动态环境下基于进化算法的复杂项目多目标规划研究

This work focuses on the characteristics of complex projects, such as multiple levels, multiple objectives, uncertain and dynamic environment. The main content of this work covers the issues of project selection, project scheduling and resource allocation in the field of complex project management. In this work, the multi-objective optimization model of complex project planning problem as well as its optimization theory and approaches under dynamic environments will be addressed. Based on the traditional project portfolio problems and project scheduling problems, this work comprehensively considers the objectives on different levels of complex projects and develops the multi-objective model of complex project planning problems. Due to the strong NP-hard feature of the problem and the challenges resulted from the dynamic environments, this work will spend much attention on the design of multi-objective evolutionary algorithm to solve the problem effectively. Considering dynamic environments, the evaluation measures and adaptation policies and mechanisms in the presence of dynamic events are one of the main contents of this work. Finally, application will be addressed on complex projects in the defense technology area, especially in the area of aerospace complex projects. On one hand, this work will expand the contents of project portfolios and project scheduling. On the other hand, this research will enrich the application of multi-objective evolutionary algorithm in discrete optimization problems, particularly the application in project management areas. In practice, the research results can provide feasible approaches and methods for the selection, scheduling and control of complex projects.

本课题针对复杂项目的多层次性、多目标性、不确定性和动态性，围绕复杂项目管理中的项目选择、项目调度和资源分配等问题，研究复杂项目规划的多目标优化模型，及其在动态环境下的优化理论与方法。在传统项目投资组合问题和项目调度问题的基础上，考虑复杂项目在战略层、战术层和具体运作层次所关注的目标，建立复杂项目规划的多目标优化模型。鉴于问题具有很强的NP-hard特性，拟采取多目标进化算法对问题进行求解。根据项目执行环境的动态特性，研究动态环境下项目方案的评价指标以及动态调整策略和机制。最后，在理论研究成果的基础上，针对国防和航天领域的复杂项目管理开展应用研究。本项目的研究成果在理论上能扩展项目投资组合与项目调度的研究范畴，丰富多目标进化计算在离散优化问题，特别是在项目管理领域的应用，在实践上能够为动态环境下复杂项目的选择、调度和控制提供可行的思路、方法和手段。

本项目通过研究复杂项目的多目标优化模型，综合考虑项目管理中不同层次所涉及到的资源规划、项目选择、活动调度和资源分配，建立复杂项目选择与规划的集成模型，支持复杂项目综合集成的优化和决策。. 本项目在研究过程中，主要开展了以下几个方面的：.（1）针对中国导航卫星系统项目建设中的资源分配和调度问题，开展了多目标优化方面的研究。本项目以中国北斗卫星导航系统建设为例开展应用研究，在建模过程中考虑了研发资源的不同效率以及不确定因素的时间依赖性。将问题建模为多目标优化问题，同时考虑了项目的研发周期和资源效率的均衡性。提出了一种协同合作的多目标进化方法对问题进行求解。.（2）开展了动态环境下武器装备选择与规划方面的研究。. 本项目在此项研究工作中同时考虑了装备的选择和规划，将问题建模为武器装备组合优化问题和项目调度问题的融合。在方案评价时，考虑了装备发展方案的成本和效能。其中，方案的效能采用NPV来衡量。在方案的效能评估方面，考虑了装备的使用时间和装备之间的协同效应。在求解问题时，采用了多目标进化算法进行求解。.（3）开展了工厂生产线动态混流排产的应用研究.本项目在研究过程中，以航天一院211厂为应用背景，开展了复杂项目生产调度的应用研究。本项目针对211厂实际车间的加工流程，研究开发连接企业管理层与实际车间之间的调度优化系统，达到数字化混流生产线动态排产与管控，以实现生产状态的实时监控、加工任务和生产资源合理分配，从而使生产工位负荷均衡，提高生产效率和资源利用率。在应用研究过程中，建立了211厂混流排产管理系统和排产计算管理系统。.本项目研究过程中，共完成5篇学术论文，其中2篇论文分别发表SCI期刊，3篇论文在审稿过程中。本项目协助培养博士研究生2名，硕士研究生3名。在本项目的支持下，项目主持人获得湖南省自然科学二等奖1项。