本书以铝合金大型空天构件产线为工程背景，深度剖析产线智能调度过程中的多目标特性，创新性地提出高维多目标生产调度决策优化方法；为有效降低干扰事件对铝合金大型构件产线生产调度的不利影响，构建了动态调度干扰管理方法；为攻克高性能铝合金熔铸产线和蠕变成形产线的生产调度难题，分别建立了高性能铝合金熔铸产线全流程生产调度模型和铝合金空天构件蠕变成形产线全流程生产调度模型；针对铝合金大型空天构件分布式制造环境，为提升多个车间之间的调度协调与优化能力，提出高维多目标分布式车间协同调度决策优化方法。
本书为解决铝合金空天构件生产调度过程中的复杂问题提供了切实可行的方法与模型，对推动铝合金构件制造业的智能制造发展具有重要的理论意义和工程应用价值，有望为相关领域的科研人员、工程师以及企业管理者提供一定的参考，助力产业升级与技术创新。

第1章 绪论 001
1.1 概述 002
1.2 国内外研究现状 004
1.2.1 多目标生产调度决策优化方法 004
1.2.2 多目标动态车间调度方法 007
1.2.3 分布式车间多目标协同调度方法 009
1.2.4 铝合金大型构件产线生产调度模型 011
1.3 目前存在的问题 013
1.4 技术思路和内容 015
1.4.1 技术思路 015
1.4.2 技术内容 015

第2章 铝合金构件产线高维多目标调度优化方法 018
2.1 概述 019
2.2 高维多目标生产调度问题 020
2.3 高维多目标生产调度模型 021
2.4 高维多目标决策优化方法——NSGA-APEV
2.4.1 NSGA-Ⅲ方法简介 023
2.4.2 NSGA-APEV 方法总体思路 024
2.4.3 编码和解码 025
2.4.4 自适应归一化 026
2.4.5 自适应惩罚距离 026
2.4.6 交叉操作 027
2.4.7 自适应删除机制 028
2.4.8 自适应变异策略 029
2.4.9 模糊决策方法 029
2.5 计算实验 030
2.5.1 基准算例 030
2.5.2 工程问题 033
2.6 本章小结 039

第3章 铝合金大型构件产线动态调度方法 040
3.1 概述 041
3.2 多目标车间动态调度问题 042
3.3 新型干扰管理方法 043
3.3.1 新型干扰管理方法整体思路 043
3.3.2 初始调度模型 044
3.3.3 预判机制 045
3.3.4 干扰度量 046
3.3.5 终判机制 048
3.4 计算实验 049
3.5 本章小结 054

第4章 高性能铝合金熔铸产线全流程多目标生产调度方法 055
4.1 概述 056
4.2 铝合金熔铸产线生产调度问题 057
4.3 铝合金熔铸产线生产调度模型及约束 059
4.4 多目标决策优化方法 061
4.4.1 整体思路 061
4.4.2 编码和解码 062
4.4.3 适应度计算 063
4.4.4 遗传算子 064
4.4.5 大邻域搜索 064
4.5 计算实验 065
4.5.1 数据集实验 065
4.5.2 工业数据实验 071
4.5.3 熔铸产线动态调度 075
4.6 本章小结 077

第5章 铝合金空天构件蠕变成形产线全流程多目标生产调度方法 078
5.1 概述 079
5.2 铝合金空天构件蠕变成形产线生产调度问题 080
5.3 蠕变成形产线全流程生产调度模型及约束 081
5.4 热压罐双层支架装罐方法 083
5.5 多目标调度决策优化方法 085
5.5.1 整体思路 085
5.5.2 编码和解码 086
5.5.3 遗传算子 086
5.6 计算实验 087
5.6.1 数据集实验 088
5.6.2 工业数据实验 093
5.7 本章小结 097

第6章 铝合金构件工厂分布式车间协同调度方法 098
6.1 概述 099
6.2 分布式车间协同调度问题及模型 100
6.3 多目标模因决策优化方法 102
6.3.1 多目标模因优化方法的整体思路 102
6.3.2 编码及解码 102
6.3.3 双模式环境选择方法 104
6.3.4 智能多因素局部搜索 106
6.4 计算实验 107
6.4.1 数据集构建及参数设置 107
6.4.2 性能指标 109
6.4.3 各个改进部分有效性验证 109
6.4.4 与其他算法的对比 113
6.5 本章小结 118

