基於定界多目標最佳化的區別化生產調度問題研究

《基於定界多目標最佳化的區別化生產調度問題研究》是依託武漢理工大學，由雷德明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於定界多目標最佳化的區別化生產調度問題研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：雷德明
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

本項目針對MTO製造企業生產過程中存在的各種導致延期交貨經常發生的狀況與風險，提出新型調度形式—區別化調度問題，開展關於該類問題及其定界多目標最佳化的研究。首先，研究定界多目標最佳化理論，根據訂單規格和收益等對訂單分類,根據目標相對重要性確定主要目標和次要目標並對後者定界，建立問題的數學模型；其次，針對多種考慮企業資源狀況或訂單特點的區別化調度問題，結合資源選擇、生產外包、原材料與財政約束、阻塞、裝配和可重入等約束與條件的特點，提出新算法—受控局部搜尋，並系統研究基於該算法或帝國競爭算法的定界多目標最佳化方法；最後，針對面向干擾事件的區別化調度問題，在度量干擾事件對原調度的負面影響的基礎上，定義並定界擾動目標，研究合理高效的干擾管理新策略。本項目研究將提供一套區別化調度理論與方法，擴展生產調度、干擾管理和多目標最佳化的研究內容，為MTO企業獲得按時交貨和資源利用等方面的高水平性能提供決策支持。

結題摘要

項目研究圍繞MTO製造企業生產過程中存在的各種導致延期交貨經常發現的狀況和風險，在定界多目標最佳化理論基礎上，開展區別化生產調度問題研究，根據訂單規格型號和收益等對訂單分類，將目標分為主要目標和次要目標並對次運行目標定界，並針對考慮企業資源狀況、訂單特點和干擾時間的區別化調度問題，套用受控局部搜尋和帝國競爭算法等對問題進行定界多目標最佳化。通過四年的研究，目前已在國際TOP和重要SCI期刊IEEE TCYB, CAIE和EAAI等發表論文15篇，在自動化學報等國內重要期刊發表論文17篇，這些成果SCI引用次數超過150次，入選ESI高被引論文一篇。項目研究期間申請人連續四年入選Elsevier中國高被引學者榜。在該項目資助下，培養博士生2名，碩士生10名。項目在定界多目標最佳化、區別化生產調度和帝國競爭算法的套用方面取得了一些高水平成果。發表在IEEE TCYB的論文將總能耗定為次要目標並對其定界，給出了一種有效的雙階段過程，第1階段同等對待所有目標，而第2階段直接最佳化問題本身，並套用帝國競爭算法對問題求解。隨著綠色製造在我國的不斷推行，考慮綠色指標如總能耗現實意義重大。發表在SEC、ASOC和IEEE TEM的論文也給出了部分目標為次要目標，其它目標為關鍵目標時，多目標調度的有效解決方案。除了這些區別對待最佳化目標的研究外，本項目還研究了區別對待工件的區別化調度問題。發表在IJPR上的論文針對考慮訂單外部的作業車間調度問題，這是一類MTO製造環境下常見的問題，套用一種性能優良的蛙跳算法最佳化總延遲時間和總外部成本。此外，發表了5篇帝國競爭算法在區別化調度等方面的套用，驗證了該算法的搜尋優勢，推動了該算法的研究進展。在項目研究過程中，分散式調度研究引起了研究者的廣泛關注，項目組也開展了一系列的相關研究工作，目前已圍繞分散式並行機調度和分散式混合流水車間調度在EAAI、CAIE、IJPR和Engineering Optimization等期刊發表4篇論文，取得了一些全新結果，這些工作促進了分散式調度的新發展。