柔性工期下的资源受限项目调度双目标优化研究

在项目调度过程中,活动工期应根据项目截止工期以及资源供给情况进行合理设置,而在传统的资源受限项目调度问题(RCPSP)中,活动的工期往往是已知且固定的,这在一定程度上限制了项目调度的灵活性。多模式下的项目调度方式虽然弥补了这一缺点,但其提供的工期-资源组合种类固定且有限,并不一定能保证包含最优的工期-资源组合。本文将活动工期作为项目调度问题的决策变量,允许其在一定范围内取值。这种柔性工期调度方式虽然增加了项目调度难度,但提高了项目调度灵活性,同时可以起到压缩项目完工时间的作用。为验证柔性工期调度方式对项目工期和成本的影响,本文建立了工期-成本双目标权衡优化模型,设计了两阶段嵌套算法(NSGAⅡ-RS)对其求解,实验证明,柔性工期调度策略是一种鲁棒性较好的项目完工时间压缩策略。     

多种费用下具有时间转换约束的工期费用均衡项目调度研究

传统离散时间-费用均衡项目调度问题DTCTP未考虑各个活动执行时间差别,本文将时间转换约束引入传统DTCTP,同时考虑项目间接费用和联系合同双方的奖惩费用,形成多种费用条件下具有活动类型时间转换约束的工期-费用均衡项目调度模型DTCTPTSC,并对模型进行优化分析.实例结果表明,间接费用率对工期-费用决策产生影响的阈值减小,业主设置的奖惩因子对承包商的激励约束效果具有区间响应特点;进一步从业主和承包商双方角度探讨了奖惩因子的取值对各自行为的影响,分析结果对双方在项目谈判过程中具有借鉴意义.     

一种改进的多模式项目反应性调度问题

既有的项目反应性调度问题只关注了基准调度方案的稳定性,而忽略了项目调度目标的最优实现。本文提出了一种两阶段多模式资源受限项目反应性调度问题。第一阶段,在新的项目执行环境下,对项目进行完全重调度,得到新的最优调度目标值。第二阶段,以新的最优调度目标值为约束,以最大化调度稳定性为目标,求得新的最优调度方案。针对问题特点,基于IBM ILOG优化编程语言OPL和CPLEX V12.8.0,设计出该问题的求解程序。最后,基于标准算例,对本文提出的反应性调度方法、既有的反应性调度方法、完全重调度方法进行了充分的比较测试,结果表明本文提出的反应性调度方法在缩短项目工期、保护基准方案的稳定性方面具有明显优势。     

基于随机活动工期的现金流动态均衡前摄性与反应性项目调度优化

承包商的现金流动态均衡对不确定条件下项目的顺利实施有重要影响。作者研究基于随机活动工期的现金流动态均衡前摄性及反应性项目调度问题,目标是在随机活动工期条件下,为承包商生成现金流均衡基准进度,并根据执行过程中的实际情况,动态地对其进行反应性调整。首先,通过建立前摄性调度优化模型生成基准进度,并提出两个反应性调度策略对其进行调整。其次,为以上诸模型的求解设计了模拟退火和禁忌搜索相结合的混合算法tabu-SA。最后,针对前摄性调度模型,在随机生成的算例集合上对算法进行测试,并进行大规模仿真实验。研究结果可以为随机活动工期下承包商保持现金流动态均衡、确保项目顺利实施,提供定量化决策支持。     

基于NSGAII的协同产品开发项目自动协商决策

供应链环境下的协同产品开发项目中,核心企业与合作企业之间,需要对项目工期、预算和质量进行协商。科学高效的协商决策方法有助于协同产品开发项目参与各方实现双赢的协商目标。采用多Agent系统建立了协商问题的框架,构建了协商Agent以自身效用最大化和与对方建议相似度最大化为目标的多目标反建议模型;提出了基于NSGAII的自动协商决策算法,算法采用了正整数和小数混合的实数编码方式,并在遗传操作中增加了约束限制,剔除不可行个体。计算机仿真实验结果表明了算法对提高协商成功率和协商效果的有效性,说明了协商Agent可接受的最低效用值对于协商结果的影响。     

基于MAS的多模式分布式资源约束多项目调度

针对实践中分布式多项目的活动往往具有多种执行模式,提出多模式分布式资源约束多项目调度问题。在项目动态到达环境下,考虑活动不同的执行模式,以工期最短和多项目延期成本最小为目标分别构建局部单项目调度模型和全局多项目决策模型,采用改进变邻域搜索算法求解初始局部调度计划,并设计基于模式调整的全局协商调度算法求解全局决策模型,通过双层算法实现分布式多项目调度中局部单项目调度与全局多项目调度系统性协调,减少项目中断和多项目延期成本。基于构建的多模式测试集进行的多项目数值实验表明：本文设计的双层算法可有效求解多模式分布式多项目调度问题,并且对不同规模问题求解具有良好的适应性。     

