考虑活动重叠和多种不确定情形的复杂产品系统研发项目调度问题

Activity overlapping is an effective method to accelerate the duration of development projects. The key interference factors in development projects are the uncertainties of activities duration as well as resource. Proceeding from the realities of Complex Products and Systems (CoPS) development projects, this task focuses on two kinds of project scheduling problems, which are as follows: one is the resource-constrained project scheduling problem considering activity overlapping and uncertainty of activity duration, the other is the multi-mode resource-constrained discrete time/cost trade-off problem considering the uncertainty of resource or activity duration. We first define the questions of activity overlapping and uncertainty, and then explore the modeling approaches about the above. During the process, we will focus on the actual background of every kind of project scheduling problems, digest the feature information, and pay attention to the research on the multi-objectives, uncertainty, robustness as well as dynamic problems. Establishing the scheduling model by using mathematical programming, stochastic programming, robust optimization and random distribution synthetically, we try to design exact algorithm, heuristic algorithm and intelligent optimization algorithm to solve such above problems. In the last, the algorithms’ performance and parameters’ influence on which will be tested through examples. In theory, we hope to expand some new and valuable project scheduling problem. In practical, we want to provide an effective methodological guidance for project scheduling in CoPS development.

采用活动重叠模式是加速研发的一种有效手段，活动工期不确定和资源不确定是研发项目中重要的干扰因素。本项目从复杂产品系统研发项目实际出发，重点研究两大类项目调度问题，一类是考虑活动重叠和活动工期不确定的资源受限项目调度问题；另一类是资源不确定或活动工期不确定情形下的多模式资源受限离散时间/成本权衡问题。对活动重叠及其不确定进行有效描述与建模，深入研究各种不确定因素的建模方法，重点阐述各类项目调度问题的实际背景，挖掘调度问题的特征信息，注重多目标问题、不确定问题、鲁棒问题、动态问题的建模研究，综合运用数学规划、随机规划、鲁棒优化、随机分布等理论方法建立各类问题的调度模型，探索设计求解各类问题的精确算法、启发式算法和智能优化算法，并通过一定量的算例测试算法性能和问题参数对算法求解效果的影响。希望在理论上扩展新的有价值的项目调度问题，在实践上为复杂产品系统研发项目进行有效调度提供具体可行的方法指导。

采用活动重叠和多执行模式是项目管理中常用的缩短工期的有效手段。研发过程中许多活动具有技术上的优先约束关系，导致这些活动无法实现完全的并行或耦合执行，但是，通过活动的部分重叠执行可实现一定程度的赶工。综合技术和管理层面，活动重叠不仅可以有效缩短项目研发周期，而且可以通过上下游活动之间信息的提前交流及时发现存在的问题，大大提高研发效率，降低研发失败的风险。另外，考虑到时间与资源（成本）的相互关系，活动往往可以有多种执行模式选择，每种执行模式对应一个特定工期和资源（成本）组合，由此产生活动的多执行模式，采用多执行模式也是项目调度中常用的缩短工期的手段。. 本项目从复杂产品系统研发项目实际出发，针对活动重叠和多模式执行、活动工期不确定和资源不确定等情形，在理论上重点研究了几类项目调度问题：一是带有活动重叠的资源受限项目调度问题；二是活动多执行模式的资源优化问题；三是不确定情形下的多模式资源受限项目调度问题。进一步，还扩展研究了另两类重要的项目调度问题：一类是考虑多技能人力资源的资源受限项目调度问题；另一类是分布式环境下的资源受限多项目调度问题。本项目在研究过程中，注重对活动重叠及其不确定的有效描述与建模，深入研究各种不确定因素的建模方法，重点阐述各类项目调度问题的实际背景，挖掘调度问题的特征信息，注重多目标问题、不确定问题、动态问题的建模研究，探索设计求解各类调度问题的精确算法、启发式算法和智能优化算法，并通过一定量的算例测试算法性能和问题参数对算法求解效果的影响。通过本项目的研究，在理论上扩展了新的有价值的项目调度问题，在实践上为复杂产品系统研发项目进行有效调度提供了具体可行的方法指导。