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编辑推荐

　　长期以来，调度问题一直是学术界与应用界的研究热点之一，而制造系统调度毫无疑问是众多调度问题中受关注多、研究时间长的一类问题。
　　本书将20年来国内外制造系统调度领域相关研究成果的总结和作者多年在制造系统调度特别是半导体制造系统智能调度领域的研究与应用成果的经验积累相结合，对复杂的半导体制造系统智能调度问题从理论到方法再到应用，全方位地进行了系统化论述。本书以半导体制造系统为研究对象，在全面分析其调度特点的基础上，详细解剖、分析半导体制造系统各类调度问题，运用智能化方法设计了相应的求解方案，并通过实例给出了各类调度问题智能化解决方案的实际使用方法。
　　与本书内容相关的研究工作得到了国家自然科学基金重点项目（批准号：61034004）、国家自然科学基金项目（批准号：51475334，61273046）、国家自然科学基金青年科学基金项目（批准号：50905129）以及同济大学青年英才计划项目（0800219252）的资助。

内容简介

　　《半导体制造系统智能调度》以半导体制造系统为研究对象，在全面分析其调度特点的基础上，详细解剖、分析半导体制造系统各类调度问题，运用智能化方法设计了相应的求解方案，并通过实例给出了各类调度问题智能化解决方案的实际使用方法。本书在认真总结国内外多年的半导体制造系统智能调度研究成果的基础上，结合作者多年在制造系统智能调度，特别是半导体制造系统智能调度领域的研究与应用成果，对复杂的半导体制造系统智能调度问题从理论到方法再到应用进行了全方位、系统化的论述。
　　《半导体制造系统智能调度》可供从事半导体制造系统计划、调度和优化等相关领域研究工作的科研人员，自动控制、工业工程等专业研究生和教师，制造管理及微电子制造行业生产管理或工程技术人员等阅读和参考。

作者简介

　　吴启迪，同济大学电子与信息工程学院教授、博士生导师，国务院学位委员会委员，中国工程教育认证协会理事长，上海系统仿真学会理事长，中国自动化学会特聘顾问，上海市信息化专家委员会主任，清华大学工程教育研究中心主任，IEEE高级会员。教育部原副部长，同济大学原校长。长期从事控制理论、控制工程与管理工程专业的教学、科研和管理工作。先后主持完成了国家、省部级科研项目30余项。出版专著10余部，发表学术论文200余篇。曾获国家科技进步二等奖（2005年和2007年），国家教育部科技进步一等奖（2004年和2006年），上海市技术发明一等奖（2012年），国家教学成果奖二等奖（2005年和2007年），中国高校科技进步奖，上海市科技进步奖，上海市教育成果奖等科研奖项20余项。先后获得“上海市三八红旗手”，“优秀留学回国人员”，“全国十大女杰”，“全国三八红旗手”，“新中国成立以来上海百位优秀女教师”等多项荣誉称号。