基于模块化外包的项目调度问题研究——以三峡工程TCP/C1-3-1A-1项目为例

全球化下的市场竞争促使企业在全球范围进行资源整合,外包决策由此成为影响项目调度的重要因素。以三峡三期工程TCP/C1-3-1A-1项目为例,运用设计结构矩阵构建了模块化项目网络,并分两个层次对外包模块进行初选,在此基础上建立了基于模块化外包的项目调度模型。求解结果表明,由于模块化外包消除了承包商的资源瓶颈,降低了资源闲置率,并由此产生了良好的协同效应,因此可以有效地提高项目收益,并大大压缩项目工期。     

求解资源受限项目调度问题的人工鱼群算法

提出了将人工鱼群算法应用于求解资源受限项目调度问题中的构想,建立了求解资源受限项目调度问题的人工鱼群算法模型,设计了一种标准随机键编码方式,构建了人工鱼的觅食行为、聚群行为、追尾行为和随机行为四种基本算子,采用了正向逆向局部改进技术和精英保留策略,并给出了算法流程。应用PSPLIB标准问题库对该算法进行了大量的测试,并与其他算法进行了比较,验证了该算法的有效性。     

基于工期-成本综合效用最大的关键链项目缓冲确定

为提高关键链中工期和成本的综合效用,研究一种基于关键链工期和成本进行双目标优化的缓冲确定方法。首先,该方法考虑项目不同工序间工期和成本之间的关系,并基于工期和成本的风险暴露度确定权重,解决不同工序间工期和成本偏好难以量化的问题;其次,根据权重多效用函数对工期和成本进行归一化处理,并确定综合效用最大情况下不同工序的最佳工期;最后基于尾部集中法确定项目缓冲。通过蒙特卡洛模拟实验,将此方法提取缓冲后的项目实际综合效用与传统方法进行比较。比较结果显示,该方法极大地提高项目中工期和成本的综合效用,并且对项目工期和成本均形成更有效的保护。     

基于多阶段模糊规模效应量化的TMC模式下供应链调度优化研究

旅游大规模定制(Tourism Mass Customization, TMC)模式实施的关键是通过对旅游供应链的调度优化处理旅游活动的“规模效应”与游客“个性化需求”之间的矛盾问题。运用经济学及模糊数学的理论方法分析并实现了TMC模式下存在的多阶段模糊规模效应量化处理。构建了引入规模效应量化的服务成本最小化、引入模糊时间窗的顾客满意度最大化及供应链协同度最大化为优化目标的TMC模式下多目标供应链调度优化模型。最后,通过蚁群算法实现TMC模式下多调度优化目标的求解并对优化效果进行对比研究。研究结果表明,TMC模式下供应链调度中旅游活动存在多阶段模糊规模效应并且可以量化处理;TMC模式中的规模效应具有合理的区间范围,旅游企业应注重规模效应与其他目标的均衡;蚂蚁算法在求解TMC模式下多目标优化问题方面不仅收敛速度快,而且通过对多调度目标优化效果的对比检验表明,性能稳健优良。     

可抢占条件下的项目调度研究综述

可抢占条件下的项目调度通过暂时中断某些活动的执行,释放资源给更重要的活动,从而优化项目的工期、成本等绩效指标。可抢占项目调度问题以其重要的理论价值和应用背景,受到了学界和业界的广泛关注。对国内外可抢占项目调度的研究成果进行了系统性总结与梳理,综述了可抢占项目调度问题的数学模型及其求解算法,总结了可抢占项目调度问题的一些扩展问题和应用情况,最后指出了未来进一步的研究方向。     

Proactive policies for the stochastic resource-constrained project scheduling problem

The resource-constrained project scheduling problem involves the determination of a schedule of the project activities, satisfying the precedence and resource constraints while minimizing the project duration. In practice, activity durations may be subject to variability. We propose a stochastic methodology for the determination of a project execution policy and a vector of predictive activity starting times with the objective of minimizing a cost function that consists of the weighted expected activity starting time deviations and the penalties or bonuses associated with late or early project completion. In a computational experiment, we show that our procedure greatly outperforms existing algorithms described in the literature.     

Optimizing the supply chain configuration for make-to-order manufacturing

We consider a make-to-order (MTO) manufacturer who has won multiple contracts with specified quantities to be delivered by certain due dates. Before production starts, the company must configure its supply chain and make sourcing decisions. It also needs to plan the starting time for each production task under limited availability of resources such as machines and workforce. We develop a model for simultaneously optimizing such sourcing and planning decisions while exploiting their tradeoffs. The resulting multi-mode resource-constrained project scheduling problem (MMRCPSP) with a nonlinear objective function is NP-complete. To efficiently solve it, a hybrid Benders decomposition (HBD) algorithm combining the strengths of both mathematical programming and constraint programming is developed. The HBD exploits the structure of the model formulation and decomposes it into a relaxed master problem handled by mixed-integer nonlinear programming (MINLP), and a scheduling feasibility sub-problem handled by constraint programming (CP). Cuts are iteratively generated by solving the feasibility sub-problem and added back to the relaxed master problem, until an optimal solution is found or infeasibility is proved. Computational experiments are conducted to examine performance of the model and algorithm. Insights about optimal configuration of MTO supply chains are drawn and discussed.     

