Optimization of Platform Order Acceptance and Scheduling Considering the Portfolio of Manufacturing Service Resource Bidding Options

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2026.07.025

Abstract

Abstract:

This paper addresses the order acceptance and scheduling problem under a combinatorial auction mechanism on a manufacturing platform. Taking the set of subtask bidding schemes submitted by manufacturing resources as input， and considering both the process correlation constraints among subtasks and the scheduling constraints within each resource， a mixed-integer linear programming model is formulated to maximize platform revenue and user satisfaction. An adaptive large neighborhood search algorithm is developed， featuring a three-layer chromosome encoding structure， a neighborhood correlation removal operator， a repair operator based on the Cartesian product search strategy， and a repair strategy for resource scheduling feasibility. The effectiveness of the proposed model and algorithm is validated through artificial instances and a real-world case of automotive fuel tank manufacturing. The results show that， compared with two rule-based methods currently used by the platform， the proposed method increases platform revenue by 9.83% and 61.06%， and improves user satisfaction by 29.23% and 61.54%， respectively.

Key words: manufacturing resources, combinatorial auctions, manufacturing platform, order acceptance and scheduling, adaptive large neighborhood search

摘要：

针对制造平台竞拍机制下的订单接收与调度问题，提出一种考虑制造资源竞拍方案组合的优化方法。以制造资源提交的子任务竞拍方案集为输入，以子任务间的工艺关联关系、同一制造资源的任务调度等为约束，构建了考虑平台收益和行业用户满意度的订单接收与调度混合整数线性规划模型。提出了自适应大规模邻域搜索算法，设计了三层染色体编码结构、邻域关联移除算子、基于笛卡儿积搜索策略的修复算子以及制造资源调度方案的可行解修复策略。人工算例和汽车燃油箱制造案例验证了模型与算法的有效性。相比于平台当前采用的两种规则型方法，所提方法使平台收益分别提高9.83%和61.06%，用户满意度分别提高29.23%和61.54%。

关键词: 制造资源, 竞拍方案组合, 制造平台, 订单接收与调度, 自适应大规模邻域搜索

CLC Number:

TP18

CHEN Wenchong, LYU Xueting, QI Jiehui, LIU Hongwei, QI Ershi. Optimization of Platform Order Acceptance and Scheduling Considering the Portfolio of Manufacturing Service Resource Bidding Options[J]. China Mechanical Engineering, 2026, 37(7): 1755-1762.

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Figures/Tables 8

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	订单数-制造资源数	CBC		ALNS			两邻域搜索			单邻域 1			单邻域2
		结果	计算时间/s	结果		计算时间/s	结果		计算时间/s	结果		计算时间/s	结果		计算时间/s
		结果	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s
小规模	10-8	1979.43	18.41	1972.2	1975.54	1411.01	1970.696	1973.03	2146.83	1949.07	1955.24	13691.66	1246.33	1246.33	1472.78
	10-9	1986.05	16.65	1979.83	1981.4	9036.23	1978.46	1980.91	13658.30	1964.82	1967.2	24321.01	1242.62	1242.62	3840.57
	10-10	1982.76	24.63	1973.71	1976.76	7339.79	1973.36	1975.76	37070.14	1967.958	1970.76	55865.63	1235.72	1235.72	5180.72
	30-8	1981.18	179.43	1967.80	1969.91	8970.75	1967.192	1968.38	18538.49	1658.96	1712.95	33641.55	1245.67	1245.67	6237.62
	30-9	1987.58	186.29	1976.19	1978.21	13463.78	1976.09	1977.49	40155.89	1792.52	1833.6	18349.36	1314.89	1314.89	7631.34
	30-10	1983.77	376.52	1968.23	1969.58	16668.77	1967.67	1968.58	19719.9	1806.35	1884.12	207742.09	1307.17	1307.17	8112.68
中规模	40-8	1980.43	553.09	1966.49	1968.20	11874.66	1963.878	1965.69	23314.46	1557.87	1615.96	65828.95	1244.54	1244.54	8653.01
	40-9	1987.04	234.00	1975.34	1976.87	16197.83	1973.49	1975.90	35874.18	1696.878	1739.02	104785.50	1321.46	1321.46	12709.26
	40-10	-	-	1964.29	1966.17	21208.34	1963.89	1965.30	24826.35	1752.96	1772.77	249065.05	1334.32	1334.32	14709.26
	60-8	1980.02	751.79	1965.04	1966.42	9478.48	1962.42	1965.57	10658.92	1535.88	1550.93	23474.27	1360.98	1360.98	9709.26
	60-9	1985.82	779.44	1968.92	1969.68	10425.23	1966.95	1967.64	10708.94	1605.11	1658.14	31665.06	1290.76	1290.76	9614.38
大规模	60-10	-	-	1961.00	1963.69	22289.53	1960.45	1961.87	24661.47	1660.77	1706.44	35475.36	1325.96	1325.96	14656.98
	70-8	-	-	1962.63	1965.20	10383.73	1961.20	1963.29	13497.30	1503.72	1550.82	25337.16	1237.57	1237.57	12352.23
	70-9	-	-	1968.59	1970.64	18533.35	1968.24	1970.18	26888.00	1539.62	1551.00	56294.18	1239.24	1239.24	18765.90
	70-10	-	-	1960.34	1962.22	37647.94	1959.28	1960.53	48018.28	1647.87	1678.56	94100.07	1355.89	1355.89	20566.78

