CN103927689A - 一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法 - Google Patents

一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法 Download PDF

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Abstract

一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法，包括基于拉式规则的主调度控制方法、基于拉式规则的满批下的子调度控制方法和基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，在考虑不同设备机组之间存在产品最大停滞时间限制的现实要求，以保证批处理机的连续满批运行为拉动需求，拉动前道工件和重入工件的派工和组批，以重入工件在加工约束时间内是否达到满批为判断条件，调用基于拉式规则的满批下的子调度控制方法或基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法。该调度控制方法通过拉式规则实现不同设备机组之间良好协同制造，满足可重入型制造系统生产调度需求。本发明概念简单，实现方便，利于半导体芯片制造等可重入型制造行业推广。

Description

一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法
所属技术领域
本发明涉及可重入型制造系统的调度控制方法，尤其涉及一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法。
背景技术
可重入型制造系统是指未完成产品沿着生产线进行传送被加工时，有可能数次访问同一个设备机组，如半导体芯片制造系统。批处理机是指在不超过设备最大加工能力时，一次可以加工多个未完成产品的设备机组，如半导体芯片制造系统中，炉管区设备机组是批处理机。每次实际加工多个未完成产品的集合称为批。因批处理机的加工时间一般远大于非批处理机的加工时间，所以批处理机一般是可重入型制造系统的瓶颈机组。批处理机的调度控制方法研究既能提升可重入型制造系统的加工效率，又是制造业和学术界的研究热点之一。
目前，在可重入型制造系统中，对于批处理机调度控制，现有调度控制方法假设条件脱离现实要求，过于理想化；不同设备机组之间缺乏制造协同，批处理机满批运行规则简单，瓶颈机组利用效率不高。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种基于拉式规则的可重入型制造系统批处理机调度控制方法，克服了现有调度控制方法假设条件脱离现实要求的不足，以及克服了不同设备机组之间缺乏制造协同，批处理机满批运行规则简单的局限性。
本发明具体解决其技术问题所采用的技术解决方案是：
一种基于拉式规则的可重入型制造系统批处理机调度控制方法，研究对象模型包括批处理机，批处理机的前道工序设备机组和其他设备机组，其中批处理机的前道工序设备机组属于可重入型，被调度的产品属于多产品类型情形，不同产品动态到达，批处理机和其前道工序设备机组之间存在产品最大停滞时间限制的现实要求，以实现批处理机连续满批运行为目标，基于拉式规则协同重入工件和前道工件的组批和派工，包括基于拉式规则的主调度控制方法、基于拉式规则的满批下的子调度控制方法和基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法。在基于拉式规则的主调度控制方法程序中，根据重入工件在加工约束时间内是否达到满批情况，实施调用基于拉式规则的满批下的子调度控制方法或基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法。
上述可重入型制造系统批处理机调度控制方法中基于拉式规则的主调度控制方法，包括步骤如下：
步骤1，初始化数据，派工开始；
步骤2，计算研究对象模型中批处理机前道工序设备机组(设备机组一)和批处理机(设备机组二)中各个加工机台的完工时间；
步骤3，在考虑产品最大停滞时间限制的现实要求下，计算重入工件在设备机组一上最早加工时间，在考虑保证设备机组二能连续加工的拉动需求下，计算重入工件在设备机组一上最迟加工时间，构建重入工件的加工约束时间矩阵；
步骤4，基于拉式(Pull)规则，通过设备机组二中最早空闲可用机台拉动设备机组一的缓冲器(缓冲器一)中前道工件和重入工件的派工；
步骤5，计算当设备机组二中最早空闲可用机台在可以派工时，缓冲器(缓冲器二)中工件是否达到满批可用产品类型，如果达到满批可用产品类型，那么调用“基于拉式规则的满批下的子调度控制方法”，否则调用“基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法”；
步骤6，“基于拉式规则的满批下的子调度控制方法”或“基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法”执行完毕，执行重入工件向设备机组一中空闲可用机台派工；
步骤7，判断设备机组一中是否可以派工前道工件，在能够设备机组二保证连续加工下，如果设备机组一的空闲可用时间不小于前道工件的加工时间，那么执行前道工件向设备机组一中空闲可用机台派工，否则前道工件不被派工；
步骤8，设备机组二中所计算的最早空闲可用机台等待派工，从缓冲器二中选取符合条件的组批向其派工；
步骤9，判断是否达到终止条件，如果条件满足，那么整个调度控制方法结束，否则更新设备机组一和设备机组二工作状态并跳转到步骤2。
上述可重入型制造系统批处理机调度控制方法中基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，包括步骤如下：
步骤1，对重入工件中d个满批按到达满批的时间先后进行排序；
步骤2，记录设备机组一中最早完工机台的完工时间t1 g *；
步骤3，记录d个满批中第1满批(i＝1)的时间t1；
步骤4，如果t1 g *和ti中较大值满足第i个满批中工件的加工约束时间，那么记录第i个满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则令i＝i+1；
步骤5，如果i>d，那么记录第1个满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则记录满批中第i满批的时间ti，跳转至步骤4。
