[发明专利]交叉环单向循环搬运系统的调度方法

说明书

本发明涉及一种交叉环单向循环搬运系统的调度方法，属于柔性机器人制造单元调度技术领域。本发明交叉环单向循环搬包括以下步骤：小车在装载点装载货物后，第一圈按顺序调度算法在交叉环上运行；分配作业J_i至站点S_m(i)；从第二圈开始，货物由小车装载后送至处理站点S_u+1上处理，当第l(l≥2)圈循环时，第一辆小车V₁在处理站S_u上处理；后续装载着货物的小车按顺序调度算法依次顺序排列，排至处理站S_w上处理。与现有技术相比，本发明的交叉环单向循环搬运系统的调度方法在处理时间相同情况下，本发明交换顺序调度方法明显优于随机调度算法和顺序调度算法，不仅使单位时间搬运量增加，而且使整个搬运系统干涉时间降低，实现了提高系统效率的目的。

技术领域

本发明涉及一种调度方法，尤其是涉及一种交叉环单向循环搬运系统的调度方法，属于柔性机器人制造单元调度技术领域。

背景技术

半导体晶圆制造系统(Semiconductor Wafer Fabrication System，简称SWFS)是半导体制造过程中最为复杂和昂贵的环节，先进的SWFS生产调度技术对于半导体制造业所产生的经济效益尤为重要，一方面在制品水平每降低1％将减少数百万元的成本，另一方面制造周期每缩短1％将增加数千万元的产出。

在半导体晶圆制造系统中，为提高搬运效率、减少人工搬运等而应运而生的自动化物料搬运系统(Automated Material Handling System，简称AMHS)起着重要的作用。AMHS系统不仅可以有效地利用有限的洁净室生产空间，还可以提高生产设备的利用率，减少在制品量，并缩短周期时间等。

单环单向循环搬运系统不仅是半导体晶圆制造自动化物料搬运系统的典型和基本环节，而且是自动化集成系统中从装卸点到立体仓库出库点、入库点的重要衔接子系统，在工厂自动化集成系统中得到广泛运用，国外学者Sandor Markon和Hiroshi Kise等对其进行了许多理论研究，在这样的系统中，一系列小车沿着一个单环单向循环运行，装载货物送往路径上设置的处理站点，处理完毕后沿最短路径将货物送到卸货点。小车不断循环往复直到所有货物都被处理完成，由于车辆间不能超越，在处理站点作业时，后面的小车需要等待，所以这样的系统很难避免小车之间干涉情况的发生。

因此在单环单向搬运系统中增加了交叉环，在交叉汇合点处，后面的小车可以超越前面的小车行驶，这样可以有效避免小车间不必要的等待时间，为单环单向搬运系统提供捷径。这种循环系统对于车辆调度的优化、提高搬运效率、消除浪费、降低生产成本都有很好效果，而且对实现企业降低成、提高效率有着重要的意义。

但是交叉环单向循环搬运系统的复杂性，涉及到此系统的研究又相对比较少。国外学者Che-Fu Hsueh等对搬运系统路径的优化做了研究，曹平方等人用分支界定法对车辆路径问题进行算法优化。只是针对设施布局优化问题，Pierpaolo Caricato和MahdiHamzeei等对最优装卸货点的定位问题进行了研究；Ying-Chin Ho等人提出动态区域策略来优化AGV系统。对于半导体晶圆制造系统调度问题的研究，Wei Qin等提出了综合调度算法并结合遗传算法，增加了半导体晶圆的单位时间生产量并减少了处理循环时间；郑雯、周炳海等人为半导体晶圆制造系统中解决高空提升运输(OHT)防死锁问题，结合匈牙利算法提出了最优调度方法。廖伟志和刘晓斌等人结合Petri网模型和免疫算法来有效地实现柔性制造系统调度优化。但以上研究基本都针对柔性制造系统或单环系统运用人工智能方法来解决车辆路径及其调度问题，其计算时间长、回避了干涉问题且运用起来比较困难、复杂。

本专利申请从物料搬运系统的实际情况出发，着重研究交叉环单向循环搬运系统中小车间干涉及调度优化问题，为了增加系统单位时间搬运量，减少系统干涉时间，利用调度算法和数学建模等作为指导，对现有的调度算法进行分析，得到适合干涉情况下小车调度算法的最优化方法，调度算法方法简单易行，计算量小，为实际生产调度提供了理论指导。