基于Petri网与免疫算法的半导体生产线建模与优化调度

摘要

半导体制造过程是世界上最复杂的制造过程之一，具有可重入、大规模、混合加工方式、多产品、不确定性等特点，这给建模和调度带来了很大的困难。本文主要探索半导体制造过程新的建模方法以及解决调度难题的新途径。 针对半导体生产线调度复杂、难以优化的问题，本文提出了一种基于层次有色赋时Petri网技术和免疫算法相结合的优化调度方法。该方法利用层次化的方法结合自顶向下建模方法对半导体生产线进行模块化建模，模型不仅能够反映生产线的待加工产品的多条加工路径及其资源约束，还可以对系统的设备维护、各种优先级等特性进行描述，得到对生产系统更完善更精确的刻画。在模型运行之前，随机生成免疫算法种群，其中免疫算法编码中同时考虑工件选设备规则、批加工调度规则和单件加工设备规则等因素得到更加有效的调度规则集，提高了模型的优化程度。模型根据染色体编码中对应的规则进行调度，通过仿真得到优化的规则组合。在此基础上，对实际半导体生产线的不同调度方案分别进行了仿真，并把仿真结果进行了比较，从而验证了建模方法的正确性及调度策略的有效性。

目录

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第1章绪论

1.1半导体生产线简介

1.2论文背景及研究意义

1.3论文结构安排

第2章半导体生产线调度

2.1半导体生产线建模

2.2半导体生产线调度

2.3半导生产线的性能指标

2.4小结

第3章Petri网与半导体生产线建模

3.1 Petri网理论基础

3.1.1 Petri网的基本定义

3.1.2 Petri网的运行规则

3.1.3 Petri网的扩充

3.2基于层次有色赋时Petri网的半导体生产线建模

3.2.1层次有色赋时Petri网

3.2.2 Petri网对重入问题的描述

3.2.3 Petri网对设备故障的描述

3.2.4 Petri网对紧急工件的描述

3.3半导体生产线Petri网建模

3.3.1路径调度模型

3.3.2设备组调度模型

3.3.3设备调度模型

3.4小结

第4章基于Petri网模型的半导体生产线调度算法研究

4.1基于遗传算法的调度

4.1.1遗传算法没计

4.1.2实例验证

4.2基于免疫算法的调度

4.2.1免疫算法概述

4.2.2免疫算法基本操作

4.2.3基于免疫算法的半导体生产线优化调度

4.2.4实例验证

4.3小结

第5章实例仿真与分析

5.1半导体制造系统生产线概况

5.2仿真平台设计

5.2.1系统开发环境

5.2.2功能模块设计

5.3.仿真结果与分析

5.4小结

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果