集成式工艺规划与车间调度问题的理论与方法研究进展

传统上工艺规划与车间调度是各自独立、串行的两个系统，导致工艺计划执行的有效性差、车间调度的合理性受限，严重影响了制造系统的运行效率。因此，工艺规划与车间调度的集成与优化势在必行，但缺乏相应的数学模型和集成求解策略。

近年来，数字制造装备与技术国家重点实验室高亮教授课题组致力于集成式工艺规划与车间调度（Integrated Process Planning and Scheduling, IPPS）问题的理论与求解方法的研究。针对IPPS问题缺乏数学模型的现状，建立了该问题的混合整数规划模型；针对IPPS问题传统串行优化策略的不足，提出了集成优化的新策略；针对IPPS问题求解算法单一的现状，提出了一种混合遗传算法和禁忌搜索的求解算法；对国际通用的Kim标准测试集的24个问题进行求解，刷新了18个问题的世界最好解。

相关研究成果发表在《International Journal of Production Economics》、《Computers & Operations Research》等国际权威期刊上，并得到了国内外同行的广泛关注。美国亚利桑那大学Son教授（《International Journal of Services Operations and Informatics》主编、《IIE Transactions》编辑）在论文【Journal of Intelligent Manufacturing, 2012, 23(4): 1083-1101】中评价该工作“quite successful in obtaining near optimal solutions to variants of IPPS problems（对于各种IPPS问题非常成功地求得了近优解）”。葡萄牙波尔图大学的Bernardo教授（葡萄牙IBM-CAS中心学术副主任）在论文【Applied Soft Computing, 2013, 13(3): 1352-1364】中评价该工作“The hybrid evolutionary method presents a promising performance outperforming literature results（这种混合进化算法性能表现优异，其结果优于文献中其他方法的结果）”。

2010年高亮教授应邀在期刊《International Journal of Manufacturing Research》上发表了一篇IPPS的综述，并应邀为Elsevier SciTopics撰写了IPPS专栏。2012年作为客座编辑在SCI期刊《International Journal of Advanced Manufacturing Technology》上组织了Process planning and Production Scheduling in Sustainable Manufacturing的专辑。发表在《International Journal of Production Economics》 的论文获2012年度湖北省第十四届自然科学优秀学术论文一等奖。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目（51005088和51375004）的资助，为数字制造系统的研究与应用提供了一定的理论与技术支持。

(稿件由高亮教授课题组提供)