随着国际竞争的日益加剧,钢铁、石化等流程工业企业对于生产过程的操作水平提出了更高的要求。生产过程操作优化介于流程工业企业自动化系统的生产优化层和过程控制层之间,其任务是合理确定生产过程控制参数的最优取值,为过程控制层设定目标,以实现生产过程的稳定运行、提高设备效率和产品质量、降低能耗和生产成本。因此,生产过程操作优化问题已经成为国际上过程控制领域的热点研究方向,对于流程工业企业具有十分重要的意义。带钢冷轧过程和热裂解制乙烯生产过程分别是钢铁和石化工业的典型生产过程,具有多变量、非线性、强耦合等特征。本文以这两个生产过程为背景,重点研究生产过程操作优化问题的建模与求解算法,提出了基于差分进化的改进混合分散搜索算法和自适应遗传算法,并将其分别应用到带钢冷轧生产过程和热裂解制乙烯生产过程的操作优化问题中,具体的研究内容如下：(1)提出了改进的混合分散搜索算法,在算法中使用差分进化来产生新解,并采用了多种变异策略及其自适应选择策略,以提高算法的搜索效率和鲁棒性；(2)针对带钢冷轧生产过程,考虑了实际生产过程中的生产波动,以最小化总的能源消耗量为优化目标,建立了该过程的鲁棒操作优化模型,并使用改进的混合分散搜索算法对其进行求解,实验结果证明了模型和算法的有效性；(3)提出了改进的自适应遗传算法,在算法中采用多种交叉算子,并设计了能够根据搜索过程的分析结果自适应选择高效交叉算子的选择策略,基于标准问题的测试结果表明了该算法的有效性；(4)针对热裂解制乙烯生产过程,利用最小二乘支持向量机建立了该过程的操作优化模型,并采用改进的自适应遗传算法对该模型进行了求解,基于实际生产数据的测试结果表明算法能够帮助石化企业提高双烯收率；(5)基于所提出的操作优化模型和算法,开发了热裂解制乙烯生产过程的操作优化软件系统。