船舶建造非平凡资源约束的计划与调度问题研究

Shipbuilding enterprises operation decisions constantly encounter low operational efficiency and resource utilization because of the highly complex "non-trivial" resource constrains introduced by the spatial resources, resource flexibility and resource-oriented tasks dynamically reconfiguration. Thus it's necessary to study the non-trivial resource constrained planning and scheduling models and methods to effective coordinate and to optimize activity execution and resource utilization for the projects and organizations. During the research work, (1) the classification model, measurement model and utilization mechanism model will be set up, then spatial resource constrained project scheduling model will be proposed and a scheduling generation schema based on fuzzy time estimating and disorderly task time and space fitting, some priority rules, resource allocation algorithms based on computation geometry are proposing to settle the model. (2) A model for resource constrained project scheduling considering resource flexibility will be set up and a net flow theory based resource allocaton method and an adapted scheduling generation schema will be presented to solve the model. (3) Interaction mechanism between tasks dynamically reconfiguration and scheduling of tasks and resources will be set up, then project scheduling considering tasks dynamically reconfiguration will be proposed, and optimization and coordination method based on the decomposition technique will be proposed. (4) Testing instances generating methods and tools for non-trivial resource constrained project scheduling will be proposed and developed. (5) A multi-layer production plan and resource utilization plan system will be set up corresponding to the requirement of multi-layer resource and plan coordination. The research results will be applied in a shipbuilding enterprise to prove its correctness and effectiveness.

船舶建造企业运作决策因面临着空间资源、资源柔性、面向资源的任务动态可重组性等"非平凡"约束而高度复杂，导致运作效率低、资源利用率不高，有必要研究非平凡资源约束下能够有效协调和优化各项目、各组织活动执行及资源利用的计划/调度问题模型及方法。拟建立空间资源分类、度量和利用机制模型，建立空间资源约束项目调度问题模型，提出基于模糊时间估算和无序任务时空拟合的项目调度生成模式、优先规则和基于计算几何的启发式资源分配算法；建立资源柔性约束项目调度问题模型，提出基于网络流理论的资源分配方法和改进调度生成模式；建立任务重组与任务/资源调度的交互机制模型和考虑任务可重组性的项目调度问题模型，提出基于分解技术的协调优化方法；提出非平凡资源约束项目调度测试问题生成方法及工具；针对资源分层协调和多层次计划协调需求，提出分层生产计划与资源利用计划体系，形成综合解决方案；研究成果将在某船舶建造企业验证。

本项目围绕船舶建造企业运作决策所面临的空间资源、资源柔性、面向资源的任务动态可重组性等"非平凡"约束的计划与调度难题，研究非平凡资源约束下协调和优化各项目、各组织活动执行及资源利用的计划与调度问题模型及方法。项目期内围绕资源特征分析与理论建模方法、空间资源约束项目调度问题(sRCPSP)的建模与求解方法、柔性资源约束项目调度问题(fRCPSP)的建模与求解方法，以及问题测试生成工具与开发方法等几方面开展工作。.针对船舶建造领域非平凡资源约束下复杂的资源受限项目调度问题，本项目主要从以下几方面开展研究并取得一系列成果：(1)非平凡资源特征分析与理论建模方法。(2)空间资源约束项目调度问题(sRCPSP)的建模与求解方法。(3)基于优先规则的空间资源约束项目调度算法。(4)基于人工智能的空间资源受限项目调度算法。(5)柔性资源约束项目调度问题(fRCPSP)的建模与求解方法。(6)柔性资源约束项目调度问题的市场机制求解方法。(7)基于能力和质量的服务选择模型。(8)问题测试生成工具与开发方法研究。(9)面向异构资源的虚拟资源建模及优化聚类方法。(10)考虑资源特性的资源优化配置模型及求解方法。(11)面向多任务的资源组合及优化调度方法。(12)面向船舶建造领域的建模语言体系结构。(13)基于MOF的船舶建造领域建模语言。(14)基于OWL的船舶建造领域建模语言形式化描述。.在国内外重要学术期刊和国际会议上发表论文23篇，其中被SCI/EI检索13篇；理论研究部分中的算法、实验成果、问题集生成工具在相应论文中进行了公开发表，授权1项专利：支持多互联网服务中心构建和运营的服务框架(ZL. 201210427973.4)；项目期内和法国克莱蒙费朗第二大学继续开展“中法可持续发展新型信息科学与技术国际研讨会(NICST)”，其中作为主办方举办了NICST2014和NICST2016两届研讨会。项目期内派出项目主要参与者前往法国克莱蒙费朗第二大学、法国国家科学研究中心CNRS进行访问交流。