目录

第1章概述1
1.1半导体制造过程1
1.2半导体生产线运作总体框架7
1.2.1物理系统7
1.2.2信息系统10
1.3半导体生产线调度11
1.3.1调度特点11
1.3.2调度类型与调度方法13
1.3.3评价指标16
1.4半导体制造系统调度体系结构18
1.4.1组件化可重构半导体生产线调度体系结构19
1.4.2半导体生产线调度仿真系统通用结构模型21
1.4.3基于数据的动态建模方法23
1.4.4组件化半导体生产线调度仿真系统24
1.5小结27
第2章智能化调度方法28
2.1计算智能简介28
2.1.1计算智能起源28
2.1.2计算智能的分类及特点29
2.2遗传算法30
2.2.1遗传算法简介30
2.2.2遗传算法求解流程31
2.2.3基于遗传算法的单机调度问题求解35
2.3免疫算法36
2.3.1免疫算法简介37
2.3.2免疫算法基本流程38
2.3.3基于免疫算法的多目标柔性作业车间调度问题求解39
2.4分布估计算法41
2.4.1分布估计算法简介41
2.4.2分布估计算法基本流程43
2.4.3基于分布估计算法的流水车间调度44
2.5蚁群优化算法46
2.5.1蚁群优化算法简介46
2.5.2蚁群优化算法模型及基本流程47
2.5.3基于蚁群优化算法的作业车间调度问题求解48
2.6Memetic算法50
2.6.1Memetic算法简介50
2.6.2Memetic算法求解流程50
2.6.3基于Memetic算法的车间动态调度问题求解55
2.7小结57
第3章智能化投料控制策略58
3.1概述58
3.1.1常用投料控制策略59
3.1.2改进的投料控制策略65
3.2混合智能优化投料控制策略66
3.2.1基于混合智能算法的投料控制68
3.2.2混合智能算法运行效果及性能分析73
3.3基于Memetic算法的投料控制策略77
3.3.1Memetic算法及SBOI平台介绍77
3.3.2基于SBOI平台的投料控制实例79
3.4小结87
第4章瓶颈设备智能化调度89
4.1约束理论89
4.1.1TOC的原理90
4.1.2TOC对生产系统的计划与控制步骤92
4.1.3TOC在生产计划与管理方面的优势95
4.2瓶颈设备识别方法96
4.2.1瓶颈设备定义97
4.2.2瓶颈设备定量识别算法99
4.2.3瓶颈设备辨识算法100
4.2.4瓶颈设备管理101
4.3基于GA的瓶颈设备调度方法102
4.3.1遗传算法的应用102
4.3.2基于GA的瓶颈设备调度验证107
4.4基于ACO的瓶颈设备调度方法112
4.4.1概述112
4.4.2Mini Fab半导体生产线调度问题113
4.4.3基于ACO算法的瓶颈区排程方法114
4.5小结120
第5章批加工设备智能调度121
5.1概述121
5.2批加工设备调度描述122
5.2.1单台批加工设备调度122
5.2.2并行批加工设备调度125
5.2.3带有批加工设备的半导体生产线动态调度128
5.3基于ACO的批加工设备调度方法133
5.3.1概述133
5.3.2问题假设134
5.3.3基于ACO的半导体生产线批加工区调度方法135
5.4基于柔性ACO的批加工设备调度方法143
5.4.1柔性蚁群算法143
5.4.2需求分析148
5.4.3算法设计149
5.4.4算法实现149
5.5基于ACO ICSA的批加工设备调度151
5.5.1免疫克隆选择算法151
5.5.2基于ACO ICSA融合算法的单台批加工设备调度研究152
5.6小结159
第6章半导体生产线智能化调度方法161
6.1概述161
6.2基于ACO的单瓶颈半导体生产线调度方法164
6.2.1调度模型164
6.2.2基于蚁群算法的一体化调度165
6.2.3仿真分析171
6.3基于Multi ACO的多瓶颈半导体生产线调度方法174
6.3.1概述174
6.3.2Mini Fab半导体生产线调度问题175
6.3.3基于Multi ACO的多瓶颈加工区排程方法176
6.4基于ACO ICSA的多瓶颈半导体生产线调度方法181
6.4.1概述181
6.4.2Mini Fab半导体生产线调度问题181
6.4.3基于ACO ICSA的瓶颈区排程方法182
6.5小结186
附录A专业词语汇总表187附录B模型介绍191B.1HP24模型介绍191
B.2Mini Fab模型介绍193
B.3某6寸生产线简化模型介绍194
参考文献196

