面向差异分批制造模式的供应链调度研究

Manufacturing with batching machines and arbitrary jobs is a typical production mode and is widely applied in food processing, semiconductor manufacturing and metal working industries. Optimzation methods for scheduling batching machines with arbitrary jobs have become a focus in production and operation management in recent years. In this project, we consider the typical production mode and investigate the systematic modeling and optimization method in the version of supply chain scheduling for the decision making of the company. First, we construct the joint scheduling model of production and outbound distribution in the production mode by analyzing the demand of customers. We explore the systematic method for the batching of jobs, scheduling of machines, packing of products and distribution optimization. Considering the logistics, we study the joint scheduling of four parts, that is, the purchase, the inventory, the production and distribution to propose a general supply chain scheduling method. Then, considering the uncertainty in supply chain, we investigate the supply chain scheduling in uncertain environment and propose supply chain scheduling scheme based on stochastic information and fuzzy informantion. We also investigate the online supply chain scheduling bsed on dynamic information. The research results will be used in practical industries such as food processing and semi-conductor manufacturing. They can provide theoretical and technical support for the decision making of manufacturing companies.

差异分批制造是工业实际中一种常见的制造模式，广泛应用在食品加工、芯片制造、金属冶炼等行业中，近年来对该制造模式的优化调度研究已经成为生产运作领域的一个研究热点。本项目以典型的差异分批制造模式作为切入点，以制造企业作为决策主体，从供应链层面探索生产与采购、库存和配送环节的系统建模理论与优化调度方法。首先，在差异分批制造模式下，从客户的需求出发，构建生产、配送两阶段的联合调度模型，研究作业分批、设备调度、产成品组装和配送路径设计的系统调度方法；进而结合物流环节，研究采购、库存、生产和配送的多阶段联合调度问题，探索该制造模式下的一般性供应链调度规则。然后，考虑供应链系统的不确定性，在差异分批制造模式下，设计基于随机信息和模糊信息的供应链调度方法；进而扩展到基于动态信息的供应链在线调度策略。项目的研究成果拟应用于食品加工、芯片制造等企业的实际运作中，为企业的经营决策提供理论依据和方法支撑。

项目研究的主要科学问题，是差异分批制造模式下的供应链集成调度问题，在工业实践中，差异分批的生产模式广泛存在于食品加工业、金属冶炼业、芯片制造业等行业中，其优化的难度要高于普通的生产模式。项目的研究内容主要包含三个方面：（1）差异分批模式的优化调度研究，调度目标为制造跨度和制造成本，采用的优化算法主要是近似算法和智能优化算法；（2）差异分批模式下的生产-配送联合调度，首先是对联合调度进行建模，然后对设计优化算法；（3）不确定环境下的联合调度问题研究，分析现实工业中的各种不确定性，采用科学方法进行描述，进而设计相应的调度策略。通过三年的科研工作，较好的解决了科学问题，对三个方面的研究内容均进行了深入的展开，发表学术论文10篇，其中SCI期刊论文8篇，国内学术期刊论文2篇，顺利完成了既定的研究目标。针对差异分批模式的制造优化问题，提出了具有可靠性能比的近似算法，也设计了具有优异寻优性能的蚁群算法；针对生产-配送联合调度问题，首次提出了针对不同的具体模型的一系列近似算法，证明了算法的有效性。这些理论成果丰富了生产运作和供应链研究的内容，也为实际工业提供了有益的借鉴和指导。