[发明专利]基于可变时间窗实施两级混合优化批处理调度的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及批处理生产过程调度的控制方法，尤其是指一种基于可变时间窗实施两级混合优化批处理调度的方法。

背景技术

在半导体芯片制造中，炉管区等批处理机调度是调度与控制中的一个典型的NP-hard问题，它制约着半导体制造系统的整体绩效，开展批处理机处的合理调度控制研究对改善半导体芯片生产线的性能具有重要意义。

目前，对于批处理生产过程调度，存在调度的精度和调度算法的运行时间矛盾，如启发式算法可解大规模NP-hard问题，能在合理时间内获得可行解，但解的精度有时很难达到要求；线性整数数学精确建模求解方法在求解大规模NP-hard问题，由于CPU运行时间限制，在一定限制时间得不到最优解；另外半导体行业的多重入特性进一步增加批处理生产过程调度的难度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于可变时间窗实施两级混合优化批处理调度的方法，克服了多重入半导体批处理机生产过程调度的要么精度低，要么调度算法的运行时间长等的不足，以及多重入特性增加调度难度的问题。

本发明具体解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于可变时间窗实施两级混合优化批处理调度的方法，利用复杂问题的分解法原则，即基于时间序列模型分解，分解成若干个连续的可变时间窗，基于滚动时域策略实时控制，在每个时间窗内以最小总的加权拖延时间为目标，实施两阶段混合优化控制。这里“时间窗”定义为相邻两次空闲可用批处理机的装载时间间隔为一个时间窗，因平行批处理机出现空闲时间不固定，导致被装载的时刻不固定，所以时间窗的长度不是定值，即是可变时间窗。第一阶段基于多规则组合自适应原理建立实时控制平台，采用可变时间窗下的滚动时域法获得被加工的工件批具体的工序加工时间、工序剩余时间、产品交货期，产品批的优先级以及按照一定的组批原则形成的批组合等实时参数，形成数据库链接到第二阶段；第二阶段基于松弛方法，建立松弛化的线性整数数学模型，通过.NET和ILOG CPLEX商业化软件联合引擎求解，实现获得批排序的优化顺序，并将结果反馈给第一阶段，以便第一阶段装载优先级最高的批到空闲可用的批处理机上。两个阶段分别解决批调度问题中如何组批和如何将所组批排序，多重入性质被考虑，通过可变时间窗下的滚动时域法，满足被加工的工件批的动态实时调度特性。

第一阶段可获得被加工的工件批具体的工序加工时间、工序剩余时间、产品交货期，产品批的优先级以及按照一定的组批原则形成的批组合等实时参数，形成数据库，提供给第二阶段进行求解，其循环执行的具体步骤：

步骤1，上一个空闲可用的批处理机刚被装载完毕，初始化时间窗，第一阶段策略开始运行；

步骤2，获取被调度批处理机运行状态，获取被调度批处理机前缓冲器里的工件数量和所属产品族信息；

步骤3，当有一台批处理机空闲可用，产生触发事件，该空闲可用批处理机处于等待，第一阶段的实时控制平台立即组批，输出当前被加工的工件批具体的工序加工时间、工序剩余时间、产品交货期，产品批的优先级，并建立数据库，提供给第二阶段；当第二阶段将所有待加工批中优先级最高的批反馈给第一阶段时，第一阶段将该批装载到等待的空闲可用批处理机上，一个时间窗调度完毕；

步骤4，终止条件是总计划生产过程调度周期完毕，如果满足终止条件，立即停止，否则迭代返回到步骤1。

建立松弛化的线性整数数学模型并求解具体步骤：

步骤1，建立外部编程语言.NET与ILOG CPLEX商业化软件的连接，在外部编程语言引入ILOG.CPLEX.dll和ILOG.Concert.dll两个空间；

步骤2，在最小总的加权拖延时间为目标下，建立基于松弛的线性混合整数数学模型：

目标