柔性Job Shop生产调度和预防性维护计划集成模型和优化方法研究

针对生产调度和维护计划之间的内在关联和冲突，本项目综合运用随机过程理论、运筹学理论以及人工智能优化方法对柔性Job Shop调度与预防性维护计划进行集成优化研究。主要研究内容为：（1）结合马尔可夫链和改进析取图技术构建以设备操作为中心的集成问题概念模型，以明确维护决策与调度决策的关联，有效表征问题信息；（2）在此基础上，利用运筹学数学规划理论，建立多目标优化的数学规划模型，以对集成问题进行理论解析；（3）针对问题复杂性，提出基于动态规划和蚁群算法的系统性优化方法，提高调度结果的可行性和协调性，并通过仿真和实验设计，进行计算效率的分析与评价。通过研究，有助于建立柔性Job Shop调度与预防性维护计划集成优化的建模、优化理论和方法体系，对深化生产调度和维护计划理论及两者交叉发展具有一定的贡献，同时对提高设备利用率，提升生产系统科学决策也具有积极的意义。

本项目根据既定的研究计划，主要运用调度理论、整数规划、分支定界和各类启发式及元启发式方法对生产制造企业结合预防性维护活动的调度优化问题展开了深入系统的研究，并取得一系列成果。依照项目研究计划，重点研究了单设备、多设备环境下包括柔性Job Shop环境下结合维护的生产调度优化研究，综合设备各种不可得性和概率分布，分析问题特性，提出包括分支定界等各种求解方法；研究了结合维护和生产调度的多目标优化调度研究，基于调度目标和维护目标冲突特性，分析Pareto特性和问题求解；研究了面向多资源耦合系统的任务调度和维护集成优化研究。此外，也对其他密切相关的扩展方面展开了研究，包括考虑混合流水线调度问题，和考虑恶化效应的最优调度策略等。上述研究中的一部分成果是结合生产企业实际情况提炼出的相应调度模型，以及有效策略的设计与结论分析，另一部分成果则是对已有研究结论的改进。2012-2015 年间发表与在线发表了标注项目基金号71171149 的学术论文共21篇，其中SCI 检索期刊论文14篇，EI检索论文9篇，国际会议论文2篇，培养学术型硕士生3名。圆满完成了项目拟定的四年发表8~12篇、国际期刊SCI收录2~4 篇论文、国际会议1次、培养硕士生3名的任务。发表的成果中包含管理领域核心期刊《Computers & Operations Research》、《International Journal of Production Research》和《International Journal of Production Economics》。