面向多层次级联优化的多项目调度问题研究

Multi-project plans should generally be broken down step by step to generate kinds of schedules in the hierarchical structure of project management. However, in practice, there are lots of incompatibilities and conflicts among schedules in the hierarchical structure, and thus the strategic goals of multi-project are seriously affected. Therefore, achieving joint optimization of the schedules in the hierarchical structure is a critical issue of current project scheduling theory. This work is devoted to studying the hierarchical cascading optimization of multi-project scheduling by combining modern project management theory and latest optimization scheduling method. Firstly, the classic scheduling problems distributed in the hierarchical structure are investigated and addressed. Highlighting tactic level, the project rough-cut capacity planning is improved based on existing research. On this basis, we present hierarchical multi-project cascading scheduling problems combining the tactic level and operation level by using the strategic goals as top-level targets, and formulate them in terms of Analysis Target Cascading. According the characteristics of presented problems, embedding the latest project scheduling algorithms in the solution strategies of Analysis Target Cascading, the efficient solutions are developed by full algorithm analysis and computation experiments. This work is of great theoretical interest and important application prospect since it explores an effective approach to cascading optimizing multi-project schedules in the hierarchical structure of project management.

多项目计划往往通过逐层分解形成多种处于不同项目管理层次的调度计划。但实践中各层调度计划之间经常会发生不兼容和冲突等情况，严重影响了多项目战略目标的实现。因此，实现各层多项目调度计划的联合优化是目前项目调度理论中的一个亟需解决的关键问题。本课题拟结合现代多项目管理理论和最新优化调度方法，对多项目调度的分层级联优化问题进行研究。首先对处于不同监管层次的典型项目调度问题进行分析定位，突出战术层的重要地位，对处于战术层的项目粗能力计划问题进行改进。在此基础上，以目标层解法为框架，提出分层多项目级联调度问题，构建以多项目战略目标为输入的战术层和执行层联合调度问题的优化模型。针对问题模型的特点，将最新项目调度算法嵌入到目标层解法的主算法中，通过充分的算法分析和计算实验，提出求解该问题的高效算法。该研究将探索一条能够对不同层次的多种项目调度问题进行级联优化的有效途径，具有重要的理论意义和应用前景。

按照申报书的研究内容和技术路线，本课题结合现代多项目管理理论和最新优化调度方法，对多项目调度的分层级联优化问题进行了以下研究：1）对现有多项目管理和多项目调度文献进行了充分的梳理，对战略导向的分层多项目调度框架进行研究；2）针对分层优化的核心问题—项目粗能力计划问题（项目群计划问题）进行研究；3)对分层多项目级联调度问题模型的构建进行研究；4)设计分层多项目级联调度问题的求解算法；5)多项目级联优化调度的算法开发与应用。.基于上述研究，主要取得了以下研究成果：1)基于对现有项目群、多项目方面的文献梳理，给出了从战略到策略再到执行层的多项目计划框架，对其核心优化问题的关系进行了分析和定位。2)提出一种策略层项目计划的双目标优化问题模型和求解算法，通过粗略确定主要项目工作的时间和资源投入，形成完整的多项目时间—资源投入决策曲线，为管理者提供全面的多项目决策依据。3)针对确定性比较强的制造项目，提出了自下而上的分层多项目级联调度方法，在复杂项目群环境下从项目群和项目两个层面得出全方位的决策方案，为项目群和项目决策人员提供充分的决策依据。4)针对不确定比较强的研发项目，应用目标级联分析方法（ATC）提出了自上而下的分层多项目级联调度方法，综合考虑不同层面、不同角色的关注点，实现多项目调度计划在策略层和执行层的高度一致，有助于引导复杂多项目管理工作进入一种良性有序的状态，实现各个项目调度的独立优化和多项目共同目标的级联统一。5）针对项目群环境下，多项目分布式调度的特点，提出了考虑资源转移的分布式项目调度方法。6）针对多项目执行过程中的不确定性，给出了多模式项目反应式调度方法和多项目动态调度方法。.基于上述研究，发表学术论文多篇，并与企业合作，实现了理论研究成果在生产实际中的应用。