بخشی از مقاله
خلاصه
بر اساس مطالعات انجام شده یکی از موانع بهره وری حداکثری در بسیاری از شرکت ها مساله بالانس خطوط مونتاژ آنها می باشد که حل این مسائل ملزم به استفاده از مدل های علمی است . در همین راستا این مقاله در دو بخش به بررسی تاثیر متعادل سازی بر عملکرد خط مونتاژ پرداخته است . در بخش اول ضمن مطالعه مبانی نظری ، پیشینه تحقیق ، مفاهیم مونتاژ ، مسائل بالانس خط مونتاژ ساده پیش فرض ها ، معیار های بهینگی و روش های حل مسائل خطوط مونتاژ ساده مطرح شده است . در بخش دوم با استفاده از روش طولانی ترین زمان عملیات ( LCR )َ به متعادل سازی خط مونتاژ شرکت تراکتور سازی ارومیه پرداخته شده است . با مقایسه معیار های زمان سیکل مونتاژ ، کارایی خط مونتاژ ، ضریب هموار سازی و فاصله تعادل تاثیر متعادل سازی عملکرد خط مونتاژ مشخص شده است.
کلمات کلیدی : متعادل سازی خط مونتاژ ، طولانی ترین زمان عملیات
.1 مقدمه
یکی از مباحثی که از ابتدای شروع تولید صنعتی مورد توجه مراکز تحقیقاتی و صنعتی قرار دارد مساله تعادل سازی خطوط تولید یا مونتاژ محصولات است. عدم دستیابی به یک سیستم تولیدی متعادل به معنای عدم استفاده کامل از ظرفیت های سیستم است . به خاطر هزینه های بسیار زیاد سیستم های تولیدی ، متعادل سازی این سیستم ها یکی از مهم ترین مشغله های محققین و مهندسین صنایع در مراکز علمی و صنعتی است . در کشور ایران یکی عمده ترین علل عدم استفاده از ظرفیت های موجود واحد های صنعتی متعادل نبودن خطوط تولید و مونتاژ محصولات است . بنابراین هدف اصلی این مقاله معرفی روش های علمی و به کار گیری روش های مناسب برای متعادل سازی خط مونتاژ تراکتور سازی ارومیه است. [1] جدول 1 نماد های بکار رفته در مقاله را نشان می دهد .
1 دانشیار گروه مکانیک دانشگاه امام حسین(ع)- تهران- ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنایع و معادن – تهران – ایران
Longest Candidate Rule 3
1
دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در »مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«
2nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering
جدول -1 نماد های بکار رفته در مقاله
نماد شرح نماد شرح
M تعداد فعالیت ها ( عنصر ها) C سیکل کاری تولید
n تعداد ایستگاهها E کارایی خط مونتاژ
زمان استاندارد فعالیت i ام S.I ضریب هموار سازی
زمان ایستگاه j ام B.D فاصله تعادل
1.1 پیش فرض های اساسی
• تولید به صورت انبوه و زمان فعالیت ها قطعی می باشد ؛
• تقاضای بازار نامحدود فرض شده است ؛
• زمان فعالیت ها قطعی و به صورت ایستا می باشد؛
• تجهیزات و ابزار به صورت پیوسته در دسترس هستند ؛
• محدودیت دسترسی به مواد اولیه و قطعات وجود ندارد .
