本書包括3篇內容，第1篇可重構體係篇，針對複雜製造係統的生產計畫與調度整體需求與特點，構建具有可重構能力的生產計畫與調度體係結構，並討論體係結構的可重構特性以及體係的重構過程和方法。第2篇可重構單元篇，在複雜製造係統生產計畫與調度體係的整體框架下，分別討論體係結構中的四個核心單元，即中期生產計畫單元、短期生產計畫單元、實時調度單元和重調度單元。第3篇可重構實施篇，首先給齣瞭實施本書體係結構設計的可重構計畫與調度體係原型係統的實現，然後應用此原型係統，結閤案例對單元級和係統級的體係結構重構過程加以分析說明。
本書麵嚮從事複雜製造係統計畫、調度和最佳化等相關領域研究工作的科學研究人員，微電子等複雜製造產業的生產管理或工程技術人員，也可作為係統工程、工業工程、自動化、機械工程等科係大學研究生和教師的學習用書。
圖書描述
動態復雜係統的多維優化與控製：麵嚮敏捷製造與智能運營的新範式 圖書簡介 本書深入探討瞭在高度動態、不確定性強烈的復雜係統（如尖端製造業、智慧物流網絡、大型基礎設施管理等）背景下，如何構建一套全麵、靈活且高效的決策支持框架。不同於傳統側重於靜態最優解的規劃方法，本書聚焦於“多維協同優化”與“實時自適應控製”的融閤，旨在為係統設計者、管理者和決策者提供一套麵嚮未來的、可應對高波動性和突發事件的理論基礎與實用工具集。 本書的核心思想是：復雜係統不再是簡單的綫性疊加，而是由大量異構組件通過復雜的依賴關係耦閤而成的湧現體。因此，對係統的有效管理必須超越單一維度的效率考量，轉嚮魯棒性、敏捷性、可持續性的綜閤評價體係。 --- 第一部分：復雜係統建模與多尺度錶徵 本部分旨在為理解和分析復雜係統奠定堅實的數學與工程基礎。我們首先審視瞭傳統建模方法的局限性，尤其是在處理非綫性和時變特性方麵的不足。 1. 復雜係統拓撲與網絡理論的深化應用： 本書引入瞭高級圖論工具，如動態隨機圖、加權多層網絡模型，來精確描述係統組件間的相互作用。我們詳細分析瞭關鍵節點的識彆方法（如基於信息熵流、Katz中心性等指標），以及網絡結構對係統整體脆弱性和傳播效應的影響。重點闡述瞭如何將物理實體（如機床、傳感器、物料）映射到抽象的係統圖中，並賦予其動態屬性參數。 2. 異構數據融閤與狀態空間重構： 在現代復雜係統中，信息來源高度異構（IoT傳感器數據、曆史生産記錄、環境參數、財務指標等）。本章介紹瞭一係列先進的數據驅動建模技術，包括高階張量分解（Tensor Decomposition）用於捕捉多維關聯，以及基於貝葉斯網絡和隱馬爾可夫模型（HMMs）的集成框架，以實現對係統“隱藏狀態”的有效估計和預測。我們特彆關注時間序列的非平穩性處理和缺失數據的智能插補策略。 3. 動態約束的非綫性描述： 區彆於傳統綫性規劃，本書采用微分對（Differential Forms）和Hamiltonian力學原理來描述受時間、資源、物理定律嚴格限製的動態過程。這使得我們能夠更精確地建模那些包含滯後效應、飽和效應和反饋耦閤的非綫性約束條件。 --- 第二部分：魯棒性與敏捷性驅動的優化理論 本部分是本書的核心，著力於從“尋求一個最優解”轉嚮“尋求一組在各種不確定性下錶現穩健的解集”。 1. 機會約束優化（Chance-Constrained Optimization, CCO）的拓展： 我們超越瞭傳統的隨機規劃，重點介紹瞭基於分布魯棒優化（Distributionally Robust Optimization, DRO）的方法。DRO不依賴於精確的概率分布假設，而是通過定義一個“不確定性集”來確保解的性能，即使在最壞情況下的分布偏離下也能保持可接受的性能水平。詳細討論瞭如何將DRO應用於關鍵資源分配和容量規劃問題。 2. 多目標多階段決策與Pareto前沿的動態演化： 復雜係統的優化目標往往相互衝突（如成本-速度、質量-靈活性）。本書采用瞭基於區間值模糊集（Interval-Valued Fuzzy Sets）的決策方法來處理目標函數定義的不確定性。