论文部分内容阅读
对任务安排、服务提供和零件加工等过程进行排序优化的调度理论,在管理决策领域存在着大量的应用,能产生巨大的社会经济效益。经典调度理论中总是假设工件参数是固定不变的,而且机器在整个调度周期内的运行状态也不会发生改变。但管理决策者目前面临的复杂生产过程和客户多样化的需求,使得调度优化问题的研究对象也相应的发生变化。工件的时间参量可以发生改变,机器运行也可能需要中断一段时间来进行诸如保养维护、工具更换、效率调整等活动。而此时工件/机器参数往往是可控的,针对这一新的变化,本文主要研究含可控时间参量的生产调度问题及相应的优化算法。首先,本文研究了带资源依赖的释放时间的单机调度问题。每一工件一旦释放即开始进行加工,其释放时间与假定的初始释放时间存在偏差即会产生释放成本。需要确定工件序列和所有工件的释放时间,使得释放成本、时间表长和总完工时间的加权和总成本目标函数最小。考虑了两种情形:情形一是初始释放时间是限制性的,它是NP难问题;另一情形是初始释放时间为非限制性的,它是多项式时间可解问题,时间复杂度为O(n log n)。其次,基于实际应用中出现的涉及可控且可变加工时间的调度问题,本文研究了含资源依赖和位置依赖的工件加工时间的单机问题。在资源指派导致的压缩加工时间基础上,在实际加工时间中综合考虑了一般位置依赖的学习/老化效应。资源消费函数是线性函数或是凸函数,在每一种情况中,讨论了两个目标函数。其中之一包含时间表长、流水时间、总完工时间偏差和总压缩成本,另外一个包含提前、延后、提交时间和总压缩成本。分析表明:它们都能在时间复杂度O(n3)内求解,而对于凸目标函数情形中的一种特殊情况,有时间复杂度O(n log n)的算法。再次,具有资源分配或机器可得性约束的调度是非常重要的,最近受到了广泛的关注。本文考虑了工作可控性与机器可得性这两种现象同时存在时,它们之间的协调关系。假定安排凸资源依赖的工件在含一个不可得区间的单机上加工。涉及了时间表长和总资源消费两个目标函数。目标是寻找最优工件调度和资源指派,使得在一个目标不超过给定上界的约束下,最小化另一目标函数。分析表明,每一问题都是NP难问题。提供了启发式算法,并分析了它们的最坏情况性能比。接着,本文研究了含特殊线性可压缩加工时长的同型机情境下的时间表长问题。每一工件通过消费额外的资源,其加工时间都是可压缩的,且总压缩量有限制。在资源消费量足够时,工件的加工时间甚至可以减少至零。给出了所考虑问题的复杂度和MIP模型。在经典平行机时间表长问题的简单调度规则基础上,提供了两个启发式算法:LS-压缩方法和LNPT-压缩方法。并提供了依赖于工件参数的最坏情况误差界。然后,本文研究了含凸资源依赖加工时间的平行机调度问题,涉及一般位置依赖的工作负荷。由于含资源指派调度问题与许多实际生产情况相适应,因而越来越受到调度研究者的关注。考虑平行机环境及其特殊情况的单机环境,以及两个目标函数:总调度成本和资源消费成本。根据机器环境、资源消费函数和目标函数的不同,共讨论了八类问题。结论显示,每一问题的最优解都可以通过有效的多项式时间算法获得。之后,本文研究了带机器维护且维护时长是退化且可控的单机问题。假设维护时长是依赖于其开始时间和消费的额外资源量。目标是确定工件序列、维护活动位置和它的额外资源消费量,使得与绩效指标和资源消费成本有关的总成本最小。考虑的绩效指标分别为:时间表长、流水时间、最大延误和提前、延误及提交时间的组合。分析结论表明,所有四个问题都是多项式时间可解的,并提供了对应的优化算法。最后,本文研究了共同提交时间窗指派的单机调度问题,同时考虑一般位置依赖的加工时间和退化且可压缩的维护活动。讨论了与效率调整维护活动有关的两个模型,即维护长度假定为依赖于开始时间和可压缩的或依赖于位置和可压缩的两种情形。目的是找寻工件提交时间窗的位置和大小、维护位置以及指派给它的资源量和工件序列,使得含提前、延误、提交时间窗位置和大小及资源成本的总成本函数最小。结果表明,两个模型对应的问题都可以归结为多项式时间可解的指派问题。总之,工件特征/机器环境的改变使得工件/机器参数不仅可变,且是可控的。与之相适应的生产调度模型与优化算法研究,进一步丰富了调度决策理论,拓展了它的应用领域。