第7章 智能生产调度中多维度优化方法的改进策略 119
7.1 调度方法改进策略的技术瓶颈与发展趋势 120
7.1.1 技术瓶颈 120
7.1.2 智能生产调度优化方法的改进策略 122
7.1.3 智能生产调度优化方法的发展趋势 128
7.2 多种群协同优化方法 132
7.2.1 铝合金空天构件调度中多种群协同优化的核心瓶颈 132
7.2.2 多种群协同优化方法（MPCOA） 133
7.2.3 更新权重向量与种群间的协作方法 135
7.2.4 计算实验 136
7.2.5 多种群协同优化算法的发展趋势 141
7.3 基于3 阶段环境选择的多目标优化调度方法（RTEA） 143
7.3.1 整体框架 143
7.3.2 环境选择方法 143
7.3.3 遗传算子 146
7.3.4 实验结果与讨论 146

第8章 总结与展望 153
8.1 总结与创新点 154
8.1.1 总结 154
8.1.2 创新点 156
8.2 技术展望 157

参考文献 159

在全球经济格局深度调整与科技迅猛发展的当下，制造业作为国家经济发展的根基，正经历着一场意义深远的变革。我国制造强国建设中长期战略的实施，为中国制造业向中高端迈进指明了清晰方向，成为推动产业结构升级、重塑产业核心竞争力的关键指引。这一战略的核心要义，在于以科技创新为驱动，加快新一代信息技术与制造业的深度融合，推动制造业向高端化、数字化、绿色化转型，实现从“制造大国”向“制造强国”的根本性跨越。
在空天装备制造领域，铝合金因其高强度、轻量化、耐腐蚀等优异特性，成为了大型空天构件的核心材料，其制造水平直接关系到国家空天战略的实施与国防安全。然而，随着空天装备性能要求的不断提升以及客户定制化需求的日益增长，铝合金大型空天构件制造业的生产模式已发生根本性转变——多品种、小批量的生产特点日益凸显，导致生产过程中工艺路线复杂多变、资源配置难度加大、生产节拍难以协同，进而引发生产效率偏低、产品质量稳定性不足、制造成本过高等一系列问题，传统生产调度模式已无法满足现代铝合金大型空天构件高精度、高效率、高可靠性的制造要求。因此，推动制造模式的智能化转型升级，通过智能调度技术破解生产瓶颈，成为了铝合金空天构件制造业实现高质量发展的必然选择。
在智能制造系统中，智能车间调度无疑处于核心枢纽地位，发挥着至关重要的作用。它如同智能制造系统的大脑，负责对生产过程中的各种资源，如设备、人员、物料等，进行合理的分配与调度，对生产任务进行科学的安排与优化，从而确保整个生产系统能够高效、稳定、有序地运行。智能车间调度不仅直接关系到生产效率的高低、生产成本的控制以及产品质量的保证，更是实现智能制造的关键环节和核心决策内容。
本书紧密围绕铝合金大型空天构件产线这一特定工程背景，深入研究了产线智能调度过程中所面临的一系列复杂问题，并取得了一系列具有创新性和实用价值的研究成果。
全书共分8章 。第1章 为绪论，简要介绍了铝合金构件生产调度问题的研究背景、研究意义以及目前存在的问题。第2章 介绍了铝合金构件产线高维多目标调度优化方法，为了实现铝合金大型构件制造过程的高质、柔性、高效、低耗，在生产调度过程中需要优化多个调度目标，建立了高维多目标车间智能调度模型，提出了基于NSGA-Ⅲ方法的智能决策优化方法（NSGA-APEV）。第3章 介绍了铝合金大型构件产线动态调度方法，为了降低干扰事件对铝合金大型构件生产调度的影响，提出了一种动态调度干扰管理方法，新型干扰管理方法生成的干扰调整方案对系统的扰动最小且兼顾了调度性能。第4章 介绍了高性能铝合金熔铸产线全流程多目标生产调度方法，建立了熔铸产线全流程多目标生产调度模型。第5章 介绍了铝合金空天构件蠕变成形产线全流程多目标生产调度方法，建立了空天构件蠕变成形产线全流程多目标生产调度模型。第6章 介绍了铝合金构件工厂分布式车间协同调度方法，针对铝合金空天构件智能工厂的分布式制造特点，建立了高维多目标分布式车间协同调度模型，为了有效求解该模型，提出了一种有效的多目标模因优化方法。第7章 介绍了智能生产调度中多维度优化方法的改进策略。第8章 为总结和展望。
在本书付梓之际，衷心感谢一路走来关心、支持并帮助我的师长、领导、同事与挚友。更感恩家人的默默守护，以及女儿带来的温暖与灵感。
由于作者的研究阅历与学术水平的局限，本书难免存在疏漏之处，许多内容还有待于完善和深入研究，诚恳希望读者批评指正。希望本书的出版能够为铝合金空天构件智能生产调度领域的研究和实践提供有益的参考，为推动我国制造业的智能化发展贡献一份微薄之力。

桑艳伟
2025 年11 月