[发明专利]一种多层线路板的化学镀铜工艺过程的优化调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层线路板的化学镀铜工艺过程的优化调度方法，属于生产车间智能优化调度技术领域。

背景技术

印刷线路板（Printed Circuit Board，PCB）是电子元器件集成的载体，是电子产业最重要的部件之一。几乎每种电气设备，为了实现不同元器件之间的电气互连，都要使用印制板。在PCB的产品结构上，多层线路板占据了大部分的产值比例，多层线路板的制造能力，已成为衡量PCB行业技术水平的最重要标准。随着市场竞争的日趋激烈，如何有效地提高多层线路板生产过程中各环节的效率，是提高企业经济效益和市场竞争力的关键。

在PCB系统的制造过程中，化学镀铜工艺过程是其中最为关键的一环。化学镀铜工艺过程包括除油、水洗-1、酸浸、电镀铜和水洗-2共5个阶段，这5个阶段需要按上述顺序在不同工艺设备                                               ()上完成。在整个线路板的印制过程中，化学镀铜工艺过程占据主要时间。因此，对化学镀铜工艺过程进行合理的调度，是缩短生产周期，提高PCB系统产能的关键。在制造多层线路板过程中，待加工的板材每增加一层，就要经过化学镀铜工艺过程一次。具体来说，要印制多层的电路板，则该板材需要按相同顺序重复经过化学镀铜工艺过程中的5台工艺设备多次，方能完成加工。化学镀铜工艺过程的特点在于：每块线路版的层数不尽相同，线路板每增加一层就要按照的顺序加工一次，且每台机器上各块线路版的加工顺序相同。化学镀铜工艺过程属于一类复杂的可重入流水线生产过程，由于每台工艺设备上各块线路版的加工顺序相同，学术界定义这类流水线为可重入置换流水线(Reentrant Permutation Flow-shop，RPFS），业已证明两台机器以上RPFS调度问题属于NP难问题，即无法在多项式时间内求得其精确解。显然，机器数M=5的RPFS调度问题（即化学镀铜工艺过程调度问题），也属于NP难范畴。对该问题进行合理的调度，可明显提高PCB系统的生产效率。

由于多层线路板的化学镀铜工艺过程调度问题是NP难的，使得传统的数学规划方法只能求解小规模问题，而启发式构造性方法优化质量较差。因此，本发明设计一种基于差分进化算法的优化调度方法，可在较短时间内获得多层线路板的化学镀铜过程调度问题的优良解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在较短时间内获得多层线路板的化学镀铜工艺过程调度问题的优良解的问题，提供了一种多层线路板的化学镀铜工艺过程的优化调度方法。

本发明的技术方案是：一种多层线路板的化学镀铜工艺过程的优化调度方法，通过确定化学镀铜工艺过程的调度模型和优化目标，并使用基于差分进化算法的优化调度方法对优化目标进行优化；其中调度模型依据每块线路板在每台工艺设备上的加工完成时间来建立，同时优化目标为最小化最早完工时间C_max： 

式中：m表示镀铜工艺过程的5台工艺设备，SumR表示所有n个待加工线路板的层数之和，n表示待加工线路板的数量，是待加工的线路板工序排序，（j=1,…,SumR）表示排序π中第j个位置的线路板，表示线路板在中重复出现的次数，是线路板第次进入第k台工艺设备的加工时间，是线路板第次进入第k台工艺设备的完工时间，表示所有可行排序组成的集合；优化目标是在中找到一个最优排序，使得对应的最早完工时间C_max最小。

所述基于差分进化算法的优化调度方法的具体步骤如下：

A、编码方式：采用基于随机键编码方式对线路板工序排序进行实数编码，然后利用LOV规则建立实数编码和整数编码之间的一一映射关系，进而实现从实数编码向线路板工序排序的转换；

B、种群初始化：采用随机方法产生初始化种群，直至初始解的数量达到种群规模的要求，其中种群规模为M；

C、执行标准DE操作：对上一代种群顺序执行变异、交叉和选择操作，产生候选种群；

D、基于“Insert”的变异操作：依变异概率0.3对候选种群执行基于“Insert”的变异操作，得到变异后的候选种群；