我們不僅計算靜態的Pareto前沿，更重要的是，引入瞭“動態Pareto前沿”的概念，分析在係統演進過程中，不同目標間的權衡點是如何實時漂移的。 3. 彈性與恢復力的量化指標： 魯棒性（抵抗乾擾）與彈性（快速恢復）是復雜係統生存的關鍵。本書構建瞭一套量化指標體係，包括係統停機時間敏感度指數、乾擾吸收閾值以及“恢復時間效率”（RTE）。基於此，我們設計瞭“預見性備份策略”，即不均勻地冗餘關鍵資源，以最小化整體恢復成本。 --- 第三部分：實時控製、決策與人機協同接口 決策的有效性高度依賴於其實施的速度和準確性。本部分轉嚮實時（Real-Time）的執行層麵。 1. 基於模型預測控製（MPC）的深度集成： 我們將MPC擴展到具有大規模離散事件和混閤動態特性的係統。重點在於如何高效地求解高頻下的滾動時域優化問題。引入瞭“稀疏化求解器”和“預求解器-迭代改進”的混閤策略，以確保復雜約束下的實時可行性。我們探討瞭如何在MPC框架中嵌入經濟性指標，使其不僅是技術上的最優，同時也是商業上最優的。 2. 適應性調度與作業重定嚮機製： 針對生産或物流環節的突發中斷，本書提齣瞭一種“基於Agent的自組織重調度”框架。每個Agent（設備、工位）被賦予局部的決策權限和全局的係統目標信息。當檢測到異常時，Agent通過局部通信和協商協議，迅速達成一緻的局部調整方案，從而避免瞭中心控製器的瓶頸效應。這部分內容詳細介紹瞭基於博弈論的資源競爭與閤作機製。 3. 可解釋的決策支持係統（Explainable Decision Support）： 復雜係統的優化模型往往過於龐大，難以被操作人員信任。本書強調瞭決策透明度的重要性。我們應用局部代理模型（Surrogate Models）和歸因分析技術（Attribution Analysis），將高維優化結果轉化為直觀的“決策依據”和“影響因子報告”，幫助管理者理解係統為何推薦當前操作，從而提高人機協作的效率和信任度。 --- 第四部分：案例研究與未來展望 本書的最後一部分通過實際工程案例驗證瞭所提齣理論的有效性，並指明瞭未來研究的方嚮。 案例分析聚焦： 大規模定製化生産綫的動態能力平衡： 如何實時調整柔性單元的配置，以應對客戶訂單的快速變化。 能源與物流的耦閤係統優化： 在考慮可再生能源波動性的前提下，優化能源調度與物料運輸之間的資源競爭。 未來展望： 本書展望瞭量子計算在復雜係統優化中的潛在應用，特彆是在求解NP-hard的調度問題上的突破，以及神經符號AI（Neuro-Symbolic AI）在係統知識錶示和推理方麵的融閤趨勢。 總結： 本書旨在為讀者提供一套超越傳統確定性方法論的、麵嚮高變動性環境的係統工程思維範式，強調從設計魯棒性到實現敏捷性的完整閉環控製。它不僅是一本理論專著，更是一份指導構建下一代智能、自適應復雜係統的實踐藍圖。
著者信息
作者簡介
喬非
大學電子與資訊工程學院教授。長期從事係統工程、自動控製與管理工程等方麵的教學和研究工作。主要研究方嚮包括：智慧製造與智慧工廠、複雜生產係統調度與優化、智慧優化理論與方法、製造業資訊化、能耗模型與能源管理等。作為負責人或主要成員完成科學研究專案20餘項，齣版專著4部，學術論文100餘篇，其中被SCI、EI檢索論文70餘篇。
喬非
大學電子與資訊工程學院教授。長期從事係統工程、自動控製與管理工程等方麵的教學和研究工作。主要研究方嚮包括：智慧製造與智慧工廠、複雜生產係統調度與優化、智慧優化理論與方法、製造業資訊化、能耗模型與能源管理等。作為負責人或主要成員完成科學研究專案20餘項，齣版專著4部，學術論文100餘篇，其中被SCI、EI檢索論文70餘篇。
圖書目錄
第1 篇 可重構體係篇
第1 章 複雜製造係統概述
1.1 製造係統的複雜性
1.1.1 製造係統的分類與特點
1.1.2 工業製造係統的複雜性
1.2 多重入複雜製造係統運作概述
1.2.1 多重入複雜製造係統概念及特徵
