带有批决策的生产调度优化理论与方法研究

针对以典型流程工业生产为背景、从实际生产管理中提炼的一系列带有批决策的新型生产调度问题，探索带有批决策的调度理论、建模理论与求解问题的数学规划方法和智能优化方法，并以钢铁、石化、有色冶金等典型流程工业为背景进行应用研究。研究内容包括：批生产作业模式研究、新型生产批决策模式与特征、递阶批决策模式结构框架、批决策与调度集成统一理论框架、批决策生产与物流协调调度、批决策生产调度建模与优化方法。系统研究带有批决策的调度优化理论，形成具有原创性的理论体系，为解决工业生产中带有批决策的生产调度难题提供新的解决方案。将所提出的带有批决策的生产调度优化理论与方法在钢铁、石化、有色冶金等流程工业生产运作管理中进行应用研究，形成具有我国自主知识产权的生产调度软件系统，为工业过程的有效生产作业管理提供技术支持，并获得实际应用，从而提高企业系统效率、降低运作和物流成本，增强企业竞争力。

该项目以钢铁、石化和有色金属等行业为背景，从生产实际中提炼出一系列带有批决策的生产调度问题，从批调度理论、建模优化方法和应用研究等方面进行系统研究。. 在批调度理论研究方面，针对批决策问题、生产批调度问题、生产与物流批调度问题，分别进行复杂性理论分析，分析最优解性质，对于可解情况提出多项式最优算法，对于NP难问题设计近似算法并对性能进行理论分析。具体包括：1）批决策问题：并行批-串行批双层批决策问题、半连续批-串行批双层批决策问题、串行批-串行批双层批决策问题；2）生产批调度问题：工件具有三段加工时间的批处理机调度问题、工件带有线性恶化特征的两个代理批处理机调度问题；3）生产与物流批调度问题：装载运输批决策车辆车头车尾可分调度问题、生产-运输-运输协调批调度问题、带有恶化特征的生产-运输协调批调度问题。. 在优化方法方面，针对不同类型的批调度问题分别提出适合的最优化方法和智能优化方法。在最优化方法方面，提出如下最优化方法及相关改进策略：1）行-列生成混合精确算法；2）拉格朗日与列生成混合对偶精确算法；3）带有高密度 Pareto cut的改进Benders分解算法。在智能优化方法方面，提出如下混合智能优化方法及相关改进策略：1）个体自适应差分进化算法；2）新型混合多目标进化算法(HMOEA算法)；3）增量式动态差分进化算法。. 在应用研究方面，以钢铁、石化、有色金属为背景进行应用研究：1）钢铁批调度：针对炼钢-连铸、热轧、冷轧的批调度进行建模与优化；2）石化批调度：针对化工分批与批组决策问题、油井和乙烯批调度进行建模与优化；3）有色金属批调度：针对铝锭集成批调度、可重入生产、集成组炉和调度、铝电解-铸造及铝熔铸的批调度进行建模与优化。. 围绕带批决策的生产调度理论、建模、优化和应用研究，在Operations Research、Naval Research Logistics、IIE Transactions、IEEE Transactions on Evolutionary Computation等国际期刊发表和录用论文29篇。部分成果获部级一等奖。. 在国际合作与交流方面，与7名美国学者针对此课题进行合作。负责举办两次学术会议。派青年教师和博士51人次出国合作交流或参加国际会议。培养了12名博士和30名硕士。