华中科技大学

2014

本项目属于机械领域,所属学科工业工程,为应用基础研究。 调度技术直接影响着制造系统的效率。因此,研究新型调度理论与方法成为上世纪90年代以来国际广泛关注的制造系统运行优化前沿方向。同时,目前我国大部分制造企业的生产调度主要依靠经验或简单规则,难以实现作业优化排序与资源合理调配。 针对智能调度领域基础理论相对薄弱、理论体系有待完善、应用瓶颈技术有待突破的现状。近10年来,项目组在973计划、863计划、国基金等项目支持下,针对制造系统中广泛存在的流水车间、作业车间、柔性作业车间和集成式工艺规划与车间调度等四个典型问题开展深入研究,从问题本质特性入手,结合各自特点,提出了一系列新颖调度理论与高效方法,取得多项具有我国自主知识产权的创新成果。重要科学发现如下： 1、针对流水车间调度问题(FSP),提出零空闲和零等待FSP的插入邻域结构特性;提出离散差分进化算法的单目标FSP求解方法;提出基于离散差分进化算法的多目标FSP求解方法。针对国际通用的120个阻塞Tailard标准测试集,刷新112个问题的世界最好解。 2、针对作业车间调度问题(JSP),提出一种新的全主动调度类型和高效邻域结构N7;提出基于集中与分散搜索合理平衡的混合优化算法。针对国际通用的ABZ、TA等标准测试集,共改进84个问题的世界最好解。 3、针对柔性作业车间调度问题(FJSP),分别提出基于遗传算法和元胞粒子群优化的单目标FJSP求解方法;分别提出基于混合粒子群优化和多目标遗传算法的多目标FJSP求解方法;提出基于免疫机制和熵原理的不确定多目标FJSP求解方法。针对国际通用的B&C、D&P标准测试集,共刷新15个问题的世界最好解。 4、针对集成式工艺规划与车间调度问题(IPPS),提出IPPS的混合整数规划模型;提出新的集成优化新策略;分别提出基于改进遗传算法和混合遗传禁忌搜索的IPPS求解方法。针对国际通用的Kim等标准测试集,共刷新23个问题的世界最好解。 这些理论与方法的提出丰富了智能调度的研究,推动了智能制造学科的发展,具有重要的科学意义。提出的理论与方法具有很强的通用性,为制造系统高效稳定的运行提供了有效的手段,具有重要的工程应用价值,部分成果已在汽车、船舶等行业进行了应用,取得了较大的经济效益。