具有2-空间缓冲模块的多组合设备的优化调度

随着半导体晶圆生产加工变得越来越复杂,多组合设备也越来越频繁的被采用.多组合设备的调度关键在于怎么协调好相邻机械手的操作.针对拥有2-空间缓冲模块的单臂多组合设备,同时它的瓶颈设备被假设为处于加工-边界,首先运用面向资源的Petri Net对系统进行建模,然后在分析系统调度特性的基础上提出了此多组合设备的周期时间一定可以达到下界,并给出了有效的调度算法.最后,用实例证明了该调度方法的可操作性.     

基于eM-Plant的参数化虚拟组合设备

由于大直径晶圆的加工具有严格的逗留时间约束和时间波动, 使得组合设备的调度及其可行性的验证存在很大的困难, 而仿真是一个有效的方法. 如果组合设备的调度存在可行性, 那么, 通过仿真能够找到系统的可行调度. 利用eM-Plant建立了虚拟的单臂组合设备, 该系统是可重配置的. 不同类型的晶圆加工具有不同的晶圆流模式和加工时间, 该虚拟组合设备能够模拟不同的晶圆加工, 而参数化的虚拟组合设备实现了可重用性. 为了实现可视化, 建立了三维模型的虚拟组合设备. 对于操作组合设备的工程人员来说, 该系统是直观和有效的. 最后,通过例子验证了虚拟组合设备是可行的.     

考虑搬运时间的多品种、小批量混流制造系统批量加工模式的优化与资源调度

对带搬运时间的混流制造系统批量加工模式的优化与资源调度问题进行研究. 建立批量工件的加工与搬运时间模型,用于求解生产周期和优化搬运次数. 在此基础上,分析工件排序方案的决策准则,用于确定工件最优投产顺序. 设计互助组优化算法,其可对最优作业排序方案所需的搬运设备进行调度. 研究结果表明: 本文的研究方法可有效求解带搬运时间的批量工件的生产周期,能优化批量工件的搬运时间和次数,可获得工件的最优排序方案,并能合理调度搬运设备资源.     

混合Jobshop炼钢-连铸重调度方法及其应用

炼钢-连铸生产过程中加工设备起、停时间经常会出现严重延迟,导致调度计划不可行. 目前人工调整,存在响应速度慢和调整结果不优化的问题. 对炼钢-连铸混合Jobshop重调度问题进行了分析,提出了正在作业炉次已分配设备不变的重调度方法. 并提出了求解策略,将原调度分解为两个子调度问题. 引入炉次操作状态参数β,建立了正在作业炉次的时间修正模型,构造了启发式方法进行求解.对于未作业炉次,建立了多目标非线性0-1 整数规划模型,构造了并行逆推启发式算法进行设备指派,采用线性规划求解各操作的开工时间.基于上述方法开发了动态调度软件应用于国内某大型钢铁企业,在缩短动态调度时间、减少钢水冗余等待时间方面取得了显著成效.     

平顺移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的多目标流水车间批量调度

对平行顺序移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的多目标流水车间批量调度问题展开研究.构建以加工制造设备总停机次数、批量工件生产周期以及搬运批量工件的总次数为决策目标的基于分层序列法的多目标决策模型,利用该模型可确定批量工件的最优加工排序方案.建立平行顺序移动模式的加工与调整时间模型,该模型是求解生产周期的基础,也是为批量工件的最优调度方案制定生产作业计划的依据.提出并设计平行顺序移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的禁忌搜索算法对问题进行求解.研究结果表明:本研究可为平顺移动模式下考虑加工时间与调整时间可分离的批量生产流水车间选出批量工件的最优调度方案,同时可为批量工件的加工和加工制造设备的调整制定精确的生产作业计划.     

基于粒子群算法的多目标车辆调度模型求解

车辆调度问题是具有复杂约束条件的组合优化问题,在理论上属NP-hard问题.考虑车辆数目最少和车辆运行时间最短,建立了具有时间约束的多目标车辆调度模型.并采用粒子群算法（PSO）求解车辆调度问题,以寻求最优车辆调度方案.在实例中通过运用粒子群算法和遗传算法进行比较分析,结果表明,PSO算法简单可行,在优化性能、收敛速度及鲁棒性等方面优于遗传算法,能较好地解决组合优化问题.     

