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板坯库是连接炼钢-连铸和热轧生产的中间缓冲环节。板坯倒垛物流作业是针对板坯库内提取目标板坯时，需要将阻碍目标板坯移出的倒垛板坯分配至新的位置存放过程。过多倒垛会降低吊机的利用率，延长目标板坯的提取时间，影响后续热轧工序的正常生产。科学合理的板坯倒垛方案有利于减少倒垛次数，降低物流成本，提高物流设备的使用效率。因此，研究板坯倒垛优化问题对降低钢铁企业物流成本具有重要的实用价值。
与已有研究该问题的建模和求解方法不同，本文在考虑倒垛过程中时间-空间强耦合的特点，建立了时空网络调度模型。针对倒垛过程中每个阶段板坯空间位置分配具有动态特征，以及状态规模随需求板坯数量的增加呈指数增长而带来的求解困难，本文设计了近似动态规划算法进行求解。本文的主要研究内容如下:
1)建立时空网络倒垛优化模型。基于倒垛作业的时空耦合性，构建了板坯倒垛时空网络结构，以板坯提取顺序为时间轴，板坯库垛位结构表示空间轴，网络中的每个节点表示当前阶段对应空间位置的堆存情况，相邻节点间的弧表示板坯在相邻阶段的移动。通过对节点不同的刻画，分别建立了节点直接和间接描述的时空模型。通过实验测试表明基于时空网络的倒垛模型比一般模型提供更紧的下界。
2)提出近似动态规划算法求解。针对大规模问题，根据问题具有的动态性及状态空间随需求板坯数量的增加形成的维数灾，提出了近似动态规划算法进行求解。根据倒垛板坯位置分配对后续倒垛次数的影响，分别设计了以板坯为对象和以垛位为对象的近似值函数;针对近似动态规划算法分解多阶段子问题求解，根据不同近似值函数的特点，分别设计基于线性规划模型、动态规划算法和结合动态规划算法的启发式算法三种子问题求解方法，以及对应的值函数更新策略。与现有方法比较，实验结果表明提出的近似动态规划算法能在有效时间内获得更好的解。
3)基于提出的时空模型和近似动态规划算法，设计并开发了板坯倒垛优化决策支持系统，该系统能自动生产倒垛优化方案，并在此基础上实现人工调整及结果评价等。
与已有研究该问题的建模和求解方法不同，本文在考虑倒垛过程中时间-空间强耦合的特点，建立了时空网络调度模型。针对倒垛过程中每个阶段板坯空间位置分配具有动态特征，以及状态规模随需求板坯数量的增加呈指数增长而带来的求解困难，本文设计了近似动态规划算法进行求解。本文的主要研究内容如下:
1)建立时空网络倒垛优化模型。基于倒垛作业的时空耦合性，构建了板坯倒垛时空网络结构，以板坯提取顺序为时间轴，板坯库垛位结构表示空间轴，网络中的每个节点表示当前阶段对应空间位置的堆存情况，相邻节点间的弧表示板坯在相邻阶段的移动。通过对节点不同的刻画，分别建立了节点直接和间接描述的时空模型。通过实验测试表明基于时空网络的倒垛模型比一般模型提供更紧的下界。
2)提出近似动态规划算法求解。针对大规模问题，根据问题具有的动态性及状态空间随需求板坯数量的增加形成的维数灾，提出了近似动态规划算法进行求解。根据倒垛板坯位置分配对后续倒垛次数的影响，分别设计了以板坯为对象和以垛位为对象的近似值函数;针对近似动态规划算法分解多阶段子问题求解，根据不同近似值函数的特点，分别设计基于线性规划模型、动态规划算法和结合动态规划算法的启发式算法三种子问题求解方法，以及对应的值函数更新策略。与现有方法比较，实验结果表明提出的近似动态规划算法能在有效时间内获得更好的解。
3)基于提出的时空模型和近似动态规划算法，设计并开发了板坯倒垛优化决策支持系统，该系统能自动生产倒垛优化方案，并在此基础上实现人工调整及结果评价等。