上述可重入型制造系统批处理机调度控制方法中基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，包括步骤如下：
步骤1，记录缓冲器一中重入工件中各产品工件的动态到达时间点；
步骤2，构建重入工件凑满批对，并计算该满批对的等待成本Cf，共r对凑满批按等待成本非减排序；记录第f对凑满批的重入工件所对应的时间点tf；
步骤3，记录设备机组一中最早完工机台的完工时间t1 g *；
步骤4，记录r对凑满批中第1对凑满批(f＝1)的所对应的时间点t1；
步骤5，如果t1 g*和tf中较大值满足第i个中工件的加工约束时间，那么记录第f对凑满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，否则令f＝f+1；
步骤6，如果f>r，那么记录第1对凑满批工件等待被派工，跳出基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，否则记录第f对凑满批的所对应的时间点tf，跳转至步骤5。
本发明的有益效果是，采用一种基于拉式规则的可重入型制造系统批处理机调度控制方法，考虑不同设备机组之间存在产品最大停滞时间限制的现实要求，符合生产现场实际状况；从批处理机的连续满批运行需求开始，向前拉动工件在其他设备机组和自身设备机组上的生产派工，通过基于拉式规则的主调度控制方法、基于拉式规则的满批下的子调度控制方法和基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，实现不同设备机组之间良好协同制造，满足可重入型制造系统生产调度需求；它概念简单，实现方便。
附图说明
图1为本发明可重入型制造系统的典型研究模型图；
图中，1.输入，2.缓冲器一，3.设备机组一，4.缓冲器二，5.设备机组二，6.输出，7.其他设备机组，8.前道工件，9.重入工件，10.缓冲器三，11.缓冲器四；
图2为本发明基于拉式规则的主调度控制方法流程图；
图3为本发明基于拉式规则的满批下的子调度控制方法流程图；
图4为本发明基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步地说明：
参考图1，具有可重入型制造系统的典型研究模型图，包括，输入1，缓冲器一2，设备机组一3，缓冲器二4，设备机组二5，输出6，其他设备机组7，前道工件8，重入工件9，缓冲器三10和缓冲器四11。产品加工流向：输入1→进入缓冲器一2→前道工件8→设备机组一3→缓冲器三10→其他设备机组7→缓冲器四11→重入工件9→设备机组一3→缓冲器二4→设备机组二5→输出6。其中，设备机组一3是重入型设备机组，是设备机组二5和其他设备机组7的前道工序的设备机组，可加工重入工件9和前道工件8；设备机组二5是的批处理机。设备机组一3和设备机组二5之间存在满足现实情况的最大停滞等待时间限制。当某个产品或产品批被加工时，该产品或产品批不允许被停止、更换或增加工件，即抢占不允许。
参考图2，基于拉式规则的主调度控制方法流程图，具体实施步骤如下：
步骤1，初始化数据，派工开始；
步骤2，计算研究对象模型中设备机组一3(批处理机前道工序设备机组)和设备机组二5(批处理机)中各个加工机台的完工时间；
步骤3，在考虑产品最大停滞时间限制的现实要求下，计算重入工件9在设备机组一3上最早加工时间，在考虑保证设备机组二5能连续加工的拉动需求下，计算重入工件9在设备机组一3上最迟加工时间，构建重入工件9的加工约束时间矩阵；
步骤4，基于拉式(Pull)规则，通过设备机组二5中最早空闲可用机台拉动设备机组一3的缓冲器一2中前道工件8和重入工件9的派工；
步骤5，计算当设备机组二5中最早空闲可用机台在可以派工时，缓冲器二4中工件是否达到满批可用产品类型，如果达到满批可用产品类型，那么调用“基于拉式规则的满批下的子调度控制方法”，否则调用“基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法”；
步骤6，“基于拉式规则的满批下的子调度控制方法”或“基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法”执行完毕，执行重入工件9向设备机组一3中空闲可用机台派工；
步骤7，判断设备机组一3中是否可以派工前道工件8，在能够设备机组二5保证连续加工下，如果设备机组一3的空闲可用时间不小于前道工件8的加工时间，那么执行前道工件8向设备机组一3中空闲可用机台派工，否则前道工件8不被派工；
步骤8，设备机组二5中所计算的最早空闲可用机台等待派工，从缓冲器二4中选取符合条件的组批向其派工；
步骤9，判断是否达到终止条件，如果条件满足，那么整个调度控制方法结束，否则更新设备机组一3和设备机组二5工作状态并跳转到步骤2。
参考图3，基于拉式规则的满批下的子调度控制方法流程图，具体实施步骤如下：
步骤1，对重入工件9中d个满批按到达满批的时间先后进行排序；
步骤2，记录设备机组一3中最早完工机台的完工时间t1 g *；
步骤3，记录d个满批中第1满批(i＝1)的时间t1；
步骤4，如果t1 g *和ti中较大值满足第i个满批中工件的加工约束时间，那么记录第i个满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则令i＝i+1；
步骤5，如果i>d，那么记录第1个满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则记录满批中第i满批的时间ti，跳转至步骤4。
参考图4，基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法流程图，具体实施步骤如下：
步骤1，记录缓冲器一2中重入工件9中各产品工件的动态到达时间点；
步骤2，构建重入工件凑满批对，并计算该满批对的等待成本Cf，共r对凑满批按等待成本非减排序；记录第f对凑满批的重入工件所对应的时间点tf；
步骤3，记录设备机组一3中最早完工机台的完工时间t1 g *；
步骤4，记录r对凑满批中第1对凑满批(f＝1)的所对应的时间点t1；
步骤5，如果t1 g*和tf中较大值满足第i个中工件的加工约束时间，那么记录第f对凑满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，否则令f＝f+1；
步骤6，如果f>r，那么记录第1对凑满批工件等待被派工，跳出基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，否则记录第f对凑满批的所对应的时间点tf，跳转至步骤5。

