生产调度与设备维护是生产制造企业两个非常重要决策活动,尤其是对于从事半导体等生产制造的企业来讲,这些产品的生产制造具有工艺过程复杂、生产设备负荷高且造价昂贵等特点。在实际工作中,虽然生产调度和设备维护作业共享设备这一共同的活动载体,但是企业一般将调度和维护作业分别交由生产部门和维护部门来负责,两者通常是独自进行决策的,这就使得无论是生产部门制定的调度还是设备管理部门制定的维护方案,都缺乏总体优化特性。有时甚至会因为两个部门之间缺乏彼此的沟通协调,而造成两者的作业相互冲突的现象发生。本课题选择生产组织和设备维护作业的主要环节,研究面向并行批处理系统的生产调度与设备维护的联合调度优化问题。通过研究生产调度和设备维护作业之间的相互作用和相互影响关系,对联合优化问题建模并设计出相应的求解方法。生产调度以及维护调度从本质上来讲,都是调度问题。而针对调度问题,主要有两方面的优化指标:效率指标和成本指标。所以本课题分别从这两个优化指标的角度进行建模研究。首先,针对效率指标,在考虑设备加工失效的情况下,以设备可靠性为约束条件,以最小化所有工件的流程时间总和为目标,建立生产调度与设备维护的集成优化模型,并设计了两种求解方法:基于循环迭代的求解方法以及基于改进型遗传算法的求解方法,分别与枚举法对比,从而验证算法的有效性。然后,针对成本指标,将维护成本以及故障维修成本纳入考虑,以最小化生产调度与设备维护的总成本为目标,同时考虑设备的完美维护和非完美维护,建立集成优化模型,并设计了一种遗传算法作为求解的方法。因为调度方案都是事先确定的,其确定的优化方案是建立在该方案的预期结果的基础上的,而在实际生产制造过程中,会发生各种计划之外的情况,从而造成实际情况与预期结果之间往往存在偏差,对预期结果进行更加准确的估计,是保证调度方案有效性的一个重要方面。设备在加工过程中一旦发生了故障,在设备完成维修工作之后,将不得不重复故障之前的加工过程,针对该种情况构建了并行机系统的期望完工时间的计算模型。因为精确计算模型计算起来具有高度的复杂性,所以对其进行了适当的近似处理,通过仿真实验的方式对于前提假设与近似处理的合理性进行验证。