不确定环境下多重入制造系统优化调度方法的研究

论文摘要

多重入制造系统是以半导体、胶卷等行业为代表的一类复杂生产系统,随着信息科技和微电子行业的迅速发展,多重入制造系统受到学术界和工程界的普遍关注。重入现象的存在,加剧了工件对设备使用权的竞争,加上生产线上产品种类、数量及其工艺的不同,使得多重入制造系统控制和调度问题比一般制造系统更加复杂。半导体制造是高投资、高收益、高风险和竞争最为激烈的产业之一,作为多重入制造系统的典型代表,研究半导体生产线的控制与优化具有深刻的理论意义和广泛的应用前景。针对半导体制造系统可重入性、复杂性、不确定性高、多约束、多目标等特点,借鉴各种智能方法的优势,本文从生产线上主要存在的投料控制、工件调度和设备维护调度三种类型调度分别展开研究,探索控制和优化策略：1.借鉴模糊Petri网推理的思想进行半导体生产线投料控制方法的研究,以生产线实时信息为依据,推理决定系统应采取的投料控制行为,尽可能发挥系统生产能力；2.研究一种基于模拟退火算法的半导体生产线优化调度策略,综合考虑生产线投料控制和工件调度,采用基于规则的编码,将规则的简洁性与模拟退火算法的强大搜索能力相结合,在较短时间内给出最优的调度规则组合；3.采用自适应神经模糊推理系统构建半导体生产线故障预测模型,在原有设备维护调度的基础上嵌入该故障预测模型,给出新的设备维护调度方案,以增强生产线故障预知能力,改善生产线性能。仿真结果显示：所提控制和优化调度策略均能一定程度上改善生产线性能,是可行有效的,对解决实际的多重入制造系统调度问题有参考和借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 半导体生产线描述
• 1.3 半导体生产线调度研究现状
• 1.3.1 投料控制
• 1.3.2 工件调度
• 1.3.3 设备维护调度
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 基于模糊Petri网推理的半导体生产线投料策略
• 2.1 模糊产生式规则和模糊Petri网
• 2.1.1 模糊产生式规则
• 2.1.2 模糊Petri网的定义
• 2.1.3 模糊规则的FPN表示
• 2.1.4 基于FPN模型的模糊推理
• 2.2 基于模糊Petri网推理的半导体生产线在线投料
• 2.2.1 投料FPN模型的建立
• 2.2.2 半导体生产线在线投料机制
• 2.2.3 FPN模型参数设置
• 2.3 仿真实例
• 2.3.1 Minifab模型仿真
• 2.3.2 HP24模型仿真
• 2.4 小结
• 第三章 基于模拟退火算法的半导体生产线调度
• 3.1 基于模拟退火算法的调度
• 3.2 模拟退火算法设计
• 3.2.1 编码
• 3.2.2 译码
• 3.2.3 新解产生机制
• 3.2.4 初温的设定
• 3.2.5 目标函数
• 3.2.6 降温规则
• 3.2.7 算法终止判定准则
• 3.3 仿真实例
• 3.3.1 HP24模型仿真
• 3.3.2 Minifab模型仿真
• 3.4 小结
• 第四章 基于自适应神经模糊推理系统的半导体生产线故障预测及维护调度
• 4.1 自适应神经模糊推理系统
• 4.1.1 ANFIS结构
• 4.1.2 减法聚类
• 4.1.3 ANFIS的学习算法
• 4.2 ANFIS在半导体生产线设备故障预测中的应用
• 4.2.1 ANFIS故障预测
• 4.2.2 ANFIS故障预测用于半导体生产线设备维护调度
• 4.3 仿真实例
• 4.4 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件