生产与运输协调多目标调度问题的理论研究

生产作业与物流作业是企业运作管理的两个重要组成部分，生产和物流紧密交织，运输的阻塞将影响整个生产系统的连续性和稳定性。如何优化生产调度与物流平衡是生产企业亟待解决的关键问题之一，是提高生产效率、降低物耗、能耗的重要手段。本项目以钢铁企业为研究背景，针对高温作业生产的复杂性、运输的多样性，以组批生产、恶化、批运输为主要特征，研究生产和运输协调的多目标调度问题，建立相应的数学模型。基于计算复杂性理论，分析问题的最优解结构特征，提出相应的最优算法。对于难解问题，基于多目标优化理论，设计有效的启发式算法或智能优化算法，并对算法性能进行最坏情况分析和平均情况分析。将理论结果进行应用研究为企业设计出生产运作与物流优化方案。通过本项目的研究，不仅能够丰富生产调度、物流优化以及多目标调度理论，为生产运作管理提供理论基础和依据，而且对于企业生产物流系统的整体优化、提高企业的竞争力具有重要的指导意义。

本项目以流程工业中的钢铁企业生产物流系统为研究背景，提炼出具有流程工业典型特征的生产运输协调的多目标优化关键问题。通过深入分析与挖掘企业高温生产运作模式、批量生产与运输衔接特点，对流程工业的生产运作与物流管理的机理进行研究。生产运输协调多目标调度的研究主要研究包括：（1）通过对模铸生产与钢锭运输特征分析，研究生产前半成品运输与温降特征的批处理机生产的多目标协调调度问题。目标为最大化设备利用率与最小化生产费用。（2）通过对炼钢、精炼的生产运输特点分析，以最小化库存水平最大化设备利用率为目标，研究带有生产前原材料的运输和无界批处理机生产的协调调度。（3）从连铸连轧生产与物料转移特征分析，研究连铸批和轧制批对生产计划影响，提炼出流水车间生产与两阶段生产间的半成品运输的协调调度。（4）从炼钢过程的批量生产与成批运输的特征分析，研究热轧生产与板坯到客户段运输之间协调关系，以库存水平和运输费用为目标，提炼出批处理机生产以及批运输的协调调度问题。（5）基于热轧生产与成品板坯运输之间的协调关系以及准时配送的特征，研究并行机生产以及生产后具有等待时间限制的成批运输协调调度问题。（6）通过对热轧、冷轧车间的轧制设备，板坯、板卷等采用汽车运输到客户端的生产运输特征分析，以平衡最小化库存水平与运输费用为目标，研究并行机生产以及生产后产品成批配送协调调度问题。综上所述，批量生产与运输协调的启发式算法开发可以应用于炼钢连铸的生产调度与物料转移，制定提高生产效率和成材率的生产物流计划。以恶化为特征、降低能耗为目标的生产运输协调研究可以应用于流程工业中高温作业的生产物流衔接编排计划，为企业制订出节能降耗的生产策略。以生产与成批配送的生产物流协调研究可以设计库存管理和生产物流计划，能够为流程工业的生产和销售物流的决策提供建设性意见。本项目的研究具有可移植性和推广性，不仅能够丰富生产调度和物流优化理论，而且对于企业供应链的生产实际运作和物流管理具有一定的指导意义。