1.2.2 典型多重入複雜製造係統——半導體製造
1.2.3 製造資訊係統
1.3 複雜製造係統的生產計畫與調度
1.3.1 生產計畫與調度概念
1.3.2 中期生產計畫問題與方法
1.3.3 短期生產計畫生產調度問題與方法
1.3.4 動態調度問題與方法
1.4 複雜製造係統的發展趨勢
1.4.1 新一代網路技術驅動下的製造係統發展趨勢
1.4.2 新型製造模式下計畫調度的可重構意義
參考文獻
第2 章 可重構的複雜製造係統生產計畫與調度體係
2.1 體係結構的一般概念
2.1.1 體係結構和體係結構框架
2.1.2 常用體係結構框架
2.1.3 體係結構框架的概念模型
2.2 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架
2.2.1 製造係統生產計畫與調度的研究路線
2.2.2 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架的元素及關係
2.2.3 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架的視角及模型
2.2.4 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架的特點分析
2.3 複雜製造係統生產計畫與調度體係結構的構建
2.3.1 業務係統視角模型建立
2.3.2 業務過程視角模型建立
2.3.3 相互配閤視角模型建立
2.3.4 體係結構模型之間的集成和重構關係
2.4 可重構的複雜製造係統生產計畫與調度集成體係
2.4.1 體係結構的業務功能關係
2.4.2 體係結構的業務過程邏輯
2.4.3 體係結構的特點分析
參考文獻
第3 章 麵嚮複雜製造係統的計畫與調度重構
3.1 麵嚮複雜製造係統的計畫與調度體係重構概述
3.1.1 可重構係統的結構及組成
3.1.2 可重構的類彆
3.1.3 可重構係統的複用層次
3.2 可重構的內容與層次
3.2.1 係統級重構
3.2.2 組件級重構
3.2.3 算法級重構
3.3 可重構係統的建立過程
3.4 複用層次的語義基礎
3.4.1 範疇論基礎概念
3.4.2 複用層次的語義基礎
參考文獻
第2 篇 可重構單元篇
第4 章 複雜製造係統的中期生產計畫
4.1 中期生產計畫概述
4.1.1 投料計畫概述
4.1.2 維護計畫概述
4.2 投料計畫方法研究
4.2.1 負荷均衡投料計畫算法
4.2.2 動態負荷均衡投料計畫算法
4.2.3 基於產能約束的混閤智慧投料算法
4.3 維護計畫方法研究
4.3.1 設備維護策略
4.3.2 智慧最佳化維護方法研究
4.4 相互配閤計畫方法研究
4.4.1 投料計畫與維護計畫的相互配閤
4.4.2 維護計畫與生產調度的相互配閤
4.5 中期計畫的可重構集成
4.5.1 中期計畫體係結構模型
4.5.2 中期計畫集成控製
4.5.3 中期計畫通用組件及介麵
4.6 案例： 考慮瞭生產調度的維護計畫
4.6.1 案例描述
4.6.2 仿真模型
4.6.3 仿真結果
參考文獻
第5 章 複雜製造係統的短期計畫與調度
5.1 短期生產計畫與調度概述
5.1.1 短期生產計畫與調度概念
5.1.2 短期生產計畫與調度方法
5.2 基於約束理論的DBR 短期生產計畫方法
5.2.1 麵嚮多重入製造係統實施的DBR 分析
5.2.2 基於DBR 的分層調度算法
5.3 基於SBO 的多目標調度最佳化方法
5.3.1 麵嚮複雜製造調度的SBO 方法設計
5.3.2 基於灰色關聯度分析的最佳化目標選取
5.3.3 基於NSGA- II 算法的SBO 多目標調度最佳化方法
5.3.4 基於層次分析法的最優解選取
5.4 瓶頸區並行設備調度方法
5.4.1 瓶頸區調度最佳化方法簡介
5.4.2 瓶頸區調度最佳化方法設計
5.4.3 調度期內瓶頸區工序集預測方法
