可重入制造系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題仿真研究.pdf

1、可重入制造系統(tǒng)是以半導(dǎo)體晶圓制造過程為典型代表的第三類制造系統(tǒng)，具有高度可重入性、數(shù)百臺(tái)加工機(jī)器、上千道加工工序、大量不確定性約束條件、組批加工、多種產(chǎn)品類型和生產(chǎn)周期長等明顯區(qū)別于流水車間(Flow Shops)和作業(yè)車間(Job Shops)的特點(diǎn)。晶圓制造過程作為半導(dǎo)體制造業(yè)中資金投入最密集和技術(shù)復(fù)雜程度最高的前段工藝，從初期的訂單處理和資源配置到生產(chǎn)階段的物料規(guī)劃和設(shè)備調(diào)度都存在著既密切聯(lián)系又相互制約的決策和控制問題，這些決策和

2、控制問題又直接影響著半導(dǎo)體晶圓制造系統(tǒng)的整體性能。基于運(yùn)籌學(xué)的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)解析模型很難在短時(shí)間內(nèi)求得這些決策和控制問題的最優(yōu)解，而基于離散事件仿真和優(yōu)化算法的仿真優(yōu)化方法具有強(qiáng)大的建模能力和高級(jí)的智能算法，從而為解決可重入制造系統(tǒng)中的決策和控制問題提供了一種新思路。
　　本文以可重入制造系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題為研究對(duì)象，以增加系統(tǒng)平均產(chǎn)出量和減小系統(tǒng)平均生產(chǎn)周期為優(yōu)化目標(biāo)。綜合考慮每個(gè)工作站的調(diào)度規(guī)則、全局和瓶頸工作站固定在制品數(shù)對(duì)可重入

3、制造系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響，提出一種基于仿真優(yōu)化方法的多維組合策略(MCP)來求解可重入制造系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題。具體來說，主要研究內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面:
　　(1)可重入制造系統(tǒng)仿真優(yōu)化模型的構(gòu)建。選擇經(jīng)典的Intel Mini-Fab模型作為可重入制造系統(tǒng)性能優(yōu)化問題的仿真對(duì)象，基于ExtendSim仿真開發(fā)平臺(tái)構(gòu)建仿真優(yōu)化模型。以每個(gè)工作站的調(diào)度規(guī)則、全局和瓶頸工作站固定在制品數(shù)為仿真優(yōu)化模型的決策輸入自變量，以系統(tǒng)平均產(chǎn)出量最大

4、化同時(shí)保證瓶頸工作站維持較高設(shè)備利用率為仿真優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)。仿真優(yōu)化模型的構(gòu)建為可重入制造系統(tǒng)性能優(yōu)化問題的求解提供了模型基礎(chǔ)和技術(shù)保障。
　　(2)基于仿真優(yōu)化方法的多維組合策略實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。利用ExtendSim軟件中內(nèi)嵌遺傳算法的“Optimizer”控件設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化模型的優(yōu)化模塊，運(yùn)行仿真優(yōu)化程序后經(jīng)過遺傳算法的全局迭代搜索篩選出具有滿意系統(tǒng)性能表現(xiàn)的最佳多維組合策略。對(duì)于達(dá)到穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)，由Little定理可知最佳多維組合