以工业机器人作为物料搬运设备的自动化生产系统,在半导体制造、印刷电路板电镀处理等制造业有广泛应用。为了便于管理大批量工件的生产,自动化生产系统常采用循环生产模式,即在每个生产循环内,搬运机器人重复执行相同的搬运作业序列。由于搬运机器人被全部工作站所共享,且工件的柔性加工特征使得工件在加工设备上的停留时间只能在给定的时间窗内变动,因而规划与调度机器人的运输作业对系统的生产效率有重要影响。此外,若自动化生产系统同时装备有多个搬运机器人,运输资源之间也必须协调合作,以确保不能发生碰撞冲突。由于工件的实际加工时长可以是给定时间窗内的任意值,且此类系统的资源能力约束具有很强的耦合性,具有柔性加工时间的自动化生产系统调度问题的求解难度显著增加,相关问题的研究进展相对缓慢,现有研究还不能满足更加复杂的实际应用需求。此外,与循环调度相关的理论研究也需要拓展和深入。基于上述原因,本课题针对具有柔性加工时间的单/多机器人自动化生产系统循环调度问题展开了较为全面、深入的研究,具体体现在:针对基本的单机器人自动化生产系统循环调度问题,提出了基于循环序列和不可行解修复策略的改进遗传算法。该算法由于采用循环序列的编码排列方式,并配合使用双点交叉操作,从而在很大程度上增强了进化过程中种群的多样性。此外,由于所提出的不可行解修复策略,根据修复过程自适应调整待修复的基因片段,并采用禁忌表避免迂回搜索,因此算法具有较好的搜索效率与求解质量。为了测试算法的性能,与现有算法进行了对比测试。实验结果验证了所提算法的有效性。针对多机器人自动化生产系统循环调度问题,归纳并提出了搬运作业优先级的概念,并以此为基础,提出了该问题的混合整数线性规划模型和智能求解方法。搬运作业优先级这一概念的提出,简化了机器人无碰撞约束的构建,并使得所构建的数学模型具有较好的拓展性。此外,首次提出了求解该问题的元启发式算法(帝国主义竞争算法)。该算法采用搬运作业优先关系序列与搬运机器人分配序列的联合编码方式。考虑到问题特征,对此两序列进行不同的交叉、变异操作,以实现帝国主义竞争算法的同化过程。提出基于机器人分配序列的不可行解修复策略,以修复搬运作业的优先关系。最后,基于标杆案例和随机案例,分别与专业优化软件CPLEX以及遗传算法进行对比,测试结果验证了所提出的算法的有效性。针对搬运机器人运行区域存在重叠的自动化生产系统多机器人-多度调度问题,以搬运作业为基本单位,构建了同时考虑机器人无碰撞约束、工作站使用能力约束的多机器人-多度调度混合整数线性规划模型。在建模过程中,分析了周期内多个工件的搬运顺序与工作站使用能力之间的关联关系。针对大规模实际问题,给出了多度调度问题的上界,提出了机器人运行区域的有限重叠法,以加速模型的求解。大量的标杆案例和对比实验验证了模型的正确性和有效性,随机案例以及对比实验验证了所提出的有限重叠法的优势。针对单机器人自动化生产系统混流调度问题,基于工作站使用能力的转换思想,构建了考虑重入和并行制造特征的混合整数线性规划模型。其中,为了处理工件实际加工时长跨越多个周期的情形,将工件在并行制造单元上的多周期动态变化过程转换为单周期内的静态过程,在不改变工作站使用能力的前提下,将使用能力约束的研究对象,从工作站整体转移到相互独立的多个制造单元个体上,从而简化了建模过程。采用标准案例实验,首次指出了并行制造单元上搬运作业存在的周期性交替配对现象,阐述了所提出的转换方法处理相应约束的正确性。此外,大量随机案例实验表明:并行制造单元可以极大地缩短产品的交付周期、提高制造系统的生产效率。本文将上述研究成果应用到工程案例的求解。首先,应用所提出的多机器人-多度调度模型,求解某印刷电路板沉铜电镀线的实际生产案例。随后,基于某企业全板电镀线的生产实例,并结合全文的研究,构建了面向产品投产比例的多机器人循环调度模型,案例的求解结果验证了该模型的实际应用价值。