制造业是我国国民经济的支柱产业,在给人们生活带来了极大便利的同时,还导致了退役产品数量的激增。对日益增长退役产品的不恰当处理会带来一系列严重的问题,比如:环境污染、资源浪费与土地占用。同时,我国在能源方面的问题尤为突出,并相继出台了一系列旨在节能降耗的政策法规。作为制造业的自然延伸,再制造业发展潜力巨大。再制造业使得产品的全生命周期由开环变为闭环,对环境的不良影响显著降低,逐渐成为循环经济和绿色经济的重要组成部分,是对日益增长退役产品的最理想处理方式。再制造系统调度是实现再制造业数字化和绿色化的重要方式。因此,本文以拆解-再加工-重装配三阶段再制造系统调度问题为研究主线,深入研究了再制造系统调度问题从最小化总能耗单目标到最小化总能耗和最大完工时间多目标的模型构建及其求解策略。不同于传统再制造系统调度问题仅考虑单个或两个生产阶段,本文所研究的再制造系统考虑了拆解、再加工和重装配三个生产阶段,该三个生产阶段由拆解车间、再加工车间和重装配车间抽象表示。具体地,本文研究的再制造系统配置为:拆解车间由不相关并行拆解机组成、再加工车间由并行专用再加工流水线组成、重装配车间由不相关并行重装配机组成。首先,研究了考虑能耗的三阶段再制造系统调度问题。在详细讨论本文研究的再制造系统配置的基础上,对再制造系统总能耗的组成一一分析并进行了能耗建模。在考虑实际生产约束的基础上建立了以最小化总能耗为目标的再制造系统调度优化数学模型。结合问题及优化目标的特点,提出了改进遗传算法（IMGA）。IMGA采用基于机器分配层-优先级层的双层编码机制对染色体个体进行编码,使用随机策略和启发式策略相结合的混合方式初始化种群。根据编码特点,分别设计了两种交叉算子和三种变异算子以促进染色体种群高质量进化。为了提高算法的收敛效果,引入了基于染色体替换机制的精英策略。算例测试和算法对比的结果表明IMGA可以有效地求解最小化总能耗的三阶段再制造系统调度问题。其次,研究了考虑关机重启策略的再制造系统调度问题。首先,对关机重启策略做了简要描述,用数学公式定量描述机器执行关机重启策略的必要条件。然后重新对再制造系统进行了能耗建模,使得原有总能耗模型中的待机能耗通过关机重启得到进一步降低。同时,提出了基于变邻域搜索的混合遗传算法（GAVNS）求解调度优化数学模型。GAVNS中的染色体个体采用序列编码方式,并设计了三种不同解码方式;使用改进的变邻域策略增强算法局部搜索能力。通过算例测试及算法对比,验证了 GAVNS的有效性。研究结果表明:关机重启策略可以有效降低再制造系统总能耗;基于最小化系统总能耗的解码方式表现性能好于基于最小化最大完工时间的解码方式和基于最小化加工能耗的解码方式。然后,研究了再制造系统高效节能调度问题。为了降低能耗和缩短生产周期,建立了以最小化总能耗和最大完工时间为目标的多目标优化数学模型,并提出了多目标入侵杂草优化算法（MOIWO）求解模型。根据问题特点,MOIWO中一个杂草个体由机器分配向量和作业调度向量组成,初始种群采用混合方法产生;个体的定量评价通过Sigma方法实现,子代的产生由基于变异距离的空间分布机制和多种变异组合共同完成。一个外部存档用来不断存储和更新Pareto最优解。最后,以一算例为例详细分析了求解结果,并说明了最大完工时间和总能耗两优化目标之间的冲突性。和经典多目标算法的对比实验表明MOIWO算法能够找到收敛性和分布性更好的Pareto最优解集。同时还发现拆解机/重装配机数量的增加不仅增强了再制造系统柔性,还能够进一步获得更好的Pareto最优解集,可以为企业管理者实施高效节能调度提供借鉴思路。接着,研究了考虑批量流的再制造系统高效节能调度问题。在该问题中,工件将以批量流的方式进入再制造系统,批次使用不等量一致分批策略且子批之间不可混插。由于基本调度单元变为批次的若干子批以及关机重启策略的引入,对再制造系统总能耗和最大完工时间两个优化目标重新进行了数学建模,然后建立了最小化最大完工时间和再制造系统总能耗的多目标优化数学模型。根据问题特点,提出了融合模拟退火策略的果蝇优化算法（FFO-SA）。FFO-SA中,果蝇个体采用批次顺序-机器分配-批量划分三层编码机制;初始种群的批次顺序部分采用随机策略方式生成,机器分配部分采用随机策略和基于机器均衡负载思想的启发式策略相结合的方式生成,批量划分部分采用独立设计的规则生成;针对不同的子问题,设计合理的邻域结构和遗传算子;为了保持群体多样性以及避免算法陷入局部最优,引入基于模拟退火思想的邻域解替换机制。最后,实验分析围绕来自文献的实例展开,结果表明:“批次优先”解码策略比“子批优先”解码策略更适合所求解的问题;FFO-SA具有良好的稳定性;对于批量流调度问题,批次分割比批次未分割效果更好;关机重启策略可以有效地降低再制造系统总能耗。最后,基于上述理论研究成果,设计和开发了面向再制造企业的再制造系统调度管理平台,对平台的组成架构与功能模块进行了介绍,通过对某汽车再制造企业具体加工实例进行求解,验证了本文理论研究的可行性与有效性。