دانلود پایان نامه ارشد:کاهش فاصله میان مطالعات تئوریک حوزه زمان¬بندی و مسائل ...

فهرست مطالب

عنوان صفحه

عنوان صفحه

. 10

. 11

. 12

به ازای پارامترها و سطوح آنها. 70

الگوریتمه ای سیستم ایمنی مصنوعی و تبرید شبیه سازی شده با رویکرد ابری. 72

عنوان صفحه

. 69

برای پارامترهای الگوریتم تبرید شبیه سازی شده با رویکرد ابری. 71

الگوریتم های سیستم ایمنی مصنوعی و تبرید شبیه سازی شده با رویکرد ابری. 73

1-1. مقدمه

زمانxadبندی را میxadتوان فرایند تخصیص منابع عمدتا محدود به فعالیتxadها با در نظر گرفتن دورهxadهای زمانی و با رویکرد بهینهxadسازی یک یا چند هدف تعریف کرد.

امروزه با توجه به افزایش رقابت در بازارهای جهانی، بهبود مستمر عملکرد سیستمxadهای تولیدی و خدماتی برای افزایش توان رقابتی آنها ضروری به نظر میxadرسد. از آنجا که زمانxadبندی به عنوان یک فرایند تصمیمxadگیری در صورت استفاده درست میxadتواند تاثیر قابل ملاحظهxadای در بهبود عملکرد سیستمxadها داشته باشد، مطالعه و بکارگیری این علم با شیب تندی رو به افزایش است.

اصولا فرایند زمانxadبندی برای یک سیستم مشخص با تعریف یک مدل ریاضی آغاز میxadگردد. این مدل مختصات و ویژگیxadهای سیستم واقعی را به تصویر میxadکشد. هر مدل ریاضی از دو بخش توابع هدف و محدودیتxadها تشکیل میxadشود. محدودیتxadهای مدل زمانxadبندی براساس ویژگیxadها و محدودیتxadهای حاکم بر منابع و فعالیتxadهای سیستم شکل میxadگیرد. از ویژگیxadهای منابع میxadتوان به نوع و میزان آنها، زمان دسترسی به آنها اشاره کرد. ویژگیxadهای فعالیتxadها نیز شامل منابع مورد نیاز برای هر واحد فعالیت، زمان مورد نیاز، موعد تحویل و … خواهد بود. توابع هدف نیز که عمدتا بیانگر هزینهxadهای ناشی از تخصیص منابع به فعالیتxadها است، منعکس کننده اهداف مدیریت سیستم از اجرای زمانxadبندی است و معمولا حول محورهای بهرهxadبرداری کاراتر از سیستم تولیدی، تحویل به موقع فعالیتxadها، انطباق کامل زمانxadهای تحویل با موعدهای تحویل و… میxadگردد.

از آنجا که غالب مسائل مطرح شده در حوزه زمانxadبندی که باعث بسط و گسترش این علم نیز گردیدهxadاند با نگاهی به مسایل واقعی در محیطxadهای صنعتی بودهxadاند، واژهxadهای بکار رفته در این حوزه علمی نیز عموما برخاسته از محیطxadهای صنعتی خواهند بود. براین اساس، در بیان مسائل زمانxadبندی از لفظ ماشین در معنای منبع و از واژه کار به عنوان فعالیت نام برده میxadشود. در نتیجه این تعاریف میxadتوان گفت در یک مسئله زمانxadبندی غالبا کارها روی مجموعهxadای از ماشینxadها که در ایستگاهxadهای کاری با نظم و اولویتxadبندی خاصی چیده شدهxadاند پردازش میxadشوند.

مسائل زمانxadبندی بسته به تعداد و نحوه چیدمان ماشینxadها به شاخهxadهای متعددی تقسیم میxadشود. سادهxadترین حالت، زمانxadبندی تک ماشین است. این مسئله اگرچه ساده به نظر میxadرسد اما پایه و اساس مسائل پیچیدهxadتر را تشکیل میxadدهد.

همگام با گسترش سیستمxadهای تولیدی مسائل زمانxadبندی نیز پیچیدگی بیشتری پیدا کردند. در یک تقسیمxadبندی کلی چیدمان ماشینxadآلات در یک فضای صنعتی میxadتواند به صورت سری(جریانی)، موازی و یا ترکیبی از این دو حالت باشد. در حالت سری هر کار باید از همه یا تعدادی از ماشینxadهایی که به طور سری قرار گرفتهxadاند عبور کند. در حالت چیدمان موازی، تعدادی ماشین با عملکرد مشابه یا غیر مشابه به صورت موازی چیده شدهxadاند. در این محیط مفهوم تخصیص کار به ماشینxadها اهمیت پیدا خواهد کرد. در حالت آخر که البته به دنیای واقعی نزدیکxadتر است مفهوم ایستگاهxadهای کاری نمود بیشتری میxadیابد. در یک سیستم ترکیبی عموما چندین ایستگاه کاری وجود دارد که در هریک از آنها چندین ماشین با چیدمانxadهای متفاوت اعم از سری و موازی وجود دارند.