	订单数-制造资源数	CBC		ALNS			两邻域搜索			单邻域 1			单邻域2
		结果	计算时间/s	结果		计算时间/s	结果		计算时间/s	结果		计算时间/s	结果		计算时间/s
		结果	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s	均值	最大值	计算时间/s
小规模	10-8	1979.43	18.41	1972.2	1975.54	1411.01	1970.696	1973.03	2146.83	1949.07	1955.24	13691.66	1246.33	1246.33	1472.78
	10-9	1986.05	16.65	1979.83	1981.4	9036.23	1978.46	1980.91	13658.30	1964.82	1967.2	24321.01	1242.62	1242.62	3840.57
	10-10	1982.76	24.63	1973.71	1976.76	7339.79	1973.36	1975.76	37070.14	1967.958	1970.76	55865.63	1235.72	1235.72	5180.72
	30-8	1981.18	179.43	1967.80	1969.91	8970.75	1967.192	1968.38	18538.49	1658.96	1712.95	33641.55	1245.67	1245.67	6237.62
	30-9	1987.58	186.29	1976.19	1978.21	13463.78	1976.09	1977.49	40155.89	1792.52	1833.6	18349.36	1314.89	1314.89	7631.34
	30-10	1983.77	376.52	1968.23	1969.58	16668.77	1967.67	1968.58	19719.9	1806.35	1884.12	207742.09	1307.17	1307.17	8112.68
中规模	40-8	1980.43	553.09	1966.49	1968.20	11874.66	1963.878	1965.69	23314.46	1557.87	1615.96	65828.95	1244.54	1244.54	8653.01
	40-9	1987.04	234.00	1975.34	1976.87	16197.83	1973.49	1975.90	35874.18	1696.878	1739.02	104785.50	1321.46	1321.46	12709.26
	40-10	-	-	1964.29	1966.17	21208.34	1963.89	1965.30	24826.35	1752.96	1772.77	249065.05	1334.32	1334.32	14709.26
	60-8	1980.02	751.79	1965.04	1966.42	9478.48	1962.42	1965.57	10658.92	1535.88	1550.93	23474.27	1360.98	1360.98	9709.26
	60-9	1985.82	779.44	1968.92	1969.68	10425.23	1966.95	1967.64	10708.94	1605.11	1658.14	31665.06	1290.76	1290.76	9614.38
大规模	60-10	-	-	1961.00	1963.69	22289.53	1960.45	1961.87	24661.47	1660.77	1706.44	35475.36	1325.96	1325.96	14656.98
	70-8	-	-	1962.63	1965.20	10383.73	1961.20	1963.29	13497.30	1503.72	1550.82	25337.16	1237.57	1237.57	12352.23
	70-9	-	-	1968.59	1970.64	18533.35	1968.24	1970.18	26888.00	1539.62	1551.00	56294.18	1239.24	1239.24	18765.90
	70-10	-	-	1960.34	1962.22	37647.94	1959.28	1960.53	48018.28	1647.87	1678.56	94100.07	1355.89	1355.89	20566.78

