节能生产调度问题的建模与分解优化

　　随着能源问题的日益严峻，节能制造已成为世界各国共同关注的重要领域。传统生产调度通常以制造期、设备负荷、交货拖期等生产效率指标作为优化目标，忽视了制造过程中的能源消耗与环境影响。《节能生产调度问题的建模与分解优化/清华大学优秀博士学位论文丛书》研究并行机、流水车间等生产调度场景下生产指标与能耗指标的权衡优化问题，详细讨论问题结构性质，针对不同能源政策或能耗优化目标提出了新型规划模型，并基于分解优化思路设计求解算法，最后在钢铁生产加热炉群节能调度问题中进行应用。《节能生产调度问题的建模与分解优化/清华大学优秀博士学位论文丛书》可作为从事智能优化计算、生产线调度等相关专业的研究生教学参考书，也可供相关领域专业技术人员参考。

　　丁见亚，2008-2012年就读于清华大学自动化系获学术学位，2012-2018年于清华大学获得控制科学与工程博士学位，研究方向为运筹优化与机器学习。曾获清华大学优秀博士论文一等奖，北京市优秀毕业生等称号。累计发表学术论文16篇，累计被引用400余次。

第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 节能生产调度模型 4
1.2.2 调度模型常用求解方法 13
1.2.3 对现有模型与求解方法的思考 19
1.3 主要研究内容 20
第2章 制造期约束下的能源成本调度优化 23
2.1 引言 23
2.2 问题建模 25
2.2.1 数学模型 26
2.2.2 问题复杂度 31
2.3 模型分解与优化 32
2.3.1 Dantzig-Wolfe分解方法 32
2.3.2 单机调度子问题 34
2.3.3 列生成启发式算法 41
2.3.4 多目标优化模型求解 43
2.4 计算实验 45
2.4.1 测试数据生成 45
2.4.2 模型与算法性能测试 48
2.4.3 多目标优化实验效果 50
2.4.4 管理启示和环境影响 52
2.5 小结 55
第3章 峰值功率约束下的制造期调度优化 56
3.1 引言 56
3.2 问题建模 59
3.2.1 问题描述 59
3.2.2 时间离散化模型 60
3.2.3 离散事件点模型 62
3.2.4 基于工件排序的离散事件点模型 66
3.3 问题性质与分解 68
3.3.1 结构性质分析 68
3.3.2 子问题求解 72
3.4 贪婪迭代算法 75
3.4.1 初始解生成过程 76
3.4.2 解构重构过程 76
3.4.3 邻域搜索过程 77
3.4.4 接受准则与终止条件 79
3.4.5 算法完整流程 80
3.5 计算实验 81
3.5.1 规划模型性能比较 81
3.5.2 贪婪迭代算法性能验证 85
3.5.3 峰值能耗水平对制造期的影响 89
3.6 小结 90
第4章 制造期与总能耗的多目标调度优化 92
4.1 引言 92
4.2 数学模型与问题性质 95
4.2.1 数学模型 95
4.2.2 结构性质分析 99
4.3 问题分解与子问题优化 101
4.3.1 原始NEH插入 101
4.3.2 节能调速及工件插入子问题 103
4.3.3 基于规划模型的节能调速 109
4.4 主问题求解 111
4.4.1 多目标NEH算法 112
4.4.2 多目标贪婪迭代算法 113
4.5 计算实验 116
4.5.1 多目标NEH插入有效性评价 117
4.5.2 元启发式算法性能比较 120
4.6 小结 126
第5章 钢铁生产加热炉群节能调度优化及其应用 128
5.1 引言 128
5.2 背景介绍 130
5.3 问题建模 132
5.3.1 问题描述 132
5.3.2 数学模型 134
5.4 模型分解与优化 137
5.4.1 线性规划子问题 137
5.4.2 邻域结构分析 139
5.4.3 变邻域搜索算法 143
5.5 优化下界估计 145
5.6 计算实验 147
5.6.1 算法性能分析 149
5.6.2 生产指标与能耗指标权衡 152
5.7 小结 154
第6章 总结与展望 155
6.1 主要研究成果 155
6.2 分解优化思路总结 157
6.3 研究展望 159
参考文献 160
在学期间发表的学术论文与研究成果 176
致谢 179