面向大规模定制的批量计划与调度的优化理论与方法

According to the actual demand of enhancing intelligent production level of Chinese process industry, achieving intensive management of plant-wide production process, promoting the core competence of the corporation, this project combines fundamental theories research with industrial application research, and focuses on theories of batch planning and scheduling under mass customization, modeling methods and optimization methods of solving models. The above mentioned theories and methods are then applied to the practical production management in the process industry such as the steel industry. This project enriches the theory of batch planning and scheduling. Furthermore, the research topics are rooted in the developing requirement of practical production management mode. The theory research result of this project can promote the optimal operation ability and the scientific decision level of enterprise.

本项目从提高我国流程工业的生产智能化水平、实现生产全流程精细化管理、提高企业核心竞争力的实际需求出发，将基础理论研究和工业应用研究相结合，着重研究面向大规模定制生产模式下的批量计划与调度理论、建模方法与求解模型的优化方法，并将上述的理论与方法应用于以钢铁为代表的流程工业的实际生产管理中．本课题不但丰富了现有批量计划与调度的理论与方法，更重要的是所研究问题都来源于实际生产管理模式发展的需求．本课题理论研究成果有助于企业的优化运行和提升企业的科学管理决策水平．

本项目以钢铁和铝工业生产流程为背景，瞄准智能化生产的实际需求，研究大规模定制生产模式下的新型组批决策与批调度的理论与方法，一方面丰富现有流程工业生产运作管理理论，另一方面推动企业的优化运行和提升科学决策水平。. 针对生产组批决策，提炼出大规模定制生产模式下影响其效果的边界条件，研究了如下新型组批决策优化问题：钢种归并与组批集成优化；锭型选择与组批集成优化；订单分配与组批集成优化；带有分段线性目标的新型组批优化。. 针对生产批调度，分析了不同生产布局环境下工件、批次与机组的调度关系，研究了如下新型批调度优化问题：带有批次调整时间的并行机调度；交替供料模式下的两阶段串行批调度；带多重加工路径的多阶段间动态批调度；调整时间与排序相关的动态单机调度。. 针对组批决策和批调度问题提出了如下新型建模与优化方法：基于多时间尺度的混合建模方法；基于对偶理论的混合数学优化方法；基于改进Benders分解的鲁棒优化方法；基于对偶摄动的迭代局部搜索算法。. 针对不同产品类型的钢铁企业，开展了面向生产实际的应用研究：考虑全流程物流均衡的炼钢合同计划；长材产线连铸-轧制混流生产模式下的轧批调度；面向中厚板产线的铸机组批与排产优化。. 围绕上述内容研究，在JORS、IEEE Access、自动化学报、运筹与管理等学术期刊和PSE等学术会议发表论文10篇，授权美国发明专利1项，申请中国专利3项，开发了多个具有自主知识产权的智能组批与优化调度系统，获2018年中国科技产业化促进会科学技术一等奖。. 在国际合作与交流方面，与3名海外学者进行了合作交流，项目组成员18人次参加了学术会议，20人次赴企业调研合作，培养了2名博士和7名硕士。