در این تحقیق، مسئله یافتن توالی بهینه کارها در سیستم تولیدی جریانی بدون انتظار منعطف مورد بررسی قرار میxadگیرد. این سیستم تولیدی مدل بسط یافته روش تولیدی سری است. در این سیستم ایستگاهxadهای کاری که به طور متوالی قرار گرفتهxadاند، هر کدام حاوی چند ماشین هستند که به صورت موازی چیده شدهxadاند. در ادامه فصل، مسئله مذکور به طور کامل تشریح میxadشود.

1-2. تعریف مسئله

سیستم تولید جریانی منعطف حالت تعمیم یافتهxadای از سیستم تولید جریانی است. در این حالت ایستگاهxadهای کاری به صورت متوالی قرار میxadگیرند و هر ایستگاه حاوی تعدادی ماشین با عملکرد یکسان یا غیر یکسان است. هر کار به محض ورود به ایستگاه کاری باید با استراتژی مشخصی به یکی از ماشینxadها تخصیص یابد. البته انتخاب یکی از ماشینxadها یک ضرورت نیست و در برخی مسائل یک کار میxadتواند در اثنای عمل پردازش ماشین خود را تغییر دهد.

در یک سیستم تولید جریانی ممکن است بین تمام شدن کار در یک ایستگاه تا ورود کار به ایستگاه بعدی به دلیل مشغول بودن ایستگاه بعدی، خرابی آن یا دلایل دیگر وقفه زمانی وجود داشته باشد. اما برخی ویژگیxadهای حاکم بر کارها ممکن است با چنین وقفهxadهایی در تضاد باشد. از این رو بسیاری از سیستمxadهای تولیدی شرط سیستم جریانی بدون انتظار را به دلیل محدودیتxadهایی که در تولید کارها وجود دارد به کار میxadبرند [28]. برای مثال، در تولید محصولات فولادی، فلز ذوب شده باید بدون هیچ اتلاف زمانی از ایستگاه ذوب فلز به ایستگاه های بعدی منتقل شود چرا که در غیر این صورت دمای مذاب به سرعت کاهش یافته و برای شکلxadدهی مناسب نخواهد بود. بسیاری از صنایع مهم نظیر صنایع ذوب فلز و آلیاژ، پلاستیک، فرایندهای پتروشیمی و … از این سیستم تبعیت میxadکنند.

یکی از مهمxadترین مسائل در مدیریت تولید و به طبع آن زمانxadبندی یک سیستم تولیدی تعیین استراتژی تولید است. به این معنی که محصول تولیدی برای برآورده کردن نیاز یک مشتری خاص ساخته میxadشود یا به عبارتی تولید برای سفارش است یا برای تامین نیازهای بازار ساخته میxadشود و پس از تولید به انبار میxadرود یا به عبارتی تولید برای ذخیره است. از آنجا که زمان رسیدن سفارش در سیستم تولید برای سفارش در دست مشتریان است، تحویل به موقع و چرخه تولید کوتاه و واقعی به عنوان فاکتورهای رقابتی اصلی برای بردن سهم بیشتری از بازار شناخته میxadشوند در حالی که در سیستمxadهای تولید برای ذخیره بالا بودن نرخ بهرهxadبرداری، نرخ خروجی، و نرخ رسیدن محصول از فاکتورهای رقابتی اصلی هستند [16]. امروزه در غالب محیطxadهای صنعتی تلفیقی از دو استراتژیxad مورد استفاده قرار میxadگیرد. در این میان چالش اصلی زمانxadبندی همزمان تمامی کارها است به نحوی که هم نیازهای بازار و هم نیازهای مشتریان به بهترین شکل برآورده شود.

