物质、能源和信息是社会赖以生存的三大要素，信息已渗透到社会的各个角落，对促进传统蔬菜大棚管产业特别是制造业的进步发挥着越来越重要的作用。制造系统的本质是对原材料进行加工处理，使之成为具有一定用途的产品的过程，表现在两个方面：一方面，能源是加工制的一种驱动源；另一方面，制造过程中各种信息资源的釆集和加工处理过程，也是增强产品信息含量的过程。因此，信息是加制造的另一个驱动源。信息链接了制造系统各个要素，形成一定的生产组织结构的纽带，已经成为制造系统中与设备、能源同等重要的制造资源。建立以信息为导向的生产流程，可以使得产品设计、开发、制造、行销、售后服务等信息快速流动和有效管理，从而减少在制品数量，提升准时交货率，缩短生产周期，保证交货周期，减少不合格品数量，这已经成为企业强化竞争力，实现制造业信息化的基本前提。制造信息系统是辅助制造企业实施管理和运营的信息化系统，是一个不断与市场、设计、制造等进行信息交换的复杂的开放性系统。根据普渡企业参考体系结构（PurdueEnterpriseReferenceArchitecture,PERA），一个完备的制造系统体系架构可以自上而下地分为5个层次2项任务，涉及制造设备体系、信息系统体系、人与组织体系三大方面。其中，仅从制造信息系统的角度考察，可以概括为5个层次，自上而下依次为经营决策、企业管理、生产调度、过程优化、过程控制。基于PERA的五层结构给出了指导制造信息系统实施的详细路线图，用细分层次将生产过程控制和管理加以区分。

        生产计划与调度问题因其复杂性，在实际分析求解时，往往会根据研究的侧重或关注的因素不同，对其加以合理分解而形成若干子问题从时间性上考察，一般将实际运行前完成的优化决策称为计划（Planning），将随着生产过程的运行同时进行的优化决策称为调度（Scheduling）。生产计划又可根据时间粒度分为中期生产计划和短期生产计划（长期生产计划因归入上层企业级的决策而不属于本书讨论的范畴）。中期生产计划对应于车间級的生产计划，是根据上层计划下达的销售预测和销售订单，在考虑车间生能力、生产负荷、产品交货要求、车间实时状态等多方面因素的情况下，给出的车间任务（主要包括产品生产任务和设备的配备安排）下达，计划周期稍长，一般以周为单位。短期生产计划也可称作车间作业计划，是根据中期生产计划下达的生产任务，在满足工艺和资源等相关约束条件下，通过确定各工序任务（作业）的加工设备和在相应设备上的加工顺序/加工开始时间等，使生性能尽可能趋优。短期生产计划是在生产运行开始前完成的工序级的分配和序列执行方案，计划周期稍短，一般以天或班次为单位从空间性上考察，又可以分为投料控制、工件调度、设备维护调度等。投料控制决定产品原料投入生产系统进行生产的投放时间、数量和品种，旨在控制生产系统的在制品（W0rkinpr0cess,wP）水平，同时提高单位时间内生产线的产出。

        设备维护调度决定各个设备分别何时开始进入维护保养状态，以及维护的类型和时间等，通过对计划停机时间和非计划停机时间的折中优化，保证安全高效的设备运行。蔬菜大棚管调度对每个进入系统的工件的每道加工工序进行详细安排，又可再进一步划分为工件派工（Dispatching）和工件排序（Sequencing），前者决定工件的某道加工工序由哪台或哪类设备进行加工；后者决定共同竞争加工资源的多个蔬菜大棚管的先后加工顺序从资源特殊性上考察，还有诸如瓶颈设备调度、批加工设备调度、特殊集成设备调度等局部问题。瓶颈设备泛指制造系统中限制了整体“***”能力的少数能力“最小”的关键性设备（组），因其决定着生产系统的生产节奏，往往被作为重点调度优化的对象。批加工设备是一类可以同时加工多个产品的设备，因其产能具有不确定性，其调度的求解也需要特殊对待。另外，对于特定的复杂制造系统，还有一些专门的集成设备，比如半导体制造系统中把多组晶圆加工模块和搬运系统有效组织为一体的集束型设眢（ClusterT00l），虽然能够提高生产率、充分利用作业空间，但同时也带来了精确建模与分析的困难，从而通常作为一类特殊复杂问题而被深入研究。上述生产计划与调度子问题星然各有特点、各不相同，但都具有在约束条件下追求目标优化的共性模式，只不过每个子问题存在的环境条件、约束方式、优化目标不尽相同另外，在实际系统中，这些子问题也往往都是同时交叉存在的，因此分解后的有效集成也是达成生产计划与调度问题求解的关键对于本书讨论的复杂制造系统，因其具有规模大、多重入流程、约束复杂、不确定性强等特点，其生产计划与调度问题不仅有一般计划与调度问题普遍具有的NP难特性，而且还需要面对由于复杂制造本身多重入、混合加工方式等特殊复杂性，相关的研究也一直备受关注。