二階段所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，第二階段基于松弛方法，建立松弛化的線性整數(shù)數(shù)學(xué)模型，將第一階段獲得被加工的工件批具有工序加工時(shí)間、工序剩余時(shí)間、產(chǎn)品交貨期，產(chǎn)品批的優(yōu)先級(jí)別以及按照一定的組批原則形成的批組合實(shí)時(shí)參數(shù)，通過(guò).NET和ILOG CPLEX商業(yè)化軟件建立引擎求解，實(shí)現(xiàn)獲得批排序的優(yōu)化順序，將運(yùn)行結(jié)果中優(yōu)先級(jí)最高批反饋給第一階段，并立即裝載到空閑可用的批處理機(jī)上，循環(huán)往復(fù)執(zhí)行，直至終止條件滿足。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法，其特征在于，所述采用可變時(shí)間窗下的滾動(dòng)時(shí)域法循環(huán)執(zhí)行的具體步驟如下: 步驟1，上一個(gè)空閑可用的批處理機(jī)剛被裝載完畢，初始化時(shí)間窗，第一階段策略開始運(yùn)行； 步驟2，獲取被調(diào)度批處理機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，獲取被調(diào)度批處理機(jī)前緩沖器里的工件數(shù)量和所屬產(chǎn)品族； 步驟3，當(dāng)有一臺(tái)批處理機(jī)空閑可用，產(chǎn)生觸發(fā)事件，該空閑可用批處理機(jī)處于等待，第一階段的實(shí)時(shí)控制平臺(tái)立即組批，輸出當(dāng)前被加工的工件批具體的工序加工時(shí)間、工序剩余時(shí)間、產(chǎn)品交貨期，產(chǎn)品批的優(yōu)先級(jí)別實(shí)時(shí)參數(shù)，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，提供給第二階段；當(dāng)?shù)诙A段將所有待加工批中優(yōu)先級(jí)最高的批反饋給第一階段時(shí)，第一階段將該批裝載到等待的空閑可用批處理機(jī)上，一個(gè)時(shí)間窗調(diào)度完畢； 步驟4，終止條件是 總計(jì)劃生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度周期完畢，如果滿足終止條件，立即停止，否則迭代返回到步驟I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法，其特征在于，所述第二階段建立松弛化的線性整數(shù)數(shù)學(xué)模型并求解的具體步驟如下: 步驟1，建立外部編程語(yǔ)言.NET與ILOG CPLEX商業(yè)化軟件的連接，在外部編程語(yǔ)言引入 I LOG.CPLEX.dll 和 I LOG.Concert, dll 兩個(gè)空間； 步驟2，在最小總的加權(quán)拖延時(shí)間為目標(biāo)下，建立基于松弛的線性混合整數(shù)數(shù)學(xué)模型: 目標(biāo)
全文摘要
一種基于可變時(shí)間窗實(shí)施兩級(jí)混合優(yōu)化批處理調(diào)度的方法，利用復(fù)雜問(wèn)題的分解法則，目標(biāo)是最小總的加權(quán)拖延時(shí)間，實(shí)施兩階段混合控制第一階段基于多規(guī)則組合自適應(yīng)原理建立實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，采用可變時(shí)間窗滾動(dòng)時(shí)域法獲得批組合的實(shí)時(shí)參數(shù)等；第二階段基于松弛方法，建立松弛化的線性整數(shù)數(shù)學(xué)模型，通過(guò).NET和ILOG CPLEX商業(yè)化軟件聯(lián)合引擎求解，實(shí)現(xiàn)獲得批排序的優(yōu)化順序。兩個(gè)階段分別解決批調(diào)度問(wèn)題中組批和將所組批排序，并考慮批處理機(jī)的多重入性質(zhì)，通過(guò)可變時(shí)間窗滾動(dòng)時(shí)域法，滿足被加工的工件批的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度特性。本發(fā)明綜合考慮調(diào)度精度和CPU運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)可重入下批處理機(jī)的實(shí)時(shí)最優(yōu)調(diào)度，利于半導(dǎo)體行業(yè)等推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103105837SQ20121056421
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者賈文友, 江志斌, 李友 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)