钕铁硼(]Nb2Fe14B)磁性材料生产是根据生产订单的牌号和需求量进行粉料库中微粉的匹配,匹配出的微粉直接进入成型-烧结生产工序,生产出磁性能测试合格的毛坯；未匹配出微粉的生产订单,根据其牌号规定的原材料(镨钕,镝铁,钆铁,铝,铜,硼铁,铌铁等)的配比,结合生产订单的需求量、交货日期、优先级进行组炉,得到一定配比的原材料组合,原材料组合经过加工变成微粉进入粉料库,继续与生产订单进行匹配。钕铁硼磁性材料生产计划编制主要包括生产订单库存匹配,成型-烧结生产计划编制和生产工单组炉。库存匹配问题是一个具有多目标、多约束的、大规模的组合优化问题,因此,只能求解小规模问题的割平面法、分支定界法等运筹学方法难以直接应用；同时,已有的研究方法均未考虑与一个生产订单匹配的库存微粉的个数和与一个生产订单匹配的多个微粉的入库时间偏差,因此已有的研究方法也无法直接应用。由于“不同成型机安装不同规格模具的产能”的约束描述存在着多种可能性,导致难以采用已有的优化方法来解决钕铁硼磁性材料成型-烧结生产计划编制问题；现有的文献也均未涉及钕铁硼磁性材料成型-烧结两个工序的计划编制问题,因此,现有的方法无法在钕铁硼磁性材料成型-烧结生产计划编制中应用。“生产工单组炉的炉次总数事先未知”导致与之相关的约束和目标的描述存在着多种可能性,可以被表示为多个约束方程和目标方程,因此,也难以采用已有的优化方法来解决甩带生产计划中的生产工单组炉问题。同时,现有的生产工单组炉方法的前提是生产工单的需求量均要小于装炉重量的最大值,且最大装炉重量是固定的,导致现有文献的方法难以直接应用。因此,目前钕铁硼磁性材料企业的生产计划只好采用人工编制的方式。人工进行生产订单库存匹配工作量大,库存匹配时间长,生产订单拖期严重；人工编制成型-烧结生产计划效率低,无法发挥成型机和烧结机的最大产能,生产成本增加,影响产品的准时交货；人工生产工单组炉耗费时间长,非常用牌号的库存备料过多,易造成大量资金占用,同时影响其他牌号工单的生产,使其无法按期交货。针对上述钕铁硼磁性材料生产计划编制的问题,结合国内某中型钕铁硼磁性材料企业的实际,开展了钕铁硼磁性材料智能生产计划系统的研究,取得如下成果：1.建立钕铁硼磁性材料生产计划编制的数学模型,提出生产计划编制的方法：(1)针对生产订单库存匹配问题,建立了生产订单库存匹配的性能指标、约束条件和决策变量的数学模型,提出了基于启发式算法的库存匹配方法。该方法包括三个阶段的匹配策略：实时数据获取、基于变量选择启发式算法确定生产订单匹配顺序和基于启发式算法的库存匹配。(2)针对成型-烧结生产计划编制问题,建立了成型-烧结生产计划编制的性能指标、约束条件和决策变量的数学模型,提出了基于混合启发式的成型-烧结生产计划编制方法。该方法基于随机方法进行初始种群的产生,基于成型-烧结生产计划编制的规则进行粒子适应度值计算,基于混合粒子群算法进行新粒子产生,并采用最优解评估选取策略进行最终解的选择。(3)针对生产工单组炉问题,建立了生产工单组炉的性能指标、约束条件和决策变量的数学模型。提出了基于最佳优先和变邻域搜索的生产工单组炉方法。该方法基于多层快速排序算法进行生产工单组炉顺序的确定,基于最佳优先和变邻域搜索算法进行生产工单组炉,并基于规则的启发式算法进行相应牌号的库存备料生产。提出了基于改进遗传算法的生产工单组炉方法,该方法中染色体编码采用从1到工单总数N的自然数编码方式；设计一种基于ECD规则的初始种群产生方法；根据生产工单的属性所产生的规则进行装炉重量的设定；引入精英选择策略和改进的贪心三交叉算子,优化遗传算法收敛速度和精度；引入逆转算子,提高遗传算法全局搜索能力。基于实际生产数据的实验结果表明,建立的模型是合适的,所提出的改进算法是有效的。2.研制了钕铁硼磁性材料智能生产计划软件系统：(1)设计了一种分散式的钕铁硼磁性材料智能生产计划软件系统。采用分布式面向对象的组件技术进行生产计划系统架构设计及功能设计。该软件系统包括基础信息管理模块、订单信息管理模块、库存查询管理模块、生产计划编制模块和系统信息管理模块。采用Microsoft Visual Studio 2005开发环境,C#和Matlab编程语言,SQL Server 2005数据库进行软件系统的开发。(2)其中,生产计划编制模块由生产订单库存匹配、成型-烧结生产计划编制和生产工单组炉三个功能组成。生产订单库存匹配采用基于启发式算法的库存匹配方法实现；成型-烧结生产计划编制采用基于混合启发式的成型-烧结生产计划编制方法实现；生产工单组炉采用基于最佳优先和变邻域搜索的生产工单组炉方法实现。3.将研制的软件系统应用于国内某中型钕铁硼磁性材料企业的生产线,进行了实验与工业应用研究：通过软件系统的实际运行对本文提出的基于启发式算法的库存匹配方法、基于混合启发式的成型-烧结生产计划编制方法以及基于最佳优先和变邻域搜索的生产工单组炉方法的实验研究如下：针对100桶微粉20个生产订单的库存匹配结果,与“LFF规则+策略A”的算法相比,本文提出的启发式算法虽然在匹配订单总需求量方面略有逊色,较“LFF规则+策略A”的算法减少了0.22吨,但是在“以好充次”的比例方面有着非常明显的优势,由25%降低为10%。针对20个成型生产工单的成型-烧结生产计划编制结果,人工编制方法对应的生产工单完成时间惩罚量和为116,本文算法为99,减少了17,提高了成型生产工单的准时交货能力；针对日烧结炉数的加权和,人工方法为102,本文算法为105,说明本文算法有效提高了烧结机的利用率。针对20个甩带生产工单的组炉问题,采用本文的算法,生产工单组炉的交货期偏差、优先级偏差和牌号偏差的和由58减少为42,减少率为27.59%;牌号的备料满足率由4个提高到6个,增加率为50%。该软件系统成功应用于国内某中型钕铁硼磁性材料企业,通过三年的软件实际运行：企业的生产效率提高了3%,库存降低20%,企业的接单能力提高了5%,生产订单的交货准时率提高了10%,最终提高了企业的经济效益。