Claims (4)

1.一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法，包括基于拉式规则的主调度控制方法、基于拉式规则的满批下的子调度控制方法和基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，其特征在于，在基于拉式规则的主调度控制方法程序中，根据重入工件在加工约束时间内是否达到满批情况，实施调用基于拉式规则的满批下的子调度控制方法或基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法。
2.根据权利要求1所述的一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法，其特征在于，所述基于拉式规则的主调度控制方法，具体实施步骤如下：
步骤1，初始化数据，派工开始；
步骤2，计算研究对象模型中设备机组一(3)和设备机组二(5)中各个加工机台的完工时间；
步骤3，在考虑产品最大停滞时间限制的现实要求下，计算重入工件(9)在设备机组一(3)上最早加工时间，在考虑保证设备机组二(5)能连续加工的拉动需求下，计算重入工件(9)在设备机组一(3)上最迟加工时间，构建重入工件(9)的加工约束时间矩阵；
步骤4，基于拉式规则，通过设备机组二(5)中最早空闲可用机台拉动设备机组一(3)的缓冲器一(2)中前道工件(8)和重入工件(9)的派工；
步骤5，计算当设备机组二(5)中最早空闲可用机台在可以派工时，缓冲器二(4)中工件是否达到满批可用产品类型，如果达到满批可用产品类型，那么调用“基于拉式规则的满批下的子调度控制方法”，否则调用“基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法”；
步骤6，“基于拉式规则的满批下的子调度控制方法”或“基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法”执行完毕，执行重入工件(9)向设备机组一(3)中空闲可用机台派工；
步骤7，判断设备机组一(3)中是否可以派工前道工件(8)，在能够设备机组二(5)保证连续加工下，如果设备机组一(3)的空闲可用时间不小于前道工件(8)的加工时间，那么执行前道工件(8)向设备机组一(3)中空闲可用机台派工，否则前道工件(8)不被派工；
步骤8，设备机组二(5)中所计算的最早空闲可用机台等待派工，从缓冲器二(4)中选取符合条件的组批向其派工；
步骤9，判断是否达到终止条件，如果条件满足，那么整个调度控制方法结束，否则更新设备机组一(3)和设备机组二(5)工作状态并跳转到步骤2。
3.根据权利要求1所述的一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法，其特征在于，所述基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，具体实施步骤如下：
步骤1，对重入工件(9)中d个满批按到达满批的时间先后进行排序；
步骤2，记录设备机组一(3)中最早完工机台的完工时间t1 g*；
步骤3，记录d个满批中第1满批(i＝1)的时间t1；
步骤4，如果t1 g*和ti中较大值满足第i个满批中工件的加工约束时间，那么记录第i个满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则令i＝i+1；
步骤5，如果i>d，那么记录第1个满批中工件等待被派工，跳出基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则记录满批中第i满批的时间ti，跳转至步骤4。
4.根据权利要求1所述的一种可重入型制造系统批处理机调度控制方法，其特征在于，所述基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，具体实施步骤如下：
步骤1，记录缓冲器一(2)中重入工件(9)中各产品工件的动态到达时间点；
步骤2，构建重入工件凑满批对，并计算该满批对的等待成本Cf，共r对凑满批按等待成本非减排序；记录第f对凑满批的重入工件所对应的时间点tf；
步骤3，记录设备机组一(3)中最早完工机台的完工时间t1 g *；
步骤4，记录r对凑满批中第1对凑满批(f＝1)的所对应的时间点t1；
步骤5，如果t1 g *和tf中较大值满足第i个中工件的加工约束时间，那么记录第f对凑满批中工件等待被派工，跳出非基于拉式规则的满批下的子调度控制方法，否则令f＝f+1；
步骤6，如果f>r，那么记录第1对凑满批工件等待被派工，跳出基于拉式规则的非满批下的子调度控制方法，否则记录第f对凑满批的所对应的时间点tf，跳转至步骤5。
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