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炉管区批调度(Batch Scheduling)是复杂多重入的半导体晶圆制造系统车间层调度与控制研究的一个热点。本文结合国内外已有的研究成果,针对炉管区批处理过程的动态调度问题进行了系统和深入的研究。本文所做的主要工作为:(1)以炉管区为研究对象,应用递阶的面向对象的混合Petri网(Object-oriented Hybrid Petri Nets ,OHPNs)建模方法,将炉管区分为物理对象层、制造单元层、生产区层三层结构,采用面向对象的方法对制造资源与设备进行混合Petri网的物理对象建模;然后按照生产区内各制造单元中的设备与资源配置构建制造单元的OHPNs子网模型;进而将这些制造单元子网按照一定工艺流程要求关联,构建了整个炉管区完整的OHPNs模型。(2)在此基础上,提出基于OHPNs模型的炉管区动态调度体系,由炉管区的OHPNs模型仿真器、控制器、调度规则库、数据库系统等组成。控制器监测炉管区内外部的实时变化,反馈至数据库系统。延迟时间高于预定值时,OHPNs仿真器触发动态重调度,调用动态调度算法,依据当前的系统特征生成新的调度。(3)针对基于Petri网的单台炉管调度问题,提出了以加权E/T值(Earliness/Tardiness)最小化为优化目标的加权成本率启发式算法WCRH(Weighted Cost Rate Heuristic)。应用于基于Petri网的炉管区动态调度体系,仿真结果证明单机的动态调度体系在延迟发生时能够及时调整调度方案,降低加权E/T值。(4)针对基于Petri网的非等效平行机调度问题,提出了基于PSO(Particle Swarm Optimization,微粒群算法)-WCRH算法的双层调度算法。大量实验表明,在不同的延迟几率下,基于双层调度算法的Petri网动态调度仍能够有效地保障交货期这一重要指标。