排序與調(diào)度問題的目標(biāo)是按時(shí)間合理地安排稀缺資源,最有效地完成給定的任務(wù)。排序與調(diào)度問題有著廣泛、深刻的應(yīng)用背景,在制造業(yè)和服務(wù)業(yè)中均起著重要作用,是各類組織提高運(yùn)營效率、降低成本乃至取得競爭優(yōu)勢的重要手段和有力工具。
雖然排序與調(diào)度論的重要性并不亞于排隊(duì)論和庫存論,但它卻是運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)年輕分支。排序與調(diào)度數(shù)學(xué)模型的出現(xiàn)和分析幾乎比電話系統(tǒng)的排隊(duì)分析(Erlang,1909)和庫存論中的經(jīng)濟(jì)批量模型(Harris,1913)晚了四五十年。1954年Johnson發(fā)表在Naval Research Logistics上的論文討論了兩臺(tái)機(jī)器上的流水作業(yè)問題,建立了問題的數(shù)學(xué)模型并給出了模型的求解算法。1956年Jackson把該模型擴(kuò)展到異序作業(yè)情形,Smith研究了多個(gè)單機(jī)排序問題的模型和求解算法。這些研究工作揭開了排序與調(diào)度問題研究的序幕,從此,排序與調(diào)度問題的研究得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。自20世紀(jì)70年代以來,我國也有不少學(xué)者研究了排序與調(diào)度問題。其中,越民義、韓繼業(yè)、唐國春、林詒勛和陳榮秋等學(xué)者在此領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)。目前,我國從事排序與調(diào)度問題研究的人員數(shù)量增長迅速,但除了學(xué)術(shù)刊物上的論文和若干介紹文章之外,排序與調(diào)度方面的教材和專著還不夠多。隨著排序與調(diào)度問題研究的飛速發(fā)展,新問題、新模型和新方法不斷涌現(xiàn),同時(shí),對排序與調(diào)度問題有興趣的研究人員也越來越多,因此亟須全面、系統(tǒng)地介紹排序與調(diào)度的理論、模型和算法的書籍。
本書的編寫主要取材于Pinedo(2016)、Baz·ewicz等(2001)、Parker(1995)、Baker和Trietsch(2009)等的教材和專著及學(xué)術(shù)刊物上的相關(guān)文獻(xiàn),并結(jié)合了編者的教學(xué)和研究實(shí)踐。全書共分8章: 第1章介紹排序與調(diào)度問題的定義、功能和作用,并給出制造和服務(wù)業(yè)中若干排序與調(diào)度問題的實(shí)例; 第2章討論排序與調(diào)度問題的表示及分類,以及分析和求解排序與調(diào)度問題的一般方法; 第3~8章介紹單臺(tái)機(jī)器排序與調(diào)度問題及其高階模型、多臺(tái)平行機(jī)排序與調(diào)度問題、流水作業(yè)、異序作業(yè)和自由作業(yè)排序與調(diào)度問題。
本書在每章最后有一個(gè)小結(jié)與討論,內(nèi)容主要是本章小結(jié)及重要參考文獻(xiàn),并對相關(guān)問題的研究歷史作簡要的介紹。章后附有大量的參考文獻(xiàn),在提供排序與調(diào)度問題基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),也有利于初學(xué)者了解排序與調(diào)度問題的歷史和發(fā)展,以激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣。
本書的編寫得益于唐國春先生的極力推動(dòng),并得到了排序與調(diào)度叢書編輯委員會(huì)各位同仁的鼎力支持,清華大學(xué)出版社汪操編輯在本書的出版過程中提供了有力的支持和幫助。沒有他們的支持與幫助,很難想象編者可以完成本書的編寫。編者在本書的寫作過程中與Pinedo教授有多次交流,受益匪淺,他的名著Scheduling: Theory, Algorithms and Systems是本書寫作的主要參考書。越民義、韓繼業(yè)和唐國春三位先生在百忙中撥冗審閱了本書,李德彪博士幫助整理了參考文獻(xiàn)。在此,編者對上述各位表示衷心的感謝!