.2 متعادل سازی خطوط مونتاژ
برخی از تعاریف متعادل سازی خط مونتاپ عبارت انداز:"کوشش برای تقلیل اختلاف زمانی بین نقاط مختلف کاری را متوازن ساختن خط تولید می نامند " . [2] "متعادل سازی خط مونتاژ گرایشی است در وصول به مناسب ترین تعادل مابین نیروی انسانی، ماشین آلات و تجهیزات به نحوی که دسترسی به حجم مشخصی از تولید امکان پذیر گردد". [3]
1.2 روش و تکنیک های متعادل سازی خط مونتاژ
مسائل متعادل سازی خط مونتاژ بیش از 4 دهه توسط پژوهشگران به دقت مورد مطالعه قرار گرفته است . جکسون ، وستر و کیلبریج ُروش های هیورستیک معروفی برای گروه بندی فعالیت ها به ایستگاه های کاری پیشنهاد کردند . مدل برنامه ریزی خطی توسط بومنِ ارائه شد . هلدّ برنامه ریزی پویا را برای مساله متعادل سازی ارائه و سپس آن را حل کرد .پترسنْ مساله متعادل سازی را به صورت برنامه ریزی عدد صحیح صفر – یک فرموله بندی کرد و از جستجوی فیبوناجیَ برای حل مساله استفاده کرد . اسچیُ برای حل مساله از توسعه روش شاخه کران استفاده کرد . آگرداگًٌ مساله تخصیص فعالیت
Jackson , Wester and Killbridge Bowman Held Patterson
Fibonacci Search Assche Vgurdag
4
5
6
7
8
9
10
2
دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در »مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«
2nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering
ها به تعداد ایستگاه های ثابت را مورد مطالعه قرار داد . اینمانٌٌ و ناکادا ٌٍ متعادل سازی با هدف حداقل سازی نیروی انسانی را مورد قرار دادند . جنبه های دیگر مساله خط مونتاژ شامل زمان تصادفی فعالیت ها توسط سارینٌَ مورد مطالعه قرار گرفت. [3,4] بویسن و فیلیندرٌُ ( ( 2002 متعادل سازی خط مونتاژ را با در نظر گرفتن زمان تصادفی فعالیت ها ، روش های مختلف تولید ، خط U شکل ، ایستگاه و فعالیت های موازی را با هدف حداکثر کردن سود بررسی کردند . بایکاس اوغلو و ازبکیرٌِ ( ( 2002 متعادل سازی خطوط مونتاژ U شکل را با در نظر گرفتن زمان تصادفی فعالیت ها و محدودیت های زمان سیکل بر حسب احتمال را با هدف حداقل کردن تعداد ایستگاه ها مطالعه کردند . متعادل سازی خط مونتاژ با در نظر گرفتن محدودیت های تخصیص منابع و امکان کار همزمان را با هدف بهینه کردن یک نمره مرکب توسط لایپرٌّ و همکارانش ( ( 2002 پیگیری شد . لویتینٌْ و همکاران مساله متعادل سازی خط مونتاژ را با در نظر گرفتن گزینه های مختلف تولید و تخصیص منابع را با هدف حداقل کردن زمان سیکل مطالعه کردند . مکموللن و تاراسویچٌَ مساله متعادل سازی خط با تولید مرکب ، زمان تصادفی فعالیت ها ، ایستگاه های موازی را با هدف حداقل کردن هزینه ، هموار کردن زمان ایستگاه های مختلف و بهینگی یک نمره مرکب مطالعه کردند (2002) .اسکل و همکارانٌُ مساله متعادل سازی را در حالتی که افزایش زمان غیر مستقیم مبتنی بر ترتیب وجوددارد یعنی انجام یک فعالیت شرایطی ایجاد می کند که زمان فعالیت ما بعدی خود را تحت تاثیر قرار می دهد با هدف حداقل کردن تعداد ایستگاه ها مطالعه کردند . (2002 ) اربان و چیانگًٍ مساله متعادل سازی را با در نظر گرفتن زمان تصادفی فعالیت ها ، زمان احتمالی سیکل ، خط U شکل و افزایش زمان مبتنی بر فعالیت های غیر تولیدی زمان ایستگاه مانند مانند بازگشت اپراتور به ابتدای ایستگاه در انتهای سیکل جاری را با هدف حداقل کردن تعداد ایستگاه ها مطالعه کردند . (2002) وان هپٌٍ مساله متعادل سازی تولید مرکب با زمان تصادفی فعالیت و زمان سیکل متفاوت را با هدف حداقل کردن تعداد ایستگاه ها مطالعه کردند . (2002) ویلارینهو و سیماریاٍٍ مساله مونتاژ تولید مرکب با محدودیتی که زیر مجموعه ای از فعالیت ها به نحوی که به هم وابسته هستند که باید به یک ایستگاه مشترک تخصیص یابند و در نظر گرفتن ایستگاه های موازی را با هدف حداقل کردن تعداد ایستگاه هاو هموار سازی زمان ایستگاه ها مطالعه کردند .[3] به طور کلی می توان روش های حل مسئله را به دو دسته روش های دقیق و روش های غیر دقیق تقسیم بندی کرد . روش های دقیق آن دسته از الگوریتم و روش های ریاضی بهینه یاب هستند که جواب بهینه قطعی مساله را تضمین می کنند ، این الگوریتم ها به طور کلی پیچیده بوده و معمولا جهت حل مسائل کوچک و متوسط مناسب می باشند . روش های غیر دقیق شامل دامنه های وسیعی از الگوریتم های ارائه شده در متعادل سازی خط مونتاژ می باشند که لزوما جواب بهینه و دقیق تولید نمی کنند بلکه جوابی نزدیک به بهینه ارائه می دهند و شامل الگوریتم های هیورستیک و متا هیورستیک می باشند . [5]
.3 سیستم های مونتاژ
مونتاژ به مفهوم ادغام دو یا چند قطعه به منظور تشکیل یک نهاد جدید می باشد که به این نهاد جدید مونتاژ فرعی ، مونتاژ یا اصطلاحات مشابه به کار می برند. [6] سیستم های مونتاژ به سه دسته ، مونتاژ دستی یک ایستگاه ، خط مونتاژ دستی و سیستم های مونتاژ اتوماتیک تقسیم می شوند[7,8] .خطوط مونتاژ بر اساس تنوع محصولات نیز به سه دسته خطوط تولید برای یک نوع محصول، خطوط تولید برای تولید دسته ای محصولات و خطوط تولید مرکب تقسیم میشوند . [9,10]
Inman Nakada Sarin
Boysen and Fliender Baykasoglu and Ozbakir Lapierre et al Levitin et al
Mc Mullen and Tarasewich School et al Urban and Chiang Van hop
Vilarinho and Simaria
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
3
دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در »مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«
2nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering
3.1. انواع مسائل بالانس خط مونتاژ ساده بر اساس تابع هدف
با توجه به معیار بهینگی در نظر گرفته شده مسائل بالانس خط مونتاژ به چهار دسته تقسیم می شود.
