晶圓制造車間整體式自動化物料運輸系統(tǒng)調度方法研究.pdf

1、由于能夠有效地縮短物料的搬運時間，整體式的自動化物料運輸系統(tǒng)逐漸成為國內外晶圓代工企業(yè)的首選。但是，與分離式的自動化物料運輸系統(tǒng)相比，在整體式的自動化物料運輸系統(tǒng)中，需要同時調度的小車及搬運任務大量增加，小車的堵塞及沖突事件也更加頻繁，如何讓物料運輸系統(tǒng)高效的運行變得更加困難。因此，本課題以整體式的自動化物料運輸系統(tǒng)作為研究對象，希望通過深入研究整體式自動化物料運輸系統(tǒng)的調度方法，達到縮短晶圓的平均搬運時間和平均等待時間的目標。針對整體

2、式自動化物料運輸調度問題的特點，本文從運輸小車的派工及運輸路徑規(guī)劃兩個角度對整體式自動化物料運輸系統(tǒng)的調度問題展開研究，主要研究內容包括：
　　1）研究了運輸小車派工及運輸路徑規(guī)劃的兩階段調度方法。在第一階段，以運輸任務的搬運時間之和最小為目標，建立了運輸小車實時調度問題的數(shù)學模型，然后，基于改進匈牙利算法建立了一種新的運輸小車實時派工方法。在第二階段，針對運輸小車的運輸路徑規(guī)劃子問題，則以離線最短運輸路徑和實時交通信息為基礎，建

3、立運輸路徑動態(tài)規(guī)劃方法。
　　2）建立了運輸小車派工與路徑規(guī)劃的集成優(yōu)化模型。首先，以運輸小車的最大搬運時間最小為目標，建立小車派工與運輸路徑集成優(yōu)化的數(shù)學模型。其中，小車的派工模型是主模型，而小車的運輸路徑優(yōu)化模型是子模型。此外，通過分析自動化物料運輸系統(tǒng)中的運輸小車、晶圓卡和運輸順序等元素與并行機調度問題的機器、工件和加工順序等的等價關系，指出小車的派工模型具有非等效并行機的特點。然后，從時間和空間兩個維度對運輸小車的運輸路徑

4、進行描述，建立了描述小車運輸過程的時空網(wǎng)絡模型。
　　3）研究了小車派工與路徑規(guī)劃集成的物料運輸調度方法。結合運輸小車派工問題的特點，對蟻群優(yōu)化算法的搜索空間、信息素描述及搜索過程進行了針對性的設計，進而建立了基于蟻群優(yōu)化的運輸小車派工方法?；谥髂Ｐ偷那蠼饨Y果生成運輸小車的初始運輸路徑，然后，結合描述運輸過程的時空網(wǎng)絡模型檢測沖突的路段及時間點，最后通過迭代順序路徑生成啟發(fā)式規(guī)則建立最終的最優(yōu)運輸路徑。
　　同時，通過仿真

5、實驗對本文提出的模型和算法進行了驗證，并進一步研究了不同的路徑規(guī)劃方法與派工方法結合所構成的物料運輸調度方法的性能差異及適用范圍，并深入分析了導致這些差異性的原因。實驗結果表明，與文獻中的FEFS、LWT、RBD和HABOR等調度方法相比，本文提出的調度方法能夠更加有效地縮短晶圓的平均搬運時間和平均等待時間。最后，以上海某晶圓制造企業(yè)為案例背景，設計開發(fā)了晶圓制造車間的自動化物料運輸調度原型系統(tǒng)。根據(jù)調研和分析得到的系統(tǒng)需求，完成了原型