生产调度优化问题是制造业生产车间的核心问题。传统的生产调度问题通常假定工件的加工时间固定不变,优化目标仅仅考虑企业自身的经济效益。但是在一些实际的生产车间内,存在着工件的加工时间随其开始加工时间变化的生产场景,类似这样的生产调度问题就被称作“具有阶梯恶化效应的生产调度问题”。另一方面,随着日益严重的环境污染问题和我国经济结构的陆续转型,传统生产调度方法所考虑的因素和优化指标已经不能满足现在的经济发展和可持续发展的要求。从具有阶梯恶化效应的生产场景出发进行节能减排的能耗优化研究,将大大拓展此类调度研究,并且更具现实应用意义。本论文从现有的生产调度求解方法出发,详细介绍对比了现有求解方法的优缺点,并总结了它们的研究现状。随后从单机、并行机加工环境出发,基于工件实际加工时间是其开工时刻阶梯恶化函数这一背景,提出了考虑工作模式选择的并行机调度优化问题。围绕问题的调度特性,设计了对应的启发式调度优化方法。论文主要研究内容有:(1)对近年来国内外单机、并行机以及流水车间调度等问题的相关优化算法进行整理分析,以求为后面问题的求解提供参考。(2)针对具有阶梯恶化效应的单机调度问题,以总拖期与总能耗最小化为目标,构建了混合整数规划模型。结合问题的结构特性,设计了改进的遗传算法,并融入了精英保留策略。(3)在具有恶化效应的单机调度优化问题的基础上,提出面临工作模式选择策略的并行机调度优化问题,设计解决此问题的遗传变邻域混合搜索算法。(4)提出了基于贪心规则的工作模式选择策略。较之随机选择方式,大大降低了不确定性对求解性能的影响。设计了自适应选择破坏-修复算子的自适应大规模邻域搜索算法,并利用算例验证了算法的求解性能。