بخشی از مقاله
چکیده
براي پیاده سازي تکنولوژي گروهی از سیستم تولید سلولی استفاده می شود. مطالعات زیادي در زمینه حل مسئله تشکیل سلول انجام شده است. عموماً در حل مسئله تشکیل سلول به عواملی مانند : مدت زمان تولید محصول، WIP موجود در سیستم، هزینه اضافه کاري و دیگر هزینه هاي حاشیه اي در سیستم توجه کمی شده است. در این مطالعه سعی می شود با یک مدل دو هدفه، تأثیر هزینه هاي ذکر شده، در عملکرد CMS بررسی شود. تابع هدف اول شامل هزینه هاي جابجایی، عدم استفاده و هزینه تنظیم و عملیاتی ماشین است. تابع هدف دوم به دنبال مینیمم کردن انحراف معیار مدت زمان فعالیت ماشین آلات در سیستم است. در مدل ارائه شده از نقشه فرآیند براي تعیین مسیر تولید قطعات استفاده خواهد شد. براي بررسی رفتار مدل ارائه شده سه مثال عددي طراحی و براي حل آنها از الگوریتم NSGA-II استفاده خواهد شد.
کلمات کلیدي: سیستم تولید سلولی؛ مدت زمان تولید محصول؛ نقشه فرآیند، مدل چند هدفه
.1 معرفی
براي پیاده سازي تکنولوژي گروهی از سیستم تولید سلولی - CMS - استفاده می شود. تکنولوژي گروهی، با بررسی و مقایسه ماشین آلات و قطعات، ماشین آلات غیرمشابه را در یک گروه و قطعات با فرآیندهاي مشابه را در یک خانواده قرار می دهد . هر قطعه می تواند در یک یا چند گروه از ماشین آلات تولید شود. گروه بندي ماشین آلات و شناسایی خانواده قطعات در ادبیات به عنوان مسئله تشکیل سلول شناخته می شود.چیدمان سلولیCMS در مقایسه با چیدمان محصولی و کارگاهی داراي تعدادي مزایا و معایب است. از مهمترین دلایل استفاده از تولید سلولی می توان به کاهش تعداد قطعات در حال ساخت - - WIP، کاهش زمان تولید هر واحد محصول و افزایش انعطاف پذیري براي تولید محصولات جدید، کاهش هزینه حمل و نقل و هزینه تنظیم ماشین آلات و افزایش بهره وري اشاره کرد .[1,2]
مطالعات زیادي در زمینه تشکیل سلول انجام شده است و روش هاي مختلفی براي گروه بندي ماشین آلات و قطعات معرفی شده است. از روش هاي معرفی شده می توان به بازرسی بصري، طبقه بندي و کد بندي، ضریب شباهت، شبکه هاي عصبی، محاسبات نرم افزاري، تکنیک هاي مبتنی بر فازي، روش هاي مبتنی بر نظریه گراف و مدل هاي برنامه ریزي ریاضی اشاره کرد. در بعضی از مطالعات، مسئله تشکیل سلول همراه با مسائلی مانند: قابلیت اطمینان ماشین آلات [3,4,5]، تخصیص منابع انسانی [6,7] و ... حل می شود.
