不确定资源约束下的项目调度问题-研究

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1、哈尔滨理工大学丁学硕上学位论文第1章绪论1．1课题研究的背景及意义本课题全名为“网络化制造环境下协同项目计划与控制系统研究”，来源于哈尔滨市后备带头人基金项目(2004AFXⅪ039)。随着科学技术的发展，生产规模越来越大，复杂性越来越高，市场竞争也越来越激烈，因此对企业的管理和对生产过程的监控都提出了更高的要求，企业唯有在最短时间内以最有效的方式生产出最能满足顾客需要的产品，才能获得持续的发展后劲。项目是一项独特的或具有风险的一次性任务，这个任务应该按照一定的期限、一定数量的费用，在预期的实施范围内来完成。项目管理(Pro

2、jectManagement，PM)是在一定的约束条件下，以高效率地实现项目业主的目标为目的，以项目经理个人负责制为基础、以项目为独立实体进行经济核算，并按照项目内在的逻辑进行有效的计划、组织、协调、控制的系统管理活动⋯。项目管理通常被认为是第二次世界大战的产物(如美国研制原子弹的曼哈顿计划)，在20世纪四五十年代主要应用于国防和军工项目，随着科学技术的发展，项目管理目前已被广为接受并应用于军事、软件、建筑等各个不同领域中。项目型企业就是企业的一切生产活动，是围绕一个个的项目设计、研发、生产为中心的企业。很多项目都具有的共同

3、特点就是具有一次性、技术含量高、重复率低、难以控制和管理等，因此通常采用协同项目管理方式对其进度、成本、质量、资源、风险进行管理。协同式项目管理是指针对市场机遇，两个或两个以上企业为了实现共同的项目目标，在自愿互利原则下，以契约方式结成一种网络式的联合体，共同承担项目工作，以减少项目的成本和风险，实现优势互补，提高企业群体竞争力的项目管理模式乜1。协同项目管理中，凡是涉及到多个工作任务，就存在如何安排它们的执行顺序问题，这就是排序问题口1。如果再要求给出各个工作任务以开始执行时间，则成为项目调度问题。项目调度问题是资源分配问

4、题的一种特殊情况，它主要研究一系列项目的一个加工顺序，使所采用的调度性能指标最优。项目调度问题是工农业生产、交通运输等各行业普遍存在的问题，不同的工作任务安排顺序得出的结果差别很大，若按照适当的调度理论和方法进行管理生产，可以得到最优或令人满意的结果。此外，项目调度还具有以下特性“1：哈尔滨理1=火学工学硕上学位论文1．复杂性由于装卸作业、设备、库场、搬运系统之间相互影响、相互作用、每个作业又要考虑它的到达时间、装卸时间、准备时间、操作顺序、交货期等，因而相当复杂。由于调度问题是在等式或不等式约束下求性能指标的优化，在计算量

5、上往往是NP完全问题，即随着问题规模的增大，对于求解最优化的计算量呈指数增长，使得一些常规的最优化方法往往无能为力。2．不确定性在实际的生产调度系统中，：一些重要的数据信息(例如加工时间，资源量等)通常不是一个非常精确的量值，往往是一个时间段或是一个模糊量，这样使得传统的算法将不能很好的体现现实情况。3．多目标实际的计划调度往往是多目标的，并且这些目标间可能发生冲突。Kiran等人将调度目标分为三类：基于任务交货期的目标、基于任务完成时间的目标、基于项目成本的目标。这种多目标性导致调度的复杂性和计算量的急剧增加。鉴于以上项目

6、调度的新特性，传统的调度理论很难解决这种复杂的、不确定的、多目标的问题，因此需要引进先进的理论、思想和方法并使其相互融入与结合来适应以上新特性。智能调度是调度研究的新成果，是解决复杂实际生产调度问题的有效手段和重要途径。智能调度一般是指在生产计划与调度决策中运用智能管理的手段和方法。而智能管理是人工智能与管理科学、知识工程与系统工程、计算技术与通信技术、软件工程与信息工程等多学科、多种技术相互结合、相互渗透而产生的一门新技术、新科学。研究和进一步开发有效的智能调度方法在实际生产中具有广泛的应用前景和很高的研究价值。模糊项目调

7、度是智能调度的一种，模糊项目调度问题也是一般的调度问题，是工程设计中典型的问题之一，也是最具难度的一种调度问题哺1。该类问题的研究取得的成果比较少，无论理论上的深入，还是优化算法上的探索都对于实际问题存在着局限性，只有个别特殊的问题找到了有效的算法。因此，模糊项目调度问题的研究具有很大的理论和实际意义，同时模糊项目调度问题是目前调度领域研究热点之一，它有着广泛的工业应用前景。1．2项目调度问题的研究现状1．2．1传统项目调度问题的研究状况传统的项目调度问题是以时间和资源为确定值的前提下进行的，近年来，随着研究的深入，将生物学

8、、物理学、人工智能以及计算机科学等多种技术引入到生产调度领域，提出了解决调度问题的新方法，各种智能算法的提出丰富了解决问题的途径，成为了一个热门课题。其主要算法有以下几种：哈尔滨理T大学下学硕J二学位论文1．进化算法进化算法是基于生物界“物尽天择，适者生存”的进化思想基础之上而发展起来的一