前言/序言

　　调度是一个相当普遍的问题，其本质是通过对有限资源的合理配置，寻求系统目标的最大化。由于资源（包括物质资源、时间资源）限制与目标（如产量、效率、速度等）追求之间存在着广泛且多样的客观矛盾，因此，长期以来，调度问题一直是学术界与应用界的研究热点之一。
　　尽管调度问题的实际表象有多种，如生产系统调度、交通运输调度、人员时间调度、项目进度调度等，但制造系统调度毫无疑问是众多调度问题中受关注最多、研究时间最长的一类问题。制造系统调度是企业生产活动组织和管理的中心，是提高企业综合效益的有效途径。它对提高企业生产管理水平、节省成本、改进服务质量、提高企业竞争力、快速收回投资以及获得更高的经济效益有着十分重要的意义。借助于先进的生产计划与调度方法，可以在不增加或少增加投入的基础上使企业提高产出，获得更大的利润及投资回报率。
　　自1954年约翰森发表了第一篇关于生产调度的经典论文以来，制造系统的调度问题经历了单机调度、多机调度、流水车间（Flow Shop）调度、作业车间（Job Shop）调度、柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）调度等由简单到复杂的发展过程。其间，大量相关研究工作及成果的积累也进一步奠定了制造系统调度在调度研究领域中举足轻重的地位。如果说调度领域内许多早期的工作是在制造业的推动下发展起来的，那么不断产生于制造业的实际问题还在进一步为调度的研究与发展提出新的挑战。随着经典调度问题的四个基本假设（即单件加工方式、确定性、可运算性和单目标性）不断被突破，关于调度的研究重心已逐渐由经典调度问题移向新型调度问题。本书要重点讨论的半导体制造系统智能调度就属于这一类新型调度问题。
　　关于半导体制造系统的调度问题，作者早在十年前就有所关注，当时基于已有的对柔性制造系统（FMS）、离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System，DEDS）和Petri网等方面的研究基础，开始有意识地对这一领域的问题与现状加以跟踪了解和展开初步研究，并出版了《半导体制造系统调度》专著。最近几年，随着作者及所带领的研究团队的科研工作的逐步深入，以及计算智能理论的不断发展，对以半导体制造行业为典型代表的一类具有多重入特征的复杂制造过程的智能优化调度问题的研究进一步得以系统性地展开。不仅对该领域的理论、方法，特别是一些先进的智能化方法的研究内容与成果有了充分的调研和认识，还积累了一定的研究成果，并与典型半导体制造企业合作，在相关研究成果的应用实施方面进行了有益的探索尝试。本书就是在这些工作和成果的基础上撰写而成的。
　　本书将近20年来国内外的相关研究成果的总结和作者多年在制造系统调度特别是半导体制造系统智能调度领域的研究与应用成果的经验积累相结合，尝试对复杂的半导体制造系统智能调度问题从理论到方法再到应用，全方位地进行系统化论述。全书分为6章。
　　第1章是概述，主要介绍半导体制造过程、半导体生产线运作总体框架、半导体生产线调度以及半导体制造系统调度体系结构；第2章介绍智能化调度方法，主要包括遗传算法、免疫算法、分布式估计算法、蚁群算法和Memetic算法；第3章介绍智能化投料控制策略，着重论述混合智能优化投料控制策略和基于Memetic算法的投料控制策略；第4章论述瓶颈设备智能化调度，首先介绍约束理论和瓶颈设备识别等一些基本理论与方法，随后着重介绍基于GA的瓶颈设备调度方法和基于ACO的瓶颈设备调度方法；第5章是围绕批加工设备智能调度来展开的，重点介绍基于ACO的批加工设备调度方法、基于柔性ACO的批加工设备调度方法以及基于ACO ICSA的批加工设备调度方法；第6章紧扣本书主题，介绍半导体生产线智能化调度方法，依次对基于ACO的单瓶颈半导体生产线调度方法、基于Multi�睞CO的多瓶颈半导体生产线调度方法以及基于ACO�睮CSA的多瓶颈半导体生产线调度方法展开介绍。
　　本书面向从事半导体制造系统计划、调度和优化等相关领域研究工作的科研人员，自动控制、工业工程等专业大专院校研究生和教师，制造管理及微电子制造行业生产管理或工程技术人员等，力求在半导体制造系统及其智能调度的理论、方法、技术及应用案例等方面为读者提供有价值的参考和辅助。为方便读者阅读，本书在编排方面，为每一章的章首都配加了简短的前言，并在书末汇总了英文缩略语的全称及解释。为了方便读者能够有针对性地进一步参考查阅，将本书的参考文献列于书末。在此向有关专家学者们表示感谢。
　　与本书内容相关的研究工作得到了国家自然科学基金重点项目（批准号： 61034004）、国家自然科学基金项目（批准号：51475334，61273046）、国家自然科学基金青年科学基金项目（批准号：50905129）以及同济大学青年英才计划项目（0800219252）的资助。在本书的编写过程中，倪嘉呈、许佳、孔维畅、李云峰、孙紫瑾、陈隆、徐辉等研究生参与了部分工作，在此作者谨向他们表示感谢。另外还要特别感谢清华大学出版社对本专著的大力支持，以及清华大学出版社张民老师等在书稿编辑出版过程中所给予的宝贵建议和付出的辛勤劳动。
　　半导体制造系统智能调度是具有NP特征的调度问题中的一类高度复杂而具挑战性的课题，随着国际上对这一类问题研究的不断深入，也应我国半导体制造产业的兴起与迅速发展的需要，有关的研究还在不断发展和完善之中，本书仅为作者近年来学习和研究的一个阶段性总结，其中难免会有不当甚至错误之处，敬请读者批评指正。
　　作者2015年1月

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