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1、基于改進遺傳算法的集束型裝備調度研究摘要：考慮機械手在輸入裝載室、加工模塊和輸出裝載室三者間搬運時間和空載時間下，求解半導體制造中具有滯留時間約束的集束型裝備調度問題，提出基于機械手搬運作業(yè)順序編碼的改進遺傳算法，包括種群初始化、選擇操作、變異操作和適應度函數計算等。仿真實驗結果驗證了提出算法的有效性。中國8/vie 關鍵詞：遺傳算法；集束型裝備；半導體制造；滯留時間約束 中圖分類號：TP301文獻標識碼：A：1009-3044（2017）04-0263-02 ImprovedGeicAlgorithmforClusterTool
2、SchedulingProblem ZHOUYong-nan，LUOJun-yuan，LILin-ying ?。⊿choolofSofteamongtheloadlockandtheprocessingmodules，forclustertoolseconstraintsinsemiconductormanufactory，thispaperstudiedimprovedgeicalgorithmbasedonsingle-armrobotmovesequencecoding，includingpopulationinitializa
3、tion，selectionoperation，mutationoperationandfitnessfunctioncalculation.Experimentalexamplesshoiseffective. Key，ClusterTools，SemiconductorManufactory，ResidencyTimeConstraints 1概述 半??體制造集束型裝備是集成電路生產線上的常見裝備，由晶圓加工設備、物料搬運機械手和輸入裝載室組成。集成電路生產線對工藝和加工環(huán)境的嚴格要求，使得加工模塊間的晶圓搬運作業(yè)必須由計算
4、機控制的單臂或雙臂機械手來完成。與經典的流水車間調度問題相比，集束型裝備的調度問題不僅要合理地調度晶圓加工作業(yè)順序，還要有效地規(guī)劃機構手搬運作業(yè)順序，因此更加復雜[1，2]。本文該對這類調度問題，在考慮滯留時間約束的前提下，提出一種基于機械手搬運作業(yè)順序編碼的改進的遺傳算法。 2問題描述 圖1所示的集束型裝備包括三個部分：單晶圓加工模塊、單臂/雙臂機械手和輸入輸出裝載室。晶圓在加工過程中，首先依照預先制定的加工配方，晶圓從輸入裝載室進入；在經過激光或圖像定位后，進入加工模塊1，2，…，N完成加工；并在輸出裝載室冷卻后離開系統(tǒng)。集束型
5、裝備調度問題的特點可有如下描述：1）晶圓在各個加工模塊間沒有緩沖，晶圓在上一加工晶圓被搬離后才能完成加載；2）各加工模塊一次只能加工一片晶圓；3）晶圓在加工模塊的停留時間具有滯留時間約束；4）物料運輸模塊為單臂機械手，執(zhí)行晶圓的移動、空載、裝載和卸載任務?！ 【A的加工過程是批量的周期性過程，相鄰兩個晶圓進入系統(tǒng)的時間間隔稱為生產周期。其調度問題的目標是在滿足滯留時間約束的前提下，確定機械手在一個生產周期內的搬動作業(yè)順序，并使生產周期最小化。 3改進遺傳算法 遺傳算法是一類基于概率而面向全局優(yōu)化的隨機搜索算法，以生物進化為原型，具有
6、收斂速度快、計算時間少、魯棒性高等優(yōu)點[3]。雖然如此，由于無法全面地描述約束，遺傳算法在解決實際問題中還有很多局限性。本文針對這一局限性，結合求解問題的特殊性，對遺傳算法的編碼方式、初始種群產生方式和交叉變異操作進行改進。 3.1編碼和解碼 根據集束型裝備的特點，提出了一種基于機械手搬運作業(yè)順序的整數編碼。該編碼方式以有限的加工模塊數作為染色體搜索空間維度，縮小了問題的搜索空間。設[Y={y0，y1，…，yN}]為染色體，基因[yi]表示機械手在工位[i]執(zhí)行的搬運作業(yè)號[4，5]?！ θ旧w進行編碼后，要按照編碼規(guī)則將種群中的
7、每個染色體進行解碼，將染色體的基因信息再次解釋為機械手搬運作業(yè)信息。對于給定的一組機械手搬運作業(yè)順序，通過求解不等式即可獲知對應的調度方案，即求出最優(yōu)生產周期[T]以及調度方案。適應度函數定義為[Fit=s/T]，[s]為固定常數。 3.2交叉操作 交叉操作可以使群體中優(yōu)良個體的基因特性在一定程度上得以保持。集束型裝備調度問題要求生成的機械手作業(yè)排序不能有重復的作業(yè)，對此選擇了單點交叉、順序交叉、部分映射交叉和兩點交叉四種可行的交叉方法。通過分析和實驗確定最終的交叉方案為兩點交叉[6]?！ ?.3變異操作 變異可以使算法跳出局部最
8、優(yōu)值，在更廣的范圍內搜索全局值。反序變異操作在搜索空間中搜索到的領域聚集度較高，本算法采用反序變異操作?！ ?.4選擇操作 采用經典輪盤賭選擇方法能夠保證優(yōu)良基因得到延續(xù)，而且保證基因的多樣性。將種群中的