5.4.4 瓶頸區調度任務的最佳化
5.5 短期計畫與調度的可重構集成
5.5.1 短期計畫與調度體係結構的業務係統視角模型
5.5.2 短期計畫與調度體係結構的業務過程視角模型
5.6 案例： SBO 多目標調度最佳化方法
5.6.1 基於BenchMark6 模型的SBO 仿真最佳化
5.6.2 最優解選取
參考文獻
第6 章 複雜製造係統的實時調度
6.1 實時調度概述
6.1.1 基於規則的實時調度方法
6.1.2 基於數據的實時調度方法
6.2 基於數據的組閤規則調度策略
6.2.1 調度規則庫的設計與選取
6.2.2 性能指標集的設計與選取
6.2.3 基於數據的實時調度
6.3 基於數據的瓶頸設備實時調度
6.3.1 基於數據的瓶頸識彆
6.3.2 基於數據的瓶頸調度算法
6.4 實時調度的可重構集成
6.4.1 實時調度的業務係統視角模型
6.4.2 實時調度的業務過程視角模型
6.5 案例： 基於數據的瓶頸設備實時調度
參考文獻
第7 章 複雜製造係統的重調度
7.1 重調度概述
7.1.1 重調度策略的研究現狀與發展
7.1.2 重調度方法的研究現狀與發展
7.1.3 重調度評價的研究現狀與發展
7.2 基於模糊Petri 網推理的重調度策略
7.2.1 麵嚮重調度決策的模糊Petri 網模型
7.2.2 基於模糊推理的重調度決策
7.3 匹配重調度方法
7.3.1 匹配時段與匹配區域
7.3.2 單臺設備匹配重調度方法
7.3.3 設備組匹配重調度方法
7.3.4 兩種匹配重調度方法的比較分析
7.4 重調度評價
7.4.1 穩定性評價
7.4.2 有效性評價
7.5 重調度的可重構集成
7.5.1 重調度的業務係統視角模型
7.5.2 重調度的業務過程視角模型
7.6 案例： 在線重調度
參考文獻
第3 篇 可重構實施篇
第8 章 可重構體係原型係統設計
8.1 原型係統簡介
8.2 原型係統設計
8.2.1 原型係統基礎架構設計
8.2.2 數據層設計
8.2.3 軟體層設計
8.2.4 仿真層設計
8.3 數據層實現
8.4 軟體層實現
8.4.1 數據介麵定義實現
8.4.2 基礎模型實現
8.4.3 體係結構組件實現
8.4.4 仿真模型介麵實現
8.4.5 使用者介麵實現
8.5 仿真層實現
8.5.1 模型庫實現
8.5.2 算法庫實現
8.6 MRPSS 使用流程
參考文獻
第9 章 基於原型係統的可重構實施
9.1 原型係統基本使用介麵
9.2 基於原型係統的可重構驗證研究
9.2.1 概述
9.2.2 瓶頸區需求模型
9.2.3 HP24Fab 模型簡介
9.2.4 重構驗證過程及分析
9.3 基於原型係統的可重構最佳化研究
9.3.1 概述
9.3.2 生產線數據分析過程
9.3.3 生產線數據錶示與評估尺度
9.3.4 生產線數據分析模型
9.3.5 Minifab 模型
9.3.6 Minifab 數據分析的重構過程案例
參考文獻
附錄 專業詞語匯總錶
第1 章 複雜製造係統概述
1.1 製造係統的複雜性
1.1.1 製造係統的分類與特點
1.1.2 工業製造係統的複雜性
1.2 多重入複雜製造係統運作概述
1.2.1 多重入複雜製造係統概念及特徵
1.2.2 典型多重入複雜製造係統——半導體製造
1.2.3 製造資訊係統
1.3 複雜製造係統的生產計畫與調度
1.3.1 生產計畫與調度概念
1.3.2 中期生產計畫問題與方法
1.3.3 短期生產計畫生產調度問題與方法
1.3.4 動態調度問題與方法
1.4 複雜製造係統的發展趨勢
1.4.1 新一代網路技術驅動下的製造係統發展趨勢
1.4.2 新型製造模式下計畫調度的可重構意義
參考文獻
第2 章 可重構的複雜製造係統生產計畫與調度體係
2.1 體係結構的一般概念
2.1.1 體係結構和體係結構框架
2.1.2 常用體係結構框架
2.1.3 體係結構框架的概念模型