.1,1 ساختار کلی
در بخش اول از این مطالعه، مسئله مورد نظر طراحی و توضیحات لازم ارائه خواهد شد. در بخش 3 مدل ریاضی مورد نظر ارائه خواهد شد. در بخش 4 روش حل مورد نظر تشریح خواهد شد. در بخش 5 مثالهاي عددي طراحی شده با روش مورد نظر حل و نتایج مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
.1,2 طراحی مسئله
از مشکلاتی که عموماً در حل مسئله تشکیل سلول بوجود می آید، افزایش تفاوت بین مدت زمان فعالیت ماشین آلات است. بطوریکه مدت زمان فعالیت بعضی از ماشین آلات در سیستم خیلی زیاد بوده و مدت زمان فعالیت بعضی دیگر از ماشین آلات در سیستم خیلی کم است. افزایش انحراف معیار مدت زمان فعالیت ماشین آلات، باعث از بین رفتن بالانس در سیستم تولیدي و افزایش WIP در سیستم، افزایش هزینه هاي اضافه کاري، کاهش متوسط زمان بین خرابی - MTTF - - براي ماشین آلات با مدت زمان فعالیت زیاد در سیستم - و افزایش هزینه تعمیر آنها و افزایش هزینه عدم استفاده - براي ماشین آلات با مدت زمان فعالیت کم در سیستم - و در نهایت افزایش مدت زمان تولید محصول می شود. علاوه براین براي افزایش انعطافپذیري مدل و براي جست و جوي مناسب تر فضاي شدنی از نقشه فرآیند براي نمایش مسیرهاي ممکن براي تولید هر قطعه استفاده خواهد شد.
.2,2 مدل ریاضی
در مدل ارائه شده از متغیرها و پارامترهاي ذکر شده در جدول 1 استفاده خواهد شد.هزینه جابجایی قطعات در بین سلول ها و در درون سلول ها بترتیب بوسیله معادلات 1 و 2 محاسبه می شود، هزینه تنظیم، عملیات و عدم استفاده از ماشین آلات نیز به ترتیب بوسیله معادلات 3 ، 4 و 5 محاسبه می شود. تابع هدف دوم - معادله - 6 نیز به دنبال مینیمم کردن قدر مطلق فاصله از میانگین مدت زمان فعالیت ماشین آلات در سیستم است. معادله 7 میانگین مدت زمان فعالیت و معادله 8 مدت زمان فعالیت هر ماشین را نمایش می دهد.محدودیت 1 تاکید می کند که هر قطعه تنها یک نقشه فرآیند از بین نقشه هاي فرآیندش انتخاب کند . وقتی نقشه فرآیندي براي یک قطعه انتخاب شد، بوسیله محدودیت 2 ، هر عملیات از نقشه فرآیند، به یک ماشین مشخص و به یک سلول مشخص تخصیص می یابد. بوسیله محدودیت 3، هر ماشین حداقل به یک سلول تخصیص می یابد. محدودیت هاي 4 و 5 به ترتیب حداقل و حداکثر تعداد ماشین آلات در هر سلول را مشخص می کند. مقادیر مربوط به این حداقل و حداکثر، توسط طراح CMS تعیین می شود . بوسیله محدودیت 6، ماشین آلات مجبورند، قبل از اینکه عملیاتی به آنها تخصیص یابد، به یک سلول تخصیص یابند. محدودیت آخر نیز نوع متغیرهاي مسئله را تعیین می کند.
.3,2خطی سازي
مدل ارائه شده در سه نقطه غیر خطی شده است. اولین و دومین عامل غیر خطی بودن در معادله 1 و 2 از تابع هدف اول اتفاق افتاده است. براي خطی سازي مدل ارائه شده، فرض کنید که
.3 الگوریتم NSGA-II
روش NSGA-II جزو روش هایی است که کاربردهاي فراوانی در حل مسائل چند هدفه دارد. در این مطالعه نیز قصد بر آن است تا از الگوریتم NSGA-II، براي حل مدل ارائه شده، استفاده شود. همچنین براي حل مسئله تشکیل سلول معمولی نیز از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود.
.1,3 نمایش کروموزوم
کروموزوم مورد نظر براي نمایش مدل ارائه شده، شامل 3 قسمت می باشد - شکل. - 1 قسمت اول کروموزوم - - M نمایش دهنده سلولی است که هر ماشین به آن تخصیص یافته است، بطور مثال ماشین 1 به سلول 2 تخصیص یافته است. در قسمت دوم - P - شماره نقشه فرآیندي که به هر قطعه تخصیص یافته است نشان داده می شود. بطور مثال قطعه 1، از نقشه فرآیند شماره 1 براي تولید استفاده خواهد کرد. در قسمت سوم از کروموزوم - O - ، شماره ماشین تخصیص یافته به