考虑随机离职的新产品研发项目组合多技能员工调度模型

研发人员随机离职事件对新产品研发项目组合调度具有重要影响.以多技能研发人员为调度对象,采用离散马尔可夫链描述人员离职过程,考虑人才培养战略收益、研发周期以及研发成本三个目标,建立了新产品研发项目组合调度随机多目标约束优化模型.采用自适应帕累托抽样算法求解模型,算法中采用马尔可夫蒙特卡罗抽样技术进行随机离职抽样,基于启发式串行进度生成机制计算确定性情况下目标值,采用快速非支配遗传算法(NSGAII)获取多目标期望值模型的帕累托解集.将算法和模型应用到国内某公司一种新的电气节能产品研发项目组合人员调度问题中,结果显示:随机模型较确定性模型更为贴近企业实践情况;设计的算法能够有效地求出问题的帕累托解集,收敛性能较好.研究结果可为企业进行随机离职情况下新产品研发项目组合多技能员工调度方案的制定提供有效的决策支持.     

平行移动方式下考虑作业时间可分离的多目标流水车间批量调度

对平行移动方式下考虑作业时间可分离的多目标流水车间批量调度问题进行研究。构建以生产周期、总停机次数和总搬运次数为目标的基于分层序列法的多目标决策模型。建立考虑作业时间可分离的时间模型,并设计遗传算法求解流水车间批量调度问题。本研究可为功能型布局流水车间中的批量零件选出最优调度方案,并能为批量零件的加工制造、搬运以及加工制造设备的调整制定精确的生产作业计划。     

多技能资源时间窗约束下可中断项目调度的分支定界算法

资源的多技能和时间窗属性是软件开发、工程设计、设备维修等领域在人力资源调度时常考虑的关键因素,而且在很多实际项目中,任务的执行允许中断.研究一类资源具有多技能和时间窗约束的任务可中断项目调度问题,建立了相应的整数规划模型,设计了一种分支定界算法构造搜索树进行求解,搜索树的每个节点代表一个任务组合,同时为减少分支节点数,提出了两个有效的剪枝规则,并设计了节点优先规则,对各节点任务组合则采用贪婪算法来进行资源约束判断.利用改进的PSPLIB案例库设计多组计算实验,实验结果检验了优选策略的有效性,经与CPLEX模型求解和基本启发式方法的对比揭示了算法在解决这类问题上的效率和有效性,求解结果可为实际项目调度提供决策依据.     

基于双层蚂蚁算法的半导体炉管制程批调度研究

借助蚁群系统较强的路径寻优能力与并行搜索特点,设计了一种双层蚂蚁算法,解决了多品种晶圆批连续到达动态环境下非等效平行多机器的批调度问题.仿真实验表明,算法能得到较好的可行解,并优于其他启发式算法,对高负载的工作环境具有良好的适用性.     

基于Petri网和GASA的JSP动态分类调度研究

针对车间作业的加工受到机床、操作工人等双资源制约条件下出现多种扰动的JSP调度问题,提出了基于受控Petri网和GASA对不同扰动进行分类处理的新方法。首先通过构建带有控制器的Petri网模型使系统的运行满足期望的目标,然后基于该模型把遗传算法和模拟退火算法相结合,以最小化最大完工时间为目标,基于机床故障修复时间、工人离岗时间及取消订单包含任务的多少进行分类调度,然后根据扰动恢复后剩余任务的多少决定是否进行再次调度,避免大范围调整造成的生产不稳定状态,最大限度的维持车间的生产能力。最后通过实例验证了算法的有效性和可行性。     

基于变迁可靠性的随机Petri网最优路径序列寻找

为了解决随机Petri网的路径寻优问题,在变迁中引进了可靠性的特性,并假设变迁的寿命服从威布尔分布模型,然后根据蚁群算法和时间Petri网的特点提出了一种网络元素可以记录少量信息的带可靠性的记忆时间随机Petri网。在网络运行时,大量托肯在网络中行走并且在行走过程中留下信息素,以此来调整托肯的路径选择。在满足一定可靠性的前提下,在延迟越短的路径上蚂蚁将留下越多的信息素,最终在延迟最短的路径上形成清晰的蚁路。因为变迁的可靠性随时间的增加而不断减小,当一段时间过后路径的可靠性不能满足要求时,需要重新选择一条满足可靠性要求且相对延迟最短的新路径。仿真结果表明,托肯可以有效地在最优路径上形成清晰的蚁路,并且能随着可靠性的不断变化寻找新的最优路径。     

正规表达式与恰当终结的标准Petri网

已知一个语言表达式或语言的集合,如何构造产生该语言的Pelri网模型是Petri网语言理论中的一个重要问题.为解决这个问题,引入一种称为恰当终结的标准Petri网模型.研究了恰当终结的标准Petri网语言(无ε-空标注)关于连接算"."、选择(并)运算" "、kleene闭包运算"·"、并行运算"//"的性质,证明了恰当终结的标准Petri网语言与正规语言的等价性,并给出了正规表达式到恰当终结的标准Petri网(带ε-空标注)的转换算法.作为对传统形式语言的有益补充,还给出了带并发算子的正规表达式到恰当终结的标准Petri网(带ε-空标注)的转换算法.     