带有资源柔性约束的max-NPV分布式多项目调度问题

现有的分布式资源约束多项目调度问题研究中,假定全局资源限量在多项目工期内不可突破且多以工期为优化目标。针对此问题,考虑全局资源可从外部获取,以净现值为目标,构建带有全局资源柔性约束的分布式多项目调度问题的整数规划模型并设计有效的求解算法。首先,界定问题并确定项目现金流的计算方法;然后,针对求解问题的NP-hard属性,设计了遗传-模拟退火混合算法(GA_SA)求解此模型。最后,通过多组数值实验,设计不同算法与GA_SA算法进行比较,并分析了关键参数对多项目净现值的影响。结果表明,GA_SA算法具有较好的求解效果;与传统的全局资源刚性约束条件相比,全局资源柔性使用状态可以显著改善分布式多项目的收益绩效。     

自由作业的供应链排序研究

研究一类集成工件加工和发送的供应链排序模型,即研究如何安排工件在自由作业机器上加工,把加工完毕的工件分批发送给下游客户,使得含生产排序费用和发送费用的目标函数最优.这里,分别取工件最大送到时间和平均送到时间为生产排序费用;而发送费用是由固定费用和与运输路径有关的变化费用组成.利用排序理论和动态规划方法,构造了自由作业供应链排序问题的多项式时间近似算法,并分析算法的性能比.     

The resource constrained project scheduling problem with multiple crashable modes: A heuristic procedure

We present a heuristic procedure for a nonpreemptive resource constrained project scheduling problem in which the duration/cost of an activity is determined by the mode selection and the duration reduction (crashing) applied within the selected mode. This problem is a natural combination of the time/cost trade-off problem and the resource constrained project scheduling problem. The objective is to determine each activity's start (finish) time, mode and duration so that the total project cost is minimized. Total project cost is the sum of all activity costs and the penalty cost for completing the project beyond its due date. We introduce a multi-pass algorithm. We report computational results with a set of 100 test problems and demonstrate the efficacy of the proposed heuristic procedure.     

Solving resource-constrained project scheduling problem with evolutionary programming

This paper presents an evolutionary programming (EP)-based approach to solving the resource-constrained project scheduling problem (RCPSP), a well-known NP-hard problem in scheduling, with minimization of project duration as the objective subject to precedence and resource constraints. The individual representation of EP for the problem is based on random keys. The serial generation scheme is used in the decoding scheme to generate the project plan. Experimental analyses are presented to investigate the performance of the proposed EP-based methodology, including comparison of the four variants of EP, namely, CEP, FEP, MCEP and IMCEP, with each other and GA to find the best variant of EP for the RCPSP, and comparison of this best variant of EP (MCEP) with other approaches using the J30 standard instances set in PSPLIB. The computational results validate the effectiveness of the proposed algorithm.     

人力资源约束下的项目群调度问题建模与求解

基于人员胜任力是影响工作绩效的关键因素,将资源受限项目调度问题中的可更新资源通过一系列科学合理的方法或者手段转变为存在胜任力差异的人力资源,由此构建起一个强调胜任力差异的人力资源约束项目调度问题模型,此模型最突出的优势在于选取了能够客观合理评估人员胜任力的指标,提供了严谨科学的关系式,将复杂的多项目总工期与总成本的双目标最小化问题转换为综合指标单目标最大化问题,建立数学优化模型,采用遗传算法求解。通过算例研究证实,相较于传统多模式模型,基于人员胜任力水平差异的模型明显更胜一筹,其优势集中表现为最优工期更短、最优成本更低。考虑了胜任力差异的数学优化模型更符合研发项目群管理实践,同时遗传算法在求解方面不仅效率高,并且更容易获得客观准确的结果。     

基于关键链的敏捷软件开发多项目网络模型

敏捷软件开发因其效率和文档量远低于传统方法在一提出就得到广泛应用,但仍无法有效解决软件开发多项目管理中的资源受限调度问题.将关键链思想应用到包含多个项目的敏捷软件开发问题中,在分析敏捷软件开发多项目网络模型的基础上,建立了数学优化模型;提出了一种适宜敏捷软解开发的多项目网络迭代调度假设与规则,并设计了相应的算法,具体包括关键链选择算法和调度算法;最后进行了实例分析,所得结果与遗传算法的相比从52个单位时间的迭代周期减少到42,使得工期节省了近20%.