本書的寫作得到國家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目號(hào):71125003和71421002)的資助,特此鳴謝。
由于編者學(xué)術(shù)水平以及寫作時(shí)間的限制,書中一定存在不少缺點(diǎn)和不當(dāng)之處,敬請讀者和同仁批評指正,以便在再版時(shí)修訂。
萬國華上海交通大學(xué)2018年12月
萬國華,上海交通大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師,安泰經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院副院長。在香港科技大學(xué)取得博士學(xué)位,并在香港科技大學(xué)、澳門大學(xué)和美國紐約大學(xué)從事科研和教學(xué)工作,2011年獲國家杰出青年科學(xué)基金。主持完成10余項(xiàng)國家及省部級(jí)研究項(xiàng)目,出版英文學(xué)術(shù)著作一部,研究成果發(fā)表于Operations Research等國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物。現(xiàn)任Production and Operations Management的高級(jí)編輯,中國管理科學(xué)與工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事和上海市運(yùn)籌學(xué)會(huì)副理事長。
第1章引論
1.1排序與調(diào)度: 定義、功能和作用
1.1.1排序與調(diào)度問題的定義
1.1.2排序與調(diào)度問題在制造/服務(wù)業(yè)中的地位與功能
1.2排序與調(diào)度: 典型問題舉例
1.2.1工廠的產(chǎn)品裝配問題
1.2.2集裝箱碼頭吊車調(diào)度問題
1.2.3醫(yī)院護(hù)士排班問題
1.2.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度問題
1.3小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第2章排序與調(diào)度問題: 定義、分類和求解
2.1排序與調(diào)度問題: 定義和記號(hào)
2.2排序與調(diào)度問題: 解的定義及類型
2.3排序與調(diào)度問題: 計(jì)算復(fù)雜性層次
2.4排序與調(diào)度問題的分析和求解
2.5小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第3章單機(jī)排序與調(diào)度: 基本模型
3.1(加權(quán))總完工時(shí)間問題
3.1.1問題1‖wjCj
3.1.2問題1|rj|wjCj
3.1.3問題1|d~j|wjCj
3.2最大延遲問題和最大延誤問題
3.3總延誤問題
3.4(加權(quán))總延誤問題
3.5(加權(quán))延誤工件總數(shù)問題
3.6小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第4章單機(jī)排序與調(diào)度: 高階模型
4.1工件存在約束關(guān)系的問題
4.1.1工件之間約束關(guān)系的有向圖
4.1.2(加權(quán))總完工時(shí)間問題
4.1.3問題1|prec|hmax
4.1.4問題1|prec|gj(Cj)
4.2非正則目標(biāo)函數(shù)問題
4.2.1問題1|dj=d|(Ej Tj)
4.2.2問題1‖(w1jEj w2jTj)
4.3存在設(shè)置時(shí)間的問題
4.3.1問題1|sjk|Cmax
4.3.2問題1|fmls,sgh|wjCj
4.3.3問題1|fmls,sgh|Lmax
4.3.4問題1|fmls,sgh|Uj
4.4小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第5章平行機(jī)排序與調(diào)度
5.1時(shí)間表長度問題
5.1.1問題Pm‖Cmax及問題Pm|prec|Cmax
5.1.2問題Pm|prmp|Cmax
5.1.3問題Pm|prec|Cmax
5.1.4問題Pm|prmp,prec|Cmax
5.1.5問題P|prec|Cmax
5.2(加權(quán))總完工時(shí)間問題
5.2.1問題Pm‖Cj
5.2.2問題Pm|prec|Cj
5.3目標(biāo)函數(shù)與交貨期相關(guān)的問題
5.4小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第6章流水作業(yè)排序與調(diào)度
6.1流水作業(yè): 無限緩沖區(qū)
6.2流水作業(yè): 有限緩沖區(qū)
6.3柔性流水作業(yè)
6.4小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第7章異序作業(yè)排序與調(diào)度
7.1異序作業(yè)排序與調(diào)度問題
7.2問題的析取圖表示
7.3分支定界法
7.4移動(dòng)瓶頸法
7.5小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
第8章自由作業(yè)排序與調(diào)度
8.1時(shí)間表長度問題
8.1.1不可中斷情形: 問題Om‖Cmax
8.1.2可中斷情形: 問題Om|prmp|Cmax
8.2最大延遲問題
8.2.1不可中斷情形: 問題Om‖Lmax
8.2.2可中斷情形: 問題Om|prmp|Lmax
8.3其他自由作業(yè)問題
8.4小結(jié)與討論
參考文獻(xiàn)
索引
附錄A英漢排序與調(diào)度詞匯