امروزه مشتریان برای مدت زمان طولانی هر آنچه که تولیدکنندگان ارائه می دهند را نمی خرند و در بازارهای رقابتی، تولیدکنندگان می بایست نیازهای مشتریان را در قالب روش های کارا، برآورده نماید. برنامه ریزی و زمانبندی تولید، جزئی از فرآیند تصمیم گیری در بسیاری از صنایع تولیدی و خدماتی محسوب می شود، که نقش مهمی را در ارتقای سطح خدمت دهی به مشتریان ایفا می نماید. در این رساله، به عنوان راهکاری عملیاتی جهت تحقق تناسب استراتژیک و بهبود سطح خدمت دهی به مشتریان، دو رویکرد تخصیص منابع و برون سپاری سفارشات، بطور همزمان با زمانبندی، پیشنهاد می شود. بر اساس چارچوب نظری تطابق رساله با محیط های واقعی که توسعه داده شد، صنعت چاپ به عنوان نمونه ای از مصداق واقعی تحقیق تأئید شد. لذا پس از تأئید کلیات مسأله تحقیق در صنعت چاپ، مفروضات عملیاتی این صنعت بررسی و به عنوان مبنایی جهت شکل گیری مدل ها و مباحث فنی بعدی استخراج شد. تخصیص منابع به عنوان تصمیمی تاکتیکی و برون سپاری سفارشات به عنوان مسأله ای عملیاتی مطرح هستند. در فاز اول، در راستای مواجه تدریجی با پیچیدگی مسأله، حالتی از تخصیص منابع با دو ماشین و یک منبع، مدلسازی شده و به حل تحلیلی آن پرداخته شده است. مفهومِ زوج سفارش تعریف، و زوج سفارشات بهینه بر اساس یک مدل تخصیص متقارن تشکیل شد. یک کران بالای اولیه محاسبه و در 12 حالت بهبود داده شد. همچنین سه کران پائین پیشنهاد و بر اساس دو استراتژی جستجوی عمق اول و سطح اول، یک الگوریتم شاخه و کران و جستجوی همسایگی طراحی شد. همچنین در راستای بهبود کارآیی الگوریتم شاخه و کران پیشنهادی، تعدادی قضیه اثبات و در قالب قواعد چیرگی بکار گرفته شد. در ادامه ی فاز اول، حالتی عمومی از مسأله تخصیص منابع و زمانبندی تولید در حالت چند ماشینه و چند منبعی مدلسازی و پس از اثبات np-hard بودن آن، رویکردی محاسباتی مبتنی بر تبدیلِ فروشنده دوره گرد، جهت حل آن طراحی شد. در فاز دوم، راهکار برون سپاری سفارشات جهت مدیریت ظرفیت تولید و در نتیجه بهبود سطح خدمت دهی به مشتریان در دو بخش بررسی و تحلیل شد. ابتدا حالتی از مسأله در شرایط پردازش تک مرحله ای بررسی شد. پس از فرمولبندی مسأله در قالب مدل برنامه ریزی عدد صحیح، با اثبات یک ویژگی بهینگی، مدل اولیه بهبود داده شد. همچنین از طریق تحلیل ساختار ریاضی مدل بهبود یافته، رویکردی مبتنی بر آزادسازی لاگرانژ جهت توسعه یک کران پائین طراحی شد. در این الگوریتم تجزیه مسأله به زیرمسائلِ تک ماشینه، امکان حل بهینه آن ها از طریق برنامه ریزی پویا میسر شد. در نهایت توسعه یک الگوریتم ابتکاری لاگرانژ منجر به توسعه یک کران بالا بر اساس جواب حاصل از کران پائین شده است. در ادامه مسأله بصورت پردازش چند مرحله ای توسعه داده شده است. چهار سناریوی مختلف مسأله طراحی و در قالب مدل های برنامه ریزی عدد صحیح مختلط بطور جداگانه فرمولبندی شدند. لذا یک رویکرد حل ابتکاری بر اساس الگوریتم پردازش گروهی توسعه داده شد. جواب حاصل از الگوریتم ابتکاری به عنوان ورودی به یک فرآیند شاخه و کران مورد استفاده قرار گرفته و در نهایت جواب بهینه با استفاده از فرآیند شاخه زنیِ مبتنی بر گراف انفصالیِ پیشنهادی و همچنین دو کران پائین مبتنی بر برنامه ریزی ریاضی و آزادسازی لاگرانژ محاسبه شد. مدل ها و رویکردهای توسعه داده شده برای صنعت چاپ تجاری بکار گرفته شد و تحلیلی در مقایسه ی نتایج حاصل با معیارهای عملکرد یک چاپخانه ی تجاری در سطح شهر تهران انجام شد. همچنین بر اساس یک نمودار هندسی که طراحی شد به تحلیل شرایط مختلف این چاپخانه و ارائه راهکارهایی مدیریتی در شرایط مختلف از بازار و بر اساس خروجی نمودار هندسی پرداخته شد.