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五代液晶面板Array生产制造系统中的车辆调度问题研究

作　者: 吴晖
导　师: 金烨
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: TFT-LCD 阵列自动化搬送系统车辆调度仿真
分类号: U116
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

TFT-LCD的Array生产制造系统具有投资巨大、设备众多、布局复杂及高度不确定性等特性,与传统生产线有很大的区别,是最复杂的制造系统之一。由于高度的自动化,Array中的自动化搬运系统(Automated Material Handling Systems,简称AMHS)直接影响Array制造系统性能,而车辆调度又是自动化搬运系统最核心的问题,所以对该问题进行研究具有较大的实用价值和理论意义。鉴于此,本文针对第五代TFT-LCD的Array生产制造系统中的车辆调度问题进行相关的研究。首先,针对Array生产系统设备种类多、工艺过程及布局复杂等特性,采用面向对象的建模思想,建立了Array生产系统的仿真模型,并在仿真环境eM-Plant中实现。仿真模型由实体运行层、策略层及数据分析层三部分组成。该模型不仅实现了对复杂的Array生产系统的建模,进而对现有系统的仿真和分析,而且可以在此模型的基础上优化生产线布局及调度策略。其次,本文对目前Array生产制造系统广泛采用的OHS型中央搬运系统(Interbay)进行研究。在五代Array中央搬送系统组成及其控制系统的基础上,建立了OHS车辆调度问题的数学模型,提出面向总体搬运时间的DRWTT(Dispatching Rule for Waiting and Transport time)算法,并在仿真模型中给出了算法的实现和仿真结果。通过与遇到即服务(First Encountered Fist Serve,简称FEFS)和最长等待时间(Longest Waiting Time,简称LWT)策略相比较,DRWTT算法在平均等待搬运时间和平均工件搬运时间两方面的性能相比都有较大提高,即减少了总体搬运时间。同时,DRWTT在3σ搬运时间也有较大改善。最后,本文也对五代Array-Intrabay车辆调度问题进行了研究。在五代Array-Intrabay组成和控制系统基础上,建立Array-Intrabay车辆调度问题的数学模型,针对实际生产线中Intrabay车辆调度引起的在制品分布不均等问题,提出了面向瓶颈工序(Bottleneck Process Oriented,简称BPO)的车辆调度策略,并在仿真模型中给出了算法的实现和仿真结果。通过与固定端口服务(Fixed Position Sever,简称FPS)和最长等待时间LWT策略对比,BPO车辆调度策略在车辆搬运效率、在制品分布均匀性和产能方面性能相比都有较大提高,有利于均衡化生产和在制品管理。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 Array 生产制造系统概述  11-15
    1.2.1 Array 制造过程简述  11-13
    1.2.2 Array 生产线特点  13-15
  1.3 国内外研究现状  15-16
  1.4 本文研究的主要内容和技术路线  16-18
    1.4.1 本文研究的主要内容  16
    1.4.2 本文研究的技术路线  16-18
第二章 Array 生产制造系统建模、仿真与分析  18-45
  2.1 离散事件动态系统设计的方法  18-21
    2.1.1 离散事件系统描述  18-19
    2.1.2 生产线仿真模型设计的基本方法  19-20
    2.1.3 生产线仿真模型设计的一般步骤  20-21
  2.2 Array 生产制造系统  21-26
  2.3 Array 生产制造系统仿真模型的建立  26-38
    2.3.1 需求分析  26-27
    2.3.2 仿真模型总体架构  27-28
    2.3.3 基于eM-Plant 的仿真模型的构建  28-38
  2.4 模型仿真  38-45
    2.4.1 条件设置  38-39
    2.4.2 仿真结果  39-45
第三章五代 Array-Interbay 车辆调度问题研究  45-60
  3.1 Interbay 搬运系统  45-51
    3.1.1 常用车辆调度规则  45-46
    3.1.2 Array-Interbay 车辆调度问题现状  46-47
    3.1.3 Interbay 发展与控制系统  47-51
  3.2 Interbay 车辆调度问题数学模型的建立  51-55
    3.2.1 问题描述  51-52
    3.2.2 Array-Interbay 车辆调度问题数学模型  52-54
    3.2.3 面向总体搬运时间的DRWTT 算法实现  54-55
  3.3 仿真验证  55-60
    3.3.1 权衡量β和卸料口权重Ii 的确定  56-57
    3.3.2 条件设置  57-58
    3.3.3 仿真结果  58-60
第四章五代 Array-Intrabay 车辆调度问题研究  60-75
  4.1 Array-Intrabay 搬运系统  60-66
    4.1.1 Array-Intrabay 车辆调度问题现状  60-61
    4.1.2 Array-Intrabay 的发展  61-64
    4.1.3 五代Array-Intrabay 组成  64-65
    4.1.4 五代Array-Intrabay 控制系统  65-66
  4.2 五代 Array-Intrabay 车辆调度问题研究  66-72
    4.2.1 Array-Intrabay 车辆调度问题的数学模型  66-70
    4.2.2 面向瓶颈工序的车辆调度算法  70-72
  4.3 仿真验证  72-75
第五章总结与展望  75-77
  5.1 本文研究内容总结  75-76
  5.2 今后的发展方向  76-77
参考文献  77-80
附录一：TFT 制造工艺流程  80-81
附录二：设备失效与维修相关数据  81-82
附录三： DRWTT 与BPO 车辆调度算法源代码  82-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  86-89
上海交通大学学位论文答辩决议书  89

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