α₁	α₂	选择订单ID	总价格/元	总投标价/元	总利润/元	总客户满意度	目标值
0.05	0.95	2，5，9，11，12	267 500	277 790	-10 290	124	550.02
0.10	0.90	2，5，10，11，12	251 500	241 600	9900	112	486.33
0.15	0.85	5，6，9，11，12	231 500	240 250	-8750	112	434.66
0.20	0.80	4，5，6，9，11，12	276 500	282 790	-6290	122	446.58
0.25	0.75	4，5，6，10，11，12	260 500	245 150	15 350	110	431.23
0.30	0.70	3，6，10，11，12	268 500	241 750	26 750	91	388.47
0.35	0.65	3，6，8，11，12	299 500	272 060	27 440	90	381.26
0.40	0.60	3，6，10，11，12	268 500	239 900	28 600	91	383.00
0.45	0.55	3，5，7，11，12	302 500	268 520	33 980	93	408.96
0.50	0.50	1，3，7，12	317 000	271 300	45 700	45	369.39
0.55	0.45	3，6，7，11，12	304 500	268 070	36 430	86	402.27
0.60	0.40	1，6，11，12	229 500	196 950	32 550	69	344.36
0.65	0.35	3，6，7，11，12	304 500	272 050	32 450	86	373.28
0.70	0.30	1，6，11，12	229 500	195 250	34 250	69	360.55
0.75	0.25	1，3，8，12	312 000	266 890	45 110	62	444.12
0.80	0.20	1，6，10，11，12	273 500	236 350	37 150	83	404.21
0.85	0.15	1，6，7，12	266 000	227 790	38 210	60	412.22
0.90	0.10	1，5，7，11，12	307 500	271 580	35 920	85	391.65
0.95	0.05	1，6，7，12	266 000	228 990	37 010	60	399.71

α₁	α₂	选择订单ID	总价格/元	总投标价/元	总利润/元	总客户满意度	目标值
0.05	0.95	2，5，9，11，12	267 500	277 790	-10 290	124	550.02
0.10	0.90	2，5，10，11，12	251 500	241 600	9900	112	486.33
0.15	0.85	5，6，9，11，12	231 500	240 250	-8750	112	434.66
0.20	0.80	4，5，6，9，11，12	276 500	282 790	-6290	122	446.58
0.25	0.75	4，5，6，10，11，12	260 500	245 150	15 350	110	431.23
0.30	0.70	3，6，10，11，12	268 500	241 750	26 750	91	388.47
0.35	0.65	3，6，8，11，12	299 500	272 060	27 440	90	381.26
0.40	0.60	3，6，10，11，12	268 500	239 900	28 600	91	383.00
0.45	0.55	3，5，7，11，12	302 500	268 520	33 980	93	408.96
0.50	0.50	1，3，7，12	317 000	271 300	45 700	45	369.39
0.55	0.45	3，6，7，11，12	304 500	268 070	36 430	86	402.27
0.60	0.40	1，6，11，12	229 500	196 950	32 550	69	344.36
0.65	0.35	3，6，7，11，12	304 500	272 050	32 450	86	373.28
0.70	0.30	1，6，11，12	229 500	195 250	34 250	69	360.55
0.75	0.25	1，3，8，12	312 000	266 890	45 110	62	444.12
0.80	0.20	1，6，10，11，12	273 500	236 350	37 150	83	404.21
0.85	0.15	1，6，7，12	266 000	227 790	38 210	60	412.22
0.90	0.10	1，5，7，11，12	307 500	271 580	35 920	85	391.65
0.95	0.05	1，6，7，12	266 000	228 990	37 010	60	399.71

	目标函数值		算法运行时间均值/s
	最大值	均值	算法运行时间均值/s
CBC	-	1882.18	59.69
ALNS	1824.38	1810.38	4089.55
两邻域搜索	1738.14	1703.28	9091.18
单邻域 1	1596.2	1564.74	26 124.41
单邻域2	774.57	774.57	5370.41