模具是工业生产的基础工艺装备,模具生产水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志。由于模具订单的生产特征与项目特征非常吻合,因此绝大多数模具企业都采用项目管理的方式来进行模具生产管理。然而,与其他经典项目多为确定性环境下的单项目管理不同,模具制造项目具有高随机性、多项目竞争共享资源等特征。这些特征使得现有项目管理方法很难适用于模具制造项目管理。加之当前我国大多数模具企业还停留在凭经验进行主观决策的水平,由此就容易导致生产管理混乱,项目拖期严重等问题。因此,如何提高我国模具制造企业的技术和管理水平,改善我国模具制造业的竞争力,是摆在我们面前的重要课题。项目管理包含项目计划和项目监控两大模块,两者均为项目成功执行的重要保障。然而,一方面,过去几十年里国内外学者的研究重点一直集中在项目计划功能上,对于项目监控则缺乏足够重视；另一方面,现有关于项目监控的研究主要是面向建筑工程与软件开发等经典项目类型,而缺乏面向模具制造项目的监控研究。针对这个问题,本文重点考虑模具制造过程中的随机性等特征,在已有研究基础上进一步探索马尔可夫理论在模具制造项目群监控问题中的应用,具体研究工作如下：(1)针对因模具制造过程中频繁出现的随机返修而导致订单完工时间难以准确估计的问题,以模具制造项目网络的关键路径为研究对象,在一定假设前提下采用了一种考虑返修的多级多服务排队系统来对其进行描述,并利用连续时间马尔可夫链理论进行建模分析。提出了考虑动态服务率的队列长度评估方法,并推导出指定模具订单的完工时间计算公式。详细介绍了四种计算模具完工时间近似概率分布的方法。(2)针对离散时间下的模具制造资源可用量不确定、任务工期不确定和资源与工期双重不确定三类随机问题,利用离散时间马尔可夫链理论构建了模具项目群状态演化模型。将不同优先规则作为模具制造项目群的生产控制策略输入该模型进行状态演化,通过对比演化结果来判断各规则的优劣性。研究了该演化模型可能遇到的状态空间维数灾问题,提出了基于状态转移概率阈值和工期累积概率闽值过滤的应对方法。(3)针对模具制造项目群排队分析模型和状态演化模型无法对生产控制策略进行优化的问题,采用离散时间马尔可夫决策过程理论对一般化的模具项目群监控问题进行建模。描述了该随机优化模型的最优准则及基于动态规划值迭代算法的最优策略求解。接着,重点分析了行动空间维数灾问题,提出了通过限制可选行动集的方法来加以应对。在此基础上研究了不考虑任务外协的项目群监控问题,并提出了基于多规则组合的算法MRC。(4)针对所构建的模具制造项目群监控模型难以求解大规模项目群的问题,提出了基于空间近似原则的求解方案。该方案通过资源解耦的方法来实现项目群的分离,从而极大降低问题规模。在构建并验证项目近似负荷模型的基础上,研究了考虑任务外协的项目群监控问题,并提出了基于任务重要度和外协启发式策略的启发式算法H-SA。(5)针对空间近似原则下的算法H-SA所得结果可能存在资源浪费及监控指标评估不准确的问题,提出了基于空间组合近似的改进求解方案。该方案的核心思想是在当前决策时刻对可能需要外协的项目进行资源协调优化,通过减少不必要的任务外协达到降低项目群总成本的目的。基于该方案提出了改进算法H-SCA。(6)开发了基于马尔可夫理论的模具制造项目群监控系统。该系统可以自动生成项目群实例数据或导入标准案例数据以作为学术研究实验平台,也可以与企业信息化管理系统对接成为实际应用系统。另外,本研究还设计了相应的计算实验对所提出的模型与算法加以验证。通过上述研究和应用工作,一方面较全面的解决了模具项目群监视和优化控制的实际问题,另一方面将马尔可夫理论的应用研究范围进行了一定扩展。论文相关研究和应用结论能够为模具制造企业进行制造项目管理提供有效决策辅助。