生产调度问题不仅存在于纺织业、制药业以及食品加工等行业,在钢铁生产过程中也有迫切需要,其对生产效率提升、生产成本降低具有重要作用。在钢铁生产过程中,国内外在调度模型、方法和应用方面的研究卓有成效。但由于钢铁生产过程的复杂性,对成品质量和降低成本的持续追求,加热炉和热轧生产调度问题还需要进一步研究和更好的解决方案。为此,本文在阅读和分析国内外相关文献的基础上,针对钢铁生产过程中加热炉和热轧生产调度问题开展了以下工作:1)对钢铁生产过程中的优化调度问题和相对应的求解算法进行了总结和趋势分析。首先给出了钢铁生产过程的工艺流程和生产调度需求,其次对钢铁生产过程中调度问题及建模进行了总结,最后,对优化调度问题求解的约束规划、混合整数规划算法原理及特点进行了分析和阐述。2)建立了一种新的钢铁加热炉优化调度模型,并提出了基于滚动调度思路的求解算法。首先,在调度模型中综合考虑了加热炉工序的相关约束以及上下游工序的衔接性约束,建立了以最小化板坯非必要在炉时间和冷热板坯混装惩罚为目标的数学模型。其次,为了提高模型优化求解性能,专门设计了一种基于滚动调度思路的模型求解算法。最后,对所提出的优化问题进行求解,并对求解算法进行了仿真验证。结果表明本文提出的求解算法在求解效率和最优结果方面显著优于传统算法。3)针对机器故障下的钢铁加热炉优化调度问题,建立了机器故障下加热炉优化调度模型,并对求解算法进行针对性改进。首先,本文分析了机器故障在生产过程中的限制约束,并基于此得到了机器故障下的加热炉优化调度模型。然后,对上章节提出的模型求解算法进行了改进,给出了基于参数自调整的求解算法。最后,采用改进后的求解算法对所建模型进行求解,并与传统求解算法及和上章所提求解算法进行比较。结果表明改进后的求解算法比改进前算法在求解问题规模方面具有明显优势,比传统算法在求解效率和最优结果方面优势显著。4)为实现加热炉-热轧一体化调度,给出了整体的优化调度模型,并进行了优化求解分析。首先,基于加热炉-热轧工序的生产工艺条件和调度约束,建立了以最小化板坯的非必要驻炉时间、冷热板坯混装惩罚以及热轧板坯规格跳跃性惩罚为优化目标的数学模型。然后,基于一体化调度问题的特点,对系统变量和工艺的执行进度约束进行了重新设计。最后,采用上一章节改进后的求解算法对一体化模型进行求解。结果表明所提算法可以快速有效求解一体化模型,并得到一体化调度方案。