.i در این نوع مسائل ، با توجه به زمان سیکل داده شده ، هدف حداقل کردن تعداد ایستگاه های کاری است . مسائل بالانس خط مونتاژ با این
نوع تابع هدف مسئله بالانس خط مونتاژ نوع یک ( ( SLABP-1 نامیده می شود.
.ii اگر تعداد ایستگاه ها داده شود ، در آن صورت حداقل کردن زمان سیکل ، به مفهوم حداقل کردن زمان بیکاری است . مسائل با این نوع تابع
هدف ، مسئله بالانس خط مونتاژ نوع دوم ( ( SLABP-2 نامیده میشود
.iii اگر زمان سیکل و تعداد ایستگاه ها هر دو با هم قابل تغییر باشند ، در آن صورت کارایی خط ( E) معیار کیفیت بالانس میباشد . کارایی خط
به صورت = تعریف می شود ، به طوری که T مجموع زمان تمام عملیات ، n تعداد ایستگاه های کاری ، و c زمان سیکل است
( . )
. کل زمان بیکاری یک خط معادل (nc) – T میباشد . حداکثر کردن کارایی خط معادل حداقل کردن زمان های بیکاری است . مساله با این
نوع تابع هدف ، مساله بالانس خط مونتاژ ( ( SLABP-E نامیده می شود .
.iv اگر زمان سیکل و تعداد ایستگاه ها هر دو داده شوند ، جستجوی یک بالانس امکان پذیر برای مساله ، تحت عنوان ( SLABP-F ) نامیده
می شود . [5,9]
3.2. واژه ها و اصطلاحات عمومی خط مونتاژ
به منظور آنالیز و ارزیابی وضعیت خط مونتاژ و بررسی تاثیر روش های متعادل سازی بر عملکرد خط ا شاخص هایی استفاده می شود . به همین منظور در ادامه تعدادی از این شاخص ها تعریف می شوند .[5]
.I سیکل تولید ٍَ : فاصله زمانی خروج دو محصول متوالی از انتهای خط مونتاژ را سیکل تولید می گویند . سیکل تولید را میتوان از رابطه (1)
تعیین کرد .[10]
(1) =
/
SH : زمان شیفت کاری خالص :P/D تعداد تولید در هر شیفت .
.II کارایی خط مونتاژ ٍُ: بیان کننده درصد کاری و بهره وری خط مونتاژ در هر سیکل است و برای محاسبه آن از رابطه (2) میتوان استفاده کرد
. [10]
(2) × 100 ∑ =1 =
.
.III ضریب هموار سازی: این شاخص برای ارزیابی توزیع کار در بین ایستگاهها به کار می رود. مقدار آن هر چقدر کمتر باشد توزیع بهتر کار را
نشان می دهد. برای محاسبه آن میتوان از رابطه (3) استفاده کرد . [10]
(3)
√∑ =1( − ′ )2 =
Cycle Time Line efficency
23
24
4
دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در »مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«
2nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering
.IV فاصله تعادل : مقدار این شاخص درصد بیکاریهای خط مونتاژ در هر سیکل کاری را نشان میدهد . برای محاسبه این مقدار از رابطه (4) میتوان
استفاده کرد . [11]