2.2 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架
2.2.1 製造係統生產計畫與調度的研究路線
2.2.2 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架的元素及關係
2.2.3 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架的視角及模型
2.2.4 麵嚮生產計畫與調度的體係結構框架的特點分析
2.3 複雜製造係統生產計畫與調度體係結構的構建
2.3.1 業務係統視角模型建立
2.3.2 業務過程視角模型建立
2.3.3 相互配閤視角模型建立
2.3.4 體係結構模型之間的集成和重構關係
2.4 可重構的複雜製造係統生產計畫與調度集成體係
2.4.1 體係結構的業務功能關係
2.4.2 體係結構的業務過程邏輯
2.4.3 體係結構的特點分析
參考文獻
第3 章 麵嚮複雜製造係統的計畫與調度重構
3.1 麵嚮複雜製造係統的計畫與調度體係重構概述
3.1.1 可重構係統的結構及組成
3.1.2 可重構的類彆
3.1.3 可重構係統的複用層次
3.2 可重構的內容與層次
3.2.1 係統級重構
3.2.2 組件級重構
3.2.3 算法級重構
3.3 可重構係統的建立過程
3.4 複用層次的語義基礎
3.4.1 範疇論基礎概念
3.4.2 複用層次的語義基礎
參考文獻
第2 篇 可重構單元篇
第4 章 複雜製造係統的中期生產計畫
4.1 中期生產計畫概述
4.1.1 投料計畫概述
4.1.2 維護計畫概述
4.2 投料計畫方法研究
4.2.1 負荷均衡投料計畫算法
4.2.2 動態負荷均衡投料計畫算法
4.2.3 基於產能約束的混閤智慧投料算法
4.3 維護計畫方法研究
4.3.1 設備維護策略
4.3.2 智慧最佳化維護方法研究
4.4 相互配閤計畫方法研究
4.4.1 投料計畫與維護計畫的相互配閤
4.4.2 維護計畫與生產調度的相互配閤
4.5 中期計畫的可重構集成
4.5.1 中期計畫體係結構模型
4.5.2 中期計畫集成控製
4.5.3 中期計畫通用組件及介麵
4.6 案例： 考慮瞭生產調度的維護計畫
4.6.1 案例描述
4.6.2 仿真模型
4.6.3 仿真結果
參考文獻
第5 章 複雜製造係統的短期計畫與調度
5.1 短期生產計畫與調度概述
5.1.1 短期生產計畫與調度概念
5.1.2 短期生產計畫與調度方法
5.2 基於約束理論的DBR 短期生產計畫方法
5.2.1 麵嚮多重入製造係統實施的DBR 分析
5.2.2 基於DBR 的分層調度算法
5.3 基於SBO 的多目標調度最佳化方法
5.3.1 麵嚮複雜製造調度的SBO 方法設計
5.3.2 基於灰色關聯度分析的最佳化目標選取
5.3.3 基於NSGA- II 算法的SBO 多目標調度最佳化方法
5.3.4 基於層次分析法的最優解選取
5.4 瓶頸區並行設備調度方法
5.4.1 瓶頸區調度最佳化方法簡介
5.4.2 瓶頸區調度最佳化方法設計
5.4.3 調度期內瓶頸區工序集預測方法
5.4.4 瓶頸區調度任務的最佳化
5.5 短期計畫與調度的可重構集成
5.5.1 短期計畫與調度體係結構的業務係統視角模型
5.5.2 短期計畫與調度體係結構的業務過程視角模型
5.6 案例： SBO 多目標調度最佳化方法
5.6.1 基於BenchMark6 模型的SBO 仿真最佳化
5.6.2 最優解選取
參考文獻
第6 章 複雜製造係統的實時調度
6.1 實時調度概述
6.1.1 基於規則的實時調度方法
6.1.2 基於數據的實時調度方法
6.2 基於數據的組閤規則調度策略
6.2.1 調度規則庫的設計與選取
6.2.2 性能指標集的設計與選取
6.2.3 基於數據的實時調度
6.3 基於數據的瓶頸設備實時調度
