自1954年Johnson教授提出并优化了两阶段和三阶段流水车间调度问题以来,国内外学者提出了一系列作业车间调度模型及其求解方法。比如置换流水车间调度问题,混合流水车间调度问题,柔性流水车间调度问题,作业车间调度问题,柔性作业车间调度问题,开放车间调度问题,并行机调度问题等等。这些问题的提出和求解,可以为生产调度者提供有效的理论支撑和实践指导。近年来,随着经济全球化和制造业的迅速发展,能源枯竭、环境污染、全球气候变暖和制造成本上升等一系列严峻的问题亟待解决。世界各国先后推出了一系列旨在节能、降耗和减排的政策、法律和法规。绿色制造作为一种资源节约型和环境友好型的新型制造模式,近年来得到了广泛的研究和应用。现有关于绿色制造的研究主要集中在设备层级(研发更加节能的生产设备)和产品工艺层级(研发更加节能的产品制造工艺)两个方面,而作为更有节能潜力和需要更少投资的系统层级(比如研发更加节能的生产调度方法)的研究却相对较少。因此,本文围绕系统层级的节能生产调度问题展开了一系列研究,旨在构建更加符合生产实际的节能生产调度模型和提出解决这些模型的智能优化算法,为生产调度者提供理论支撑和方法指导。本文的主要研究内容和创新之处概括如下:1.针对传统求解节能作业车间调度问题方法中常遇到的两大难题:1)机器重启会产生相当大的附加能耗;2)频繁的启动会对机器造成损伤,本文首先提出了一个面向节能的作业车间调度模型。然后,提出了3个规则求解所提出的模型,其中,规则1-3分别用于设定机器开关准则、移动工序和移动工序块;对所提规则的有效性进行了数学证明。最后,对现有文献中的82个作业车间调度问题标准算例进行了求解;通过实验对比分析验证了所提规则的高效性。2.针对现有节能柔性作业车间中因机器重启而导致附加能耗增加和机器受损的问题,本文首先提出了一个面向节能的柔性作业车间调度模型。然后,设计了一种有效的两阶段混合算法求解该模型;算法中采用了一个旨在提升算法寻优能力的变邻域算子,采用了一个旨在不影响最大完工时间的前提下,进一步减少能耗和机器重启次数的工序块移动算子。其次,构建了85个节能柔性作业车间调度问题标准算例;利用田口实验设计方法得到了算法关键参数的最佳组合。最后,通过实验对比分析验证了所提算法的高效性。3.针对传统的柔性作业车间调度问题中未考虑工人柔性和未同时考虑加工时间、工人成本和绿色指标等因素,本文首先提出了一个面向节能的双柔性作业车间调度模型。然后,设计了一种新的混合遗传算法求解所提出的模型;该算法采用三层整数编码机制对染色体进行编码,采用活动解码方法对染色体进行解码,采用基于工件的交叉算子对工序向量进行交叉,采用基于随机概率的交叉算子对机器和工人向量进行交叉,采用三种有效的变异算子分别对工序、机器和工人向量进行变异。其次,构建了10个双柔性作业车间调度问题标准算例;利用田口实验设计方法得到了算法关键参数的最佳组合。最后,通过实验对比分析验证了所提算法的高效性。4.提出了一个面向节能的同时考虑机器柔性和工人柔性的柔性流水车间调度模型和求解该模型的方法。首先,针对传统的柔性流水车间调度问题未考虑工人柔性和未同时考虑加工时间、工人成本和绿色指标等因素,构建了一个面向节能的考虑工人柔性的柔性流水车间调度模型。然后,提出了一种新的混合进化算法求解了所提出的模型;该算法采用了基于模型特征的编码、解码、交叉和变异算子,采用了一个旨在提升算法寻优能力的变邻域算子。其次,构建了54个节能柔性作业车间调度问题标准算例;利用田口实验设计方法得到了算法关键参数的最佳组合。最后,利用CPLEX对8个小规模算例进行了求解,验证了所提模型的准确性;利用所提算法和其他几个知名算法对54个算例进行了求解,验证了所提算法的高效性。5.构建了一个面向节能的包含不同类型工厂和车间的分布式生产调度模型和求解该模型的方法。首先,针对传统分布式生产调度中假设所有工厂相同和忽略车间层级这两个与实际生产不相符的现象,提出了一种面向节能的包含不同类型工厂和车间的分布式生产调度模型。然后,提出了一种新的模因算法求解所提出的模型;该算法采用基于模型特征的编码、解码、交叉和变异算子,采用一个旨在提高收敛速度和充分探索解空间的局部搜索算子。其次,构建了40个包含不同类型工厂和车间的分布式生产调度问题标准算例;利用田口实验设计方法得到了算法关键参数的最佳组合。最后,通过实验对比分析验证了所提算法的高效性。6.通过充分考虑机器开/关机和机器维护的内在联系,本文首先提出了一种面向节能的带机器维护的生产调度模型。然后,提出了4个一般性规则和3个启发式规则求解所提出的模型;其中,4个一般性规则用于设置机器开/关机准则和插入维护时间窗等操作,3个启发式规则用于插入维护活动和移动维护-工序块等操作,旨在达到降低机器能耗和机器重启次数等目的。最后,利用所提出的规则对现有文献中的82个作业车间调度问题标准算例进行了求解;通过实验对比分析验证了所提规则的高效性。