基于时间成本优化的面向订单制造企业生产与运输协同调度问题模型与算法研究

From the operational level，the research studies the make-to-order enterprises and the industries with strongly time sensitivity, for example, the clothing, computers, newspapers, flowers, agricultural products, medical and pharmaceutical industries. The aim is to make decisions on production scheduling and vehicle routing simultaneously to achieve the high level of service under limited resources, by researching the integrated production scheduling and vehicle routing problem from the perspective of the overall optimization. This study focuses on the following factors: (1) In the order production stage, single / parallel machine are considered; (2) In the transportation stage, heterogeneous vehicles are considered (e.g. different vehicle capacity); (3) The delivery with time window constraints or without time window constraints; (4) Three objectives are considered according to enterprise goals to optimize the service level of the enterprise and improve the response speed of the whole supply chain from different perspectives : the minimization of the maximum order delivery time, the minimization of the sum of order delivery times, the minimization of the total time for all vehicle routes to be completed. Then, the inherent relations between the production scheduling and vehicle routing are explored. The mathematical models are built, the corresponding heuristic algorithms depending on the different constraints of the problems are designed and the upper and lower bounds of the problems according to the characteristic of the different problems are discussed.

该项目从运作层面出发，针对面向订单制造企业以及时间敏感性较强的行业，如服装业、电脑、报纸、鲜花、农产品、医疗药品行业等，从整体优化的角度去研究企业生产与运输协同调度问题，同时决策订单生产排序与车辆运输路径，从而在有限的资源下实现较高的客户服务水平。重点考虑以下因素：（1）在订单生产阶段，考虑单/平行机两类生产情况；（2）在产品运输阶段考虑不同性质的车辆运输（如车辆容积不同）；（3）根据客户需求分别考虑产品交付有时间窗约束和无时间窗约束；（4）根据企业目标的不同，考虑三类优化目标，分别为最小化最晚订单交付时间、最小化所有订单交付时间之和、最小化所有车辆完成时间之和，从多个角度优化企业客户服务水平并提高整个供应链的响应速度。探索生产排序与车辆运输路径的内在联系，建立数学模型，根据问题约束的不同设计相应的启发式算法，并根据问题特性探讨问题的上下界解。

本课题的研究目的为从运作层面出发， 针对面向订单制造企业以及产品时间敏感性较强的行业，如服装业、电脑、鲜花、农产品、医疗药品行业，主要从整体优化的角度研究企业生产与运输协同调度问题，同时优化决策订单生产排序与运输排序，分别最小化最晚订单交付时间、最小化所有订单交付时间之和、最小化所有车辆完成时间之和，从多个方面衡量企业客户服务水平以提高整个供应链的响应速度。本课题研究要点有三：（1）生产与运输协同调度模型的有效建立。在该协同调度问题中，存在多个决策变量，如订单是否装载到某车辆，某车辆是否访问某客户等。另外订单的生产顺序直接影响车辆的出发时间，因此模型中存在非线性约束。还协同考虑了各个约束之间的关系。（2）探索不同问题的特殊性质。因为约束条件的不同与目标函数的不同，导致研究问题的性质也不同。针对不同问题的特殊性质，发掘了相关的求解规则，嵌入到启发式算法或精确算法，从而有效快速地寻找最优解或近似最优解。（3）探索不同问题的上下界解决方法。同样地，因为约束条件的不同与目标函数的不同，针对不同问题提出了不同的上下界解决方法，例如拉格朗日松弛法，分解算法等。本课题将订单生产顺序、订单装载、运输路径等决策协同优化，丰富了生产与运输协同调度领域的现有理论，为相近的其他问题的研究提供借鉴，并为企业实际运营提供一定的指导作用。.项目实施以来共发表论文12篇，其中SCI/SSCI/EI检索6篇;出版专著2本；授权实用新型专利5项。项目主持人职称晋升为副教授，入选云南省千人计划“青年人才”。