面向制造物流联动的生产调度与物料配送协同优化方法研究

Motivated by the trend of Manufacturing-Logistic Integration, this project intends to solve the problems of land resources shortage and logistic cost increasing faced by Industrial parks and enterprises clusters. An "Industrial parks based public logistic service system" will be proposed, which consists of two major elements: public warehouse and public material transportation. The research questions will focus on the decision of operational level to achieve the synchronized scheduling of production and material distribution. The typical production scheduling and material transportation functions will be modeled with a Bi-level programming which can make trade-offs between different decision makers. Multiple population-based metaheuristic algorithms will be employed to solve the models. The hybrid rescheduling triggers and frozen time window mechanism will be involved in the solution, which can guarantee the feasibility and stability in the dynamic and stochastic environment. The methodologies will be encapsuled into a Manufacturing-Logistic based Advantage Planning and Scheduling (APS) system and will be tested in the real industrial case.

本课题以制造物流联动发展需求为背景，针对工业园区以及集团集群企业生产用地供给日益紧张、生产物流管理成本激增的问题，提出一套以"公共仓库"和"公共生产物流"为基础的"园区公共物流综合服务体系"，并从决策层面入手，研究该体系下的生产调度与物料配送协同优化问题。首先，针对典型生产制造模式以及物流服务模式建立决策模型，并通过双层规划对模型进行整合，实现制造企业决策者与物流企业决策者之间的目标权衡。同时利组合型群体智能元启发算法，对双层规划中各层模型进行求解。引入多重触发机制的重调度，以保证联动决策在动态环境下的可执行性；并建立时间窗口锁定机制以控制重调度对系统造成的扰动。最后，将本项目的理论方法进行系统整合，形成一套面向制造物流联动的高级计划排程系统（APS），并通过理论驱动应用的模式在实际环境中对理论方法进行验证。

本课题以制造物流联动发展需求为背景，针对工业园区以及集团集群企业生产用地供给日益紧张、生产物流管理成本激增的问题，提出一套以"公共仓库"和"公共生产物流"为基础的"园区公共物流综合服务体系"。.在该体系下，第三方运营商将建立共享式 “公共仓储”以及“公共生产运输”模式，为园区内多家生产企业提供集原料采购、原料仓储、零配件对线配送、在制品转运、成品运出、成品仓储等多个环节在内综合性物流服务。.. 在理论架构层面，本项目主要完成了"园区公共物流综合服务体系"理论框架搭建，定义了工业园区中以公共仓储为核心的综合物流服务模式，设计了基于物联网的工业园区公共仓库信息基础架构、资产共享服务系统以及决策支持系统。.. 在优化算法研究层面，首先针对装配型生产模式下的生产排产与配送物流协同问题，提出了改进型的群体智能遗传算法，综合考虑准时性和同步性作为优化目标；其次，针对两阶段加工装配生产与批次化配送物流协同问题，分别提出了两种快速启发式算法（SPT-based heuristic and LPT-based heuristic），以及一种全新的混合式元启发式算法（HGA-OVNS），并且引入群体智能遗传算法算子用于提升算法效果。.. 动态实时环境下联动研究方面，针对生产制造园区、生鲜拍卖物流园区在运营中订单排产、计划执行受到动态影响较大的共性特点，引入了以RFID为代表的物联网技术，分别建立混流制造泛在感知动态环境和拍卖物流中心泛在感知动态环境，并建立了针对宏观时间轴与微观时间轴相结合的调度算法，用于解决动态实时环境下的联动问题。.. 应用实例系统研究方面，本项目的理论研究成果分别在大型化工工业园区的成品包装与成品仓配送环节和大型生鲜拍卖中心的仓储物流和拍卖系统进行了实例化落地应用。应用包括了需求分析、系统设计开发、仿真模拟和现场实施等环节。