个性化定制下考虑多任务并行加工速率的双层平行机系统调度优化研究

With the emergency of Internet plus personalized customization mode, design engineers become the core resource of enterprises. Based on the traits of multitasking processing and machine speed variety, i.e., it depends on multitasking workload for design engineers, this project models the problem as multitasking scheduling on parallel machines with dynamic processing speeds, and studies the following four cases: 1) For the scenario with deterministic processing times of jobs, we apply mixed integer programming to model the problems with single or bi-objectives, considering the processing system efficiency and customer satisfaction. We propose revised meta-heuristic algorithms to solve the models. 2) For the scenario with non-deterministic job processing time, we use interval numbers or stochastic numbers to describe the processing time, and adopt robust optimization, stochastic programming together with min-max regret criterion to model and solve the models. 3) For the scenario where either jobs require instant response or there occurs urgent job insertion accompanying job rescheduling, the methods of online theory and robust optimization are applied in modeling, and competitive or robust algorithms are to be designed. 4) For the scenario with designers' rest activities, we adopt modeling method to explain their impacts to the processing schedules. This research may enrich the study of multitasking scheduling and parallel machine scheduling, and also provide theoretical support for designer resource management in practice under the personalized customization environment.

在新兴的互联网＋个性化定制模式下，设计师成为企业制造服务的核心资源。本项目针对多名设计师网络服务呈现多任务并行、处理速度依赖并行任务量的新特点，提炼出考虑多任务并行加工速率的双层平行机系统调度问题展开深入研究。研究内容有：1）针对订单加工时间确定情形，从优化服务系统效率及客户满意度角度，建立单／双目标混合整数规划模型，并设计改进的元启发式算法；2）对订单加工时间不确定情形，分别用区间数与随机数刻画不确定性，利用鲁棒优化、随机规划、最小最大后悔准则等理论方法建模分析；3）运用在线理论、鲁棒优化工具刻画客户订单要求实时响应、临时订单插入导致重调度的两种现实情景，采用竞争分析或鲁棒优化方法求解；4）将设计师休息时间因素考虑至调度决策中，运用模型解析它对调度方案及效果的内在作用。本研究有助于深化多任务调度与平行机调度理论研究，预期研究成果对于指导个性化定制模式下设计师资源调度方案实践具有积极意义。

围绕“个性化定制下考虑多任务并行加工速率的双层平行机系统调度优化研究”项目主题，对确定性订单加工时间、不确定订单加工时间、实时处理订单，以及考虑机器维修活动的调度优化决策等四个课题设计内容开展了深入研究，并取得了一系列有意义的成果。.重要成果之一是以依托网络平台进行个性化服装设计的订单加工背景，基于对设计师并行服务能力的特征分析，将问题刻画为处理速度相互影响的多任务并行处理、双层平行机调度模型，运用归纳法证明了基于最短时间优先的调度方案最优性，进而松驰任务分配方式以优化实际操作的简易性，并证明松驰之后的分配方案仍能保持解的最优性。.重要成果之二是针对订单加工时间不确定的平行机调度，结合废弃回收品拆卸线平衡的问题背景，构建了最小化生产线设计成本和生产周期的双目标机会约束模型，将其近似为一个双目标无分布模型，并提出了两种形式的Epsilon-约束方法；运用模糊逻辑技术，结合决策者偏好提出了满意的解决方案。.重要成果之三是针对实时处理订单的平行机调度，通过将紧急任务到达时间的不确定性巧妙地转化为以最小化紧急任务最大可能等待时间为目标的决策模型，从而将以往文献较多考虑事后应对转换为事前应对的研究视角。对于多种平行机加工环境均证明其NP－难的结论，并给出了存在问题可行解的充分条件。在分析问题性质的基础上证明了较紧的最优解下界，并设计出近优的求解算法。.重要成果之四是考虑机器维护活动的平行机调度，以集装箱码头的岸桥和泊位联合调度为研究背景，针对岸桥、泊位等不同类型资源的维护需求分别展开探究。研究指出合理的维修时间安排可以显著提升资源利用率和总体服务水平，并设计了生成维护时刻表的快速算法。.总之，课题组研究成果良好地揭示了在双层平行机及相似加工环境下，有效结合个性化订单需求特征进行科学决策的机理，为管理者制定合理的资源调度方案、资源维护计划提供了行之有效的理论方法依据。