هر سیستم تولیدی به صورت معمول توانایی تولید یک یا چند محصول را دارد. در استراتژی تولید برای سفارش ممکن است سفارش تحویل شده به مرکز تولیدی به یکی از چند حالت زیر باشد: یا سفارش براساس همان محصولات قابل تولید برای سیستم تعریف شده باشد، که در این حالت سفارش دهنده ترکیبی از محصولات استاندارد تولیدی کارخانه را سفارش داده و موعد تحویل مشخصی را برای آنها تعیین میxadکند. یا سفارش برای تولید نیاز به انجام تغییراتی در خط تولید معمول سیستم دارد. به عبارت بهتر مشتری خواهان مقداری شخصی سازی در سفارش است. در این صورت ممکن است در زمانxadهای پردازش یا در تعداد عملیاتxadهای تولید تغییراتی حاصل شود. و حالت سوم که ترکیبی از دو حالت قبلی است، به این معنی که مشتری تعدادی محصول بدون تغییر و تعدادی محصول همراه با تغییر را سفارش میxadدهد. از آنجا که سیستم تولیدی مورد بحث در این پژوهش تولید جریانی بدون انتظار بوده و محصولات تولیدی توسط این سیستم نظیر قطعات فولادی یا مواد پتروشیمی عموما دارای استانداردهای بینxadالمللی هستند، لذا در این پژوهش استراتژی تولید برای سفارش نوع اول مورد بررسی قرار میxadگیرد.

امروزه با توجه به مختصات بازارهای جهانی و لزوم حفظ توانایی رقابتی برای محیطxadهای تولیدی مفهوم تولید به موقع به خوبی پذیرفته شده است. تولید به موقع به معنای در نظر گرفتن همزمان هزینهxadهای ناشی از تولید زودتر از موعد یا زودکرد و هزینهxadهای دیرکرد است. از آنجا که مفاهیم مربوط به تولید به موقع در غالب هزینه بیان میxadشوند، به کارگیری این مفاهیم در مسائل زمانxadبندی اغلب در توابع هدف مدل ریاضی نمود میxadیابند.

در این تحقیق، مسئله زمانxadبندی سیستم تولید جریانی بدون انتظار منعطف با محدودیت زمانی ظرفیت تولید روی ماشین آلات و درنظر گرفتن استراتژی ترکیبی تولید برای سفارش و تولید برای ذخیره با هدف حداقل کردن مجموع هزینهxadهای ناشی از رد سفارشات، تحویل ناقص سفارشات و زودکرد و دیرکرد وزنی مورد بررسی قرار میxadگیرد. یک مدل برنامه ریزی غیرخطی برای این مسئله ارائه میxadشود. همچنین دو الگوریتم فراابتکاری سیستم ایمنی مصنوعی و تبرید شبیهxadسازی شده با رویکرد تئوری ابری برای حل این مسئله ارائه میxadگردد.

1-3. اهداف تحقیق

از آنجا که سیستم تولید جریانی بدون انتظار برای تولید محصولات استراتژیکی همچون صنایع فولاد و ذوب فلزات و پتروشیمی کاربرد دارد، تلاش در جهت بهرهxadبرداری کارا از سیستم تولیدی ضروری به نظر میxadرسد. براین اساس، این تحقیق با هدف کاهش فاصله میان مطالعات تئوریک حوزه زمانxadبندی و مسائل واقعی دنیای صنعت انجام میxadگردد. لذا، یک مدل ریاضی جدید برای مسئله سیستم تولید جریانی منعطف بدون انتظار با محدودیت ظرفیت تولید و استراتژی ترکیبی مدیریت تولید ارائه میxadشود. به علاوه جهت یافتن توالی بهینه کارها دو الگوریتم فراابتکاری سیستم ایمنی مصنوعی و تبرید شبیهxadسازی شده با رویکرد ابری برای مسئله مذکور پیادهxadسازی میxadشوند.

1-4. مفروضات مسئله

مفروضات حاکم بر مدل ریاضی ارائه شده برای مسئله مورد بحث به شرح زیر است:

• تمام ماشینxadآلات در لحظه صفر در دسترس خواهند بود و برای آنها هیچxadگونه خرابی متصور نیست.
• بیکاری ماشینxadالات مجاز است.
• هر ماشین در هر لحظه تنها توانایی پردازش یک کار را دارد.
• ماشینxadهای موجود در هر ایستگاه کاری از نظر عملکرد و سرعت کاملا یکسان هستند.
• ماشینxadهای موجود در هر ایستگاه کاری دارای محدودیت زمانی هستند. به این معنی که در زمان مشخصی پس از لحظه صفر از دسترس خارج میxadشوند. در نتیجه هر ایستگاه کاری دارای محدودیت زمانی مشخصی است.
• کارهایی که تحت استراتژی تولید برای ذخیره ساخته میxadشوند در لحظه صفر در دسترس خواهند بود.
• سفارشات در لحظه تحویل به سیستم تولیدی در دسترس خواهند بود.
• هر کار در تمام مدت پرداش خود در هر ایستگاه تنها مجاز به حضور روی یک ماشین است و برش کارها مجاز نخواهد بود.
• زمانxadهای پردازش، نصب و ضرایب هزینهxadهای زودکرد، دیرکرد و رد یا ناقص بودن سفارشات معین هستند.

scheduling

Flow Shop

Parallel

No-wait

Flexible