我国是石化产品生产和消费大国,乙烯、合成树脂、成品油、化肥、农药等产品的产量位居世界前列。石化工业在快速发展过程中,长期积累的矛盾和问题也日益凸现,主要表现为：生产效率低,集约化程度差,资源消耗大,生产成本高。为了解决这些问题,需要采用先进的生产管理思想来优化组织石化工业的生产过程。生产调度是石化工业生产运作管理的重要环节之一,合理有效的生产调度可以提高生产率、降低生产成本、提高产品质量、确保生产系统处于良好运行状态。因此,探讨适合石化工业调度问题的建模和优化方法已经成为近年来工业界和学术界的研究热点。石化产品通常以批的模式组织生产。所谓批是指在同一生产装置上使用同一生产配方在同一作业条件下被加工对象的集合或总量。本文以石化间歇批处理过程为背景,分别对单机、流水车间、混合流水车间和单件车间环境下批调度问题的建模和优化方法进行了研究,具体内容如下：1)研究了一类带优先级约束的单机批调度问题,目标为最小化总加权拖期。本文在详细分析批的优先级约束的基础上,提出了判断批的优先级约束是否可以得出可行解的方法。针对拖期是由批的完成时间与交货期决定的,给出批的完成时间上界和下界的计算方法,以减小可行解的搜索区域,降低问题的规模。基于上述分析,建立基于优先级关系的离散时间模型,提出改进的粒子群算法,并将大规模邻域搜索引进粒子群算法进一步改进算法性能。在构造粒子群算法时,为了将粒子编码映射为问题的可行解,避免产生不可行解的无效搜索,设计带有批选择概率的连续编码方法,并提出初始种群生成方法、调度生成策略和边界修复策略。2)研究了一类考虑物料输入输出量具有转化率的流水车间分批和调度集成问题,目标为最小化最大完工时间。本文采取两种建模策略。第一种建模策略是在首先分析满足供应物料和库存限制约束的条件,然后确定批之间的优先级关系,最后建立流水车间的基于优先级关系的连续时间模型。由于该模型具有非线性约束,提出线性转换方法,将模型转为混合整数线性模型,采用标准优化软件进行求解。第二种建模策略是首先在各设备上给出一系列的事件点,然后分析问题最优性性质,最后建立基于设备事件点和批之间分配关系的连续时间模型。由于设备事件点的数量大于批的数量,有些事件点上没有批进行加工,本文给出无效事件点的判定方法以降低问题的规模。提出改进的粒子群算法,采用二维编码代表批大小和转化率两种信息以增强粒子处理约束的能力,给出前向修复策略、漂移策略和调度生成策略将粒子解码为问题的可行解,通过引入收缩和发散两方面的寻优算子以保持粒子的多样性和收敛性。3)研究了一类混合流水车间分批和调度集成问题,目标为最小化最大完工时间。由于批之间关系包括纵向供料和库存限制的约束,以及横向的生产能力分配和产品任务切换,问题非常复杂。为了简化问题,本文分析了上述约束与批开始加工时间的关系,将时间关系分为最小时间跨度和最大时间跨度,称为批的时间窗口,从而可以把这些约束都转换成批的时间窗口。然后将各阶段所有设备上批看成项目调度中的作业,提出带时间窗口的资源约束项目调度方法以得出调度方案。本文提出改进的粒子群算法,引进单纯形法,单纯形法通过反射、扩张、压缩和收缩等方法不仅能够加快对最优解趋近,还可以跳出局域的范围,增加得到最优解的可能性。在粒子群的参数设置方面,提出惯性权重指数下降的非线性减少策略,增强粒子的收敛性。在构造粒子群算法时,采用连续编码表示各产品在每台设备上总生产量,并提出粒子位置修复策略保证满足产品需求量要求和最大生产能力的限制。4)研究了一类带分解、合成、交叉和回流过程的单件车间批调度问题,目标为最小化最大完工时间。此问题的特点在于批之间的物料流关系复杂,需要考虑如下关系：分解过程要考虑一个分解反应的任务产生的多种中间产品给下阶段多个任务供料；合成过程要考虑来自多个前阶段任务的多种中间产品给一个合成反应的任务供料；交叉过程是一种中间产品给多个任务供料或者来自于多个任务：回流过程是一种原料或中间产品不仅要考虑前阶段任务原料输入,还要考虑后阶段任务。为了处理这些复杂的物流关系,本文提出将批分为批开始和批结束两个作业的批分离策略,从而批的时间关系都转换成最小时间跨度,以得到满足各种过程供料和库存限制约束的可行作业序列,再通过提出的时间安排和修复策略得到问题解决方案。本文提出改进的粒子群算法,引进量子进化算法增强粒子全局搜索能力。