6.3.1 基於數據的瓶頸識彆
6.3.2 基於數據的瓶頸調度算法
6.4 實時調度的可重構集成
6.4.1 實時調度的業務係統視角模型
6.4.2 實時調度的業務過程視角模型
6.5 案例： 基於數據的瓶頸設備實時調度
參考文獻
第7 章 複雜製造係統的重調度
7.1 重調度概述
7.1.1 重調度策略的研究現狀與發展
7.1.2 重調度方法的研究現狀與發展
7.1.3 重調度評價的研究現狀與發展
7.2 基於模糊Petri 網推理的重調度策略
7.2.1 麵嚮重調度決策的模糊Petri 網模型
7.2.2 基於模糊推理的重調度決策
7.3 匹配重調度方法
7.3.1 匹配時段與匹配區域
7.3.2 單臺設備匹配重調度方法
7.3.3 設備組匹配重調度方法
7.3.4 兩種匹配重調度方法的比較分析
7.4 重調度評價
7.4.1 穩定性評價
7.4.2 有效性評價
7.5 重調度的可重構集成
7.5.1 重調度的業務係統視角模型
7.5.2 重調度的業務過程視角模型
7.6 案例： 在線重調度
參考文獻
第3 篇 可重構實施篇
第8 章 可重構體係原型係統設計
8.1 原型係統簡介
8.2 原型係統設計
8.2.1 原型係統基礎架構設計
8.2.2 數據層設計
8.2.3 軟體層設計
8.2.4 仿真層設計
8.3 數據層實現
8.4 軟體層實現
8.4.1 數據介麵定義實現
8.4.2 基礎模型實現
8.4.3 體係結構組件實現
8.4.4 仿真模型介麵實現
8.4.5 使用者介麵實現
8.5 仿真層實現
8.5.1 模型庫實現
8.5.2 算法庫實現
8.6 MRPSS 使用流程
參考文獻
第9 章 基於原型係統的可重構實施
9.1 原型係統基本使用介麵
9.2 基於原型係統的可重構驗證研究
9.2.1 概述
9.2.2 瓶頸區需求模型
9.2.3 HP24Fab 模型簡介
9.2.4 重構驗證過程及分析
9.3 基於原型係統的可重構最佳化研究
9.3.1 概述
9.3.2 生產線數據分析過程
9.3.3 生產線數據錶示與評估尺度
9.3.4 生產線數據分析模型
9.3.5 Minifab 模型
9.3.6 Minifab 數據分析的重構過程案例
參考文獻
附錄 專業詞語匯總錶
圖書序言
- ISBN：9786263321243
- 規格：平裝 / 324頁 / 17 x 23 x 1.62 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
- 齣版地：颱灣
- 本書分類：專業/教科書/政府齣版品> 電機資訊類> 資訊
圖書試讀
序
製造業是國民經濟發展的重要支柱，製造業的先進程度標誌著一個國傢的發展水準。隨著現代製造業在環境、結構、過程等多方麵錶現齣的複雜性日益增強，對複雜製造係統的運營管理與最佳化也提齣瞭更高的要求。複雜製造係統技術密集，資金密集，例如，在半導體集成電路芯片製造生產線上，投資的75%用在設備上，相比於透過增加貴重設備來提高產能的方式，以改進生產計畫與調度策略來最佳化生產也能收到良好效果，價格動輒數韆萬甚至上億的設備如果少空閒幾分鐘，則將節省數目可觀的成本。
生產計畫與調度是複雜製造企業生產活動和組織管理的重要環節，是提高企業經濟效益的有效途徑，對於提高企業生產管理水準、節約成本、提升市場競爭力、快速收迴投資以及獲得更高的經濟效益有著十分重要的意義。而複雜製造係統的調度最佳化毫無疑問是眾多調度問題中頗具挑戰性的一類，得到瞭海內外工業工程、控製工程、人工智慧、應用數學、運籌學、電腦科學、管理科學、係統工程等領域的研究人員及工程技術人員的廣泛關注，成為學術界和應用界的研究焦點之一。
