供应链中生产、存储与运输的协同调度建模与优化研究

This research focuses on the integrated scheduling of production, multi-level inventories and transportation in the supply chain system through various modeling methods and solving strategies. The research contents include constructing multiple integrated scheduling models reflecting the practical situation through the investigation of supply-link systems; extending the supply-link integrated scheduling models to supply chain situations according to the their corresponding topostructures; analyzing the complexities of these constructed models from both mathematical and numerical aspects; constructing the suitable efficient solving methods for the problems by improving and modifying the existed various solving methods, and the feasible, efficient and cross-problem hyper heuristic solving methods through research on the structure, searching rule and reusability of the hyper heuristic. At last, this project will design a simulation platform to verify the above models and solving methods, and evaluate the obtained coordinated schedules based on several pre-specified objectives. The research objectives are, through the above research work, to realize the coordinated scheduling of production, inventory and transportation in the supply chain systems so as to reduce the operation and logistics costs, decrease idleness or waste of resources, create competitive cost advantage, eliminate the weak link and realize the global balance of the supply chain system.

本项目围绕着供应链中生产计划、多级存储与运输作业的协同调度问题，以在操作层次上实现三者的协同调度管理为基本方向，以多种建模方法和求解策略为研究对象，通过对带有多级存储的供应链系统的研究，建立多种贴近实际情况的单级供应链中生产、存储和运输协同调度模型；通过研究企业间不同交货期冲突的处理机制，将单级供应链协同调度模型根据供应链的拓扑结构扩展至多级供应链；从数学或计算角度论证模型的复杂度；通过对已有调度方法的改进建立适合本项目的求解方法，并通过对超启发式算法构造、搜索规律提取和重用性的研究，建立可行、有效、跨问题能力较强的超启发式求解算法。最后构建仿真平台验证上述理论与方法，并对所得协同策略作出评价。本项目目标是通过上述研究最终实现供应链上生产、存储和运输活动的协同调度，有效消减供应链运营成本，减少资源闲置与浪费，创造竞争的成本优势，消除供应链上由于不协调造成的薄弱环节，实现供应链的总体平衡。

供应链中生产、存储与运输的协同调度对于提高供应链的整体效率至关重要，很多学者分别从理论和实践角度阐述了实施生产、存储与运输协同调度的必要性。本项目首先通过对多家典型流程型生产企业的调研及分析，获取了丰富的实践数据，然后，根据不同企业的特点，制定了仿真平台数据产生的标准，划分了常见的产品交货期种类，并进行了相应的形式化描述，定义了各级库存成本的求解方法，并在上述研究基础上，针对单级供应链中串联和并联处理机环境下的多种供应链中生产、存储与运输的协同调度问题展开研究，构建了相应的协同调度模型，从数学理论或数值实验角度证明了问题的难解程度，并给出了相应的高效求解算法，基于多种下界生成方法给出了各问题的下界，并在此基础上展开仿真实验评价了所构建模型和算法的有效性。基于上述研究，通过构建工件交货期冲突处理机制，将单级供应链协同调度模型扩展至多级供应链协同调度模型，并从数学理论角度证明了模型的复杂度，给出了高效的求解算法，基于拉格朗日松弛算法给出了问题的下界，并通过仿真实验评价了所构建多级供应链协同调度模型和算法的有效性。依托上述研究内容形成的各项成果在理论上丰富了供应链协同管理的研究内容，也为相关的流程型企业提供了有益的借鉴和指导。在该项目的资助下，共在国内、外学术刊物上发表相关学术论文10篇（其中SCI/EI检索论文8篇），在国际会议上发表学术论文1篇（EI检索），申请国家发明专利2项，依托本项目培养硕士生6名（其中2名已毕业，其余4名在读）、博士生1名（已毕业），顺利完成了项目既定的研究目标。