基于Petri网统一模型的系统开发方法研究

为解决当前系统开发不同阶段采用的方法缺乏继承性与连贯性等问题,提出采用Petri网实现系统统一建模与开发的思想。在现有的子网研究基础上进一步讨论了子网与变迁相互替代前后接口保持一致和子网的基本属性保持等问题;提出了基于Petri网的功能和数据分析方法以及子系统自动划分的思想;对IDEF0和Petri网两种建模方法分析对比,提出IDEF0模型到Petri网模型的转换思路和方法。研究结果有助于以Petri网为统一工具实现系统建模与开发,为解决当前系统开发遇到的问题提供一种新的途径。     

投入产出系统Petri网模型

Petri网是分析系统的一种有用工具.介绍了Petri网和投入产出系统的基本概念;给出了构造投入产出系统Petri网模型的方法;讨论了投入产出系统Petri网模型的性质;基于投入产出系统Petri网模型,得到了投入产出系统可分解的充分条件和不可分解的必要条件.为使问题阐述清楚,引入了一个具体的投入产出系统例子.将Petri网理论用于投入产出系统的研究,能够直观地反映出投入产出系统结构及其动态行为,是一件十分有意义的事情.     

考虑不确定因素影响的保障任务调度算法

针对装备保障任务的优化调度问题,首先进行静态建模,提出了一个新的数学规划模型,能够有效描述保障单元的力量配置及与保障对象的指派关系等复杂约束条件;随后实施动态建模,利用混合Petri网把数学模型转换为流程模型,不仅构建了变迁激发规则以表达静态数学模型的约束条件,而且设计了新的子网结构模拟突发事件及协同保障的动态过程。为了求解该规划模型,提出了一个基于退火进化的优化调度算法,该算法首先计算保障单元的分配问题,随后搜索资源分配的优先级列表生成保障任务的工作顺序,算法中利用Petri网过程模型计算不确定条件下的目标函数值。仿真实验表明算法能在较快的收敛速度下提高保障单元的利用率。     

基于Petri网的半导体晶圆制造系统建模与分析

晶圆制造生产线由于存在回流、并发、资源共享、随机性的重做以及突发性设备故障等现象,使得生产管理及调度问题变得极为复杂。建立描述系统的模型是优化系统性能的前提,指出了用Petri网建立晶圆制造系统模型的优点,建立了一个拥有4个工作中心、8台设备的晶圆制造系统Petri网模型,并对模型进行分析。最后提出了下一步的工作目标。     

基于ExSpect语言的维修过程建模与仿真

研究了单部件可修系统的最优维修更换问题,构建了系统维修更换的Petri网模型,然后利用ExSpect仿真软件进行模拟仿真,从而证明了利用Petri网分析和解决系统维修更换问题的有效性。假定系统每次故障时以概率p进行更换及以概率1-p进行维修,并且每次维修后系统均不能“修复如新”,以系统的故障次数N为策略,利用几何过程建立数学模型,求出最优策略N*,使得系统经长期运行单位时间内期望损失达到最小,并求出系统经长期运行单位时间内期望损失的明显表达式。最后,对所得结果进行了讨论。     

一种基于单亲遗传算法的petri网发射路径求解算法

给出了一种基于单亲遗传算法的petri网发射路径求解算法，提出了裂解和聚合两种新的单亲遗传算法算子。算法通过对染色体中的染色体片段进行裂解和聚合等操作，实现了发射序列的快速求解。仿真结果表明，本算法能够以较大的收敛概率快速地收敛，最终得到多个发射序列。进一步的研究表明，适当的选取样本空间的大小可以使本算法更加快速高效。     

可达性与状态方程可满足性等价的两个Petri网子类

可达性是Petri网最基本最重要的动态性质之一,但一般Petri网的可达性判定问题至少具有指数空间复杂度,且目前尚无有效的判定算法。不过,存在某些Petri网子类,其可达性判定问题要相对简单,寻找这样的Petri网子类具有重要意义。为此,提出极小陷阱回路网与后向回路网的概念,并证明了初始标识下不含空极小回路的这两个Petri网子类,其可达性判定问题等价于状态方程的可满足性问题。