以多重入特徵明顯的半導體製造係統為代錶的一類複雜製造係統，因其在工藝流程、多樣性約束、生產方式等方麵的複雜要求及來自內外部製造環境的動態不確定性，為其製造過程的生產計畫和調度控製的研究帶來瞭更大的挑戰。近十多年來，雖然有大批學者投身這一領域的研究，也取得瞭相當可觀的成果積纍，但主要的研究工作還是集中於對生產計畫與調度中各個子問題的求解，如能力計畫、投料控製、實時調度等。無論是從模型到方法的理論研究，還是從最佳化問題到控製策略的技術探索，都難以填充研究與應用之間的鴻溝，究其原因，已有的研究成果在係統性和靈活性上的不足可能是製約因素之一。
著者從1920 年代初開始涉足製造領域生產計畫與調度的研究，先後圍繞柔性製造、電腦集成製造等先進製造係統，積纍瞭多年的科學研究、教學及工程經歷。近十多年來，進一步專注於對以半導體芯片製造為代錶的複雜製造係統的生產計畫與調度理論、方法和應用研究，同時也越來越體會到，對於複雜製造係統的調度最佳化管理，在不斷改進模型、創新方法的基礎上，更需要加強係統級的相互配閤能力和對於複雜動態環境的應變能力。
鑒於此，本書從係統工程的角度切入，麵嚮以半導體生產線為代錶的多重入複雜製造係統，研究提齣一種可重構的生產計畫與調度體係結構。該體係結構不僅把複雜的半導體製造過程所涉及的各類典型生產計畫與調度問題科學閤理地整閤為一個有機體，將各部分各環節的常規方法及著者多年研究形成的方法成果等嵌入該體係之中，而且能夠針對具體業務問題在體係結構層級上重新配置其業務係統，產生閤理的方案，支援具體環境下的計畫調度決策。
本書的主要內容來源於著者及其研究生們的科學研究積纍，強調理論與實踐的結閤以及學術研究與工程應用的結閤。著重研究具有集成性和靈活性的複雜製造係統生產計畫與調度體係的構建及相關技術方法，並突齣其可重構特徵與可重構能力的設計與實現。全書包括3篇9 章。
第1篇可重構體係篇，針對複雜製造係統的生產計畫與調度整體需求與特點，構建具有可重構能力的生產計畫與調度體係結構，並討論體係結構的可重構特性以及體係的重構過程和方法，為後續內容建立框架和基礎。
第2篇可重構單元篇，在複雜製造係統生產計畫與調度體係的整體框架下，分彆討論體係結構中的四個核心單元，即中期生產計畫單元、短期生產計畫單元、實時調度單元和重調度單元。在分彆概述各單元的概念、發展及一般方法的基礎上，著重介紹瞭著者研究提齣的若乾針對複雜製造係統的計畫與調度的新方法。這些單元問題及方法都可以藉助於體係結構的集成化模型納入生產計畫與調度體係的框架之中，並參與係統的重構過程。
第3篇可重構實施篇，首先給齣瞭實施本書體係結構設計的可重構計畫與調度體係原型係統的實現，繼而應用此原型係統，結閤案例對單元級和係統級的體係結構重構過程加以分析說明。
本書麵嚮從事複雜製造係統計畫、調度和最佳化等相關領域研究工作的科學研究人員，係統工程、工業工程、自動化、機械工程等科係大學研究生和教師，微電子等複雜製造產業的生產管理或工程技術人員等，力圖在生產計畫與調度的係統化技術、方法、工具及應用案例等方麵，為讀者提供有價值的參考和幫助。
與本書內容相關的研究工作得到瞭國傢自然科學基金項目等的資助，也得到瞭團隊創始人吳啓迪教授的指導和幫助。在本書編寫過程中，丁小進、施斌、葉愷、李兆佳、郭瓔宵、倪嘉呈、榖翔、李雯琳、於孝雨、高海、王正等研究生參與瞭研究工作，研究生王巧玲、邢俊霞協助瞭書稿整理，在此一併錶示感謝。
限於水準和能力，本書難免有不妥之處，衷心希望各位讀者不吝批評指正。
製造業是國民經濟發展的重要支柱，製造業的先進程度標誌著一個國傢的發展水準。隨著現代製造業在環境、結構、過程等多方麵錶現齣的複雜性日益增強，對複雜製造係統的運營管理與最佳化也提齣瞭更高的要求。複雜製造係統技術密集，資金密集，例如，在半導體集成電路芯片製造生產線上，投資的75%用在設備上，相比於透過增加貴重設備來提高產能的方式，以改進生產計畫與調度策略來最佳化生產也能收到良好效果，價格動輒數韆萬甚至上億的設備如果少空閒幾分鐘，則將節省數目可觀的成本。
生產計畫與調度是複雜製造企業生產活動和組織管理的重要環節，是提高企業經濟效益的有效途徑，對於提高企業生產管理水準、節約成本、提升市場競爭力、快速收迴投資以及獲得更高的經濟效益有著十分重要的意義。而複雜製造係統的調度最佳化毫無疑問是眾多調度問題中頗具挑戰性的一類，得到瞭海內外工業工程、控製工程、人工智慧、應用數學、運籌學、電腦科學、管理科學、係統工程等領域的研究人員及工程技術人員的廣泛關注，成為學術界和應用界的研究焦點之一。
以多重入特徵明顯的半導體製造係統為代錶的一類複雜製造係統，因其在工藝流程、多樣性約束、生產方式等方麵的複雜要求及來自內外部製造環境的動態不確定性，為其製造過程的生產計畫和調度控製的研究帶來瞭更大的挑戰。近十多年來，雖然有大批學者投身這一領域的研究，也取得瞭相當可觀的成果積纍，但主要的研究工作還是集中於對生產計畫與調度中各個子問題的求解，如能力計畫、投料控製、實時調度等。無論是從模型到方法的理論研究，還是從最佳化問題到控製策略的技術探索，都難以填充研究與應用之間的鴻溝，究其原因，已有的研究成果在係統性和靈活性上的不足可能是製約因素之一。
著者從1920 年代初開始涉足製造領域生產計畫與調度的研究，先後圍繞柔性製造、電腦集成製造等先進製造係統，積纍瞭多年的科學研究、教學及工程經歷。近十多年來，進一步專注於對以半導體芯片製造為代錶的複雜製造係統的生產計畫與調度理論、方法和應用研究，同時也越來越體會到，對於複雜製造係統的調度最佳化管理，在不斷改進模型、創新方法的基礎上，更需要加強係統級的相互配閤能力和對於複雜動態環境的應變能力。
鑒於此，本書從係統工程的角度切入，麵嚮以半導體生產線為代錶的多重入複雜製造係統，研究提齣一種可重構的生產計畫與調度體係結構。該體係結構不僅把複雜的半導體製造過程所涉及的各類典型生產計畫與調度問題科學閤理地整閤為一個有機體，將各部分各環節的常規方法及著者多年研究形成的方法成果等嵌入該體係之中，而且能夠針對具體業務問題在體係結構層級上重新配置其業務係統，產生閤理的方案，支援具體環境下的計畫調度決策。
本書的主要內容來源於著者及其研究生們的科學研究積纍，強調理論與實踐的結閤以及學術研究與工程應用的結閤。著重研究具有集成性和靈活性的複雜製造係統生產計畫與調度體係的構建及相關技術方法，並突齣其可重構特徵與可重構能力的設計與實現。全書包括3篇9 章。
第1篇可重構體係篇，針對複雜製造係統的生產計畫與調度整體需求與特點，構建具有可重構能力的生產計畫與調度體係結構，並討論體係結構的可重構特性以及體係的重構過程和方法，為後續內容建立框架和基礎。
第2篇可重構單元篇，在複雜製造係統生產計畫與調度體係的整體框架下，分彆討論體係結構中的四個核心單元，即中期生產計畫單元、短期生產計畫單元、實時調度單元和重調度單元。在分彆概述各單元的概念、發展及一般方法的基礎上，著重介紹瞭著者研究提齣的若乾針對複雜製造係統的計畫與調度的新方法。這些單元問題及方法都可以藉助於體係結構的集成化模型納入生產計畫與調度體係的框架之中，並參與係統的重構過程。
第3篇可重構實施篇，首先給齣瞭實施本書體係結構設計的可重構計畫與調度體係原型係統的實現，繼而應用此原型係統，結閤案例對單元級和係統級的體係結構重構過程加以分析說明。
本書麵嚮從事複雜製造係統計畫、調度和最佳化等相關領域研究工作的科學研究人員，係統工程、工業工程、自動化、機械工程等科係大學研究生和教師，微電子等複雜製造產業的生產管理或工程技術人員等，力圖在生產計畫與調度的係統化技術、方法、工具及應用案例等方麵，為讀者提供有價值的參考和幫助。
與本書內容相關的研究工作得到瞭國傢自然科學基金項目等的資助，也得到瞭團隊創始人吳啓迪教授的指導和幫助。在本書編寫過程中，丁小進、施斌、葉愷、李兆佳、郭瓔宵、倪嘉呈、榖翔、李雯琳、於孝雨、高海、王正等研究生參與瞭研究工作，研究生王巧玲、邢俊霞協助瞭書稿整理，在此一併錶示感謝。
限於水準和能力，本書難免有不妥之處，衷心希望各位讀者不吝批評指正。
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