بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مفروضات مهم در بسیاری از مسائل زمانبندی جریان کارگاهی1 در دسترس بودن ماشین ها است. به هر حال در دنیای واقعی ماشین ها می توانند بنا به دلایل مختلفی چون تعمیرات پیشگیرانه جزئی، تعمیرات پیشگیرانه اساسی و خرابی های از پیش نا معلوم در دسترس نباشند. در این مقاله به بررسی زمانبندی مساله جریان کارگاهی تحت شرط نگهداری و تعمیرات براساس پایش وضعیت با تابع هدف حداقل سازی بیشترین زمان تکمیل مورد انتظار پرداخته می شود. درمسئله در نظر گرفته شده دومشکل عمده وجود دارد.
اولی طبیعت تصادفی که با استفاده از شبیه سازی قابل حل است و دومی بودن که باستفادهاز الگوریتم کاوشی2 و فراکاوشی قابل حل است. روش پیشنهادی برای حالت non- resumable در نظر گرفته شده است.همچنین فرض می شود ماشین ها بدلیل شوک های وارده به آنها دچار فرسایش می شوند. بنابراین تعمیرات پیشگیرانه جزئی واساسی باید صورت گیرد. علاوه بر آن مقدار فرسایش ماشین در زمان بازرسی مشخص می شود. در کل 540 مثال برای 3 الگوریتم مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج حاصله نشان دهنده بهتر بودن الگوریتم ژنتیک است.
کلمات کلیدی:تعمیرات براساس پایش وضعیت ، تعمیرات پیشگیرانه، جریان کارگاهی، شبیه سازی، فراکاوشی
-1 مقدمه
مسئله جریان کارگاهی با تابع هدف مینیمم کردن بیشترین زمان تکمیل1 کارها بطور وسیعی در ادبیات زمان بندی مورد بررسی قرار گرفته است و به این صورت تعریف می شود: مجموعه از n کار J {1,2,..., n} موجود در زمان صفر که باید بر m ماشین در یک ترتیب یکسان پردازش شوند. هر کار ابتدا در ماشینM1 بعد در ماشین M 2 و همینطور آخر سر در ماشین M m پردازش می شود.یکی دیگر از کارهایی که در صنعت بسیار مورد توجه قرار می گیرد، تعمیرات و نگهداری2 است که به صورت عملیات یا تکنیکهایی که برای نگهداری یا بازگرداندن تجهیزات به وضعیت خاص برای تضمین سرویس دهی تعریف می شود.
زمانبندی عملیات تعمیرات و نگهداری و توالی تولید به صورت جداگانه مورد توجه قرار گرفته است. این فعالیت ها غالباً در تضاد با یکدیگر هستند.به عبارت دیگر انجام عملیات تعمیرات نگهداری باعث به تعویق افتادن تولید شده و عدم انجام تعمیرات و نگهداری باعث افزایش فرسایش و خرابی ماشین ها و متوقف شدن بیشتر خط تولید می شود. در مسائل زمانبندی فرض می شود که ماشین ها در طول دوره برنامه ریزی در دسترس هستند. اما این فرض ساده در دنیای واقعی ممکن است برقرار نباشد.
در دنیای واقعی ممکن است ماشین ها به دلیل خرابی، تعمیرات پیشگیرانه واساسی در دسترس نباشند. همچنین عدم در دسترس بودن ماشین ها ممکن است تصادفی یا قطعی باشد. در سال های اخیر از بین سیاست های تعمیرات و نگهداری "تعمیرات نگهداری براساس پایش وضعیت"3 - CBM - به علت کاهش در هزینه های تعمیرات و نگهداری در بسیاری از محیط های صنعتی بطور وسیعی مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس بنظر ضروری می رسد که این نوع شرط تعمیرات نگهداری در جریان کارگاهی که بطور وسیعی در محیط های صنعتی مرسوم است، بکار گرفته شود.
این مقاله به حل یک مساله تصادفی و عملی جریان کارگاهی می پردازد که در آن زمانبندی کار ها تحت شرط CBM انجام می پذیرد. در این نوع شرط ماشین ها از مقدار فرسایش ایجاد شده بوسیله شو ک ها یی که بر ماشین ها وارد می شود، رنج می برند. نیاز ماشین ها به تعمیرات پیشگیرانه اساسی وجزئی بر اساس دو آستانه در نظر گرفته شده معلوم می شود که هر وقت مقدار فرسایش ماشین ها از این آستانه ها بیشتر باشد، سیاست تعمیرات و نگهداری مربوطه انجام می پذیرد. مقدار فرسایش هر ماشینی در زمان بازرسی معلوم می گردد.
در این مقاله تعداد شوک ها، مدت زمان انجام عملیات تعمیرات پیشگیرانه اساسی و جزئی، تغییر وضعیت ماشین ها بعد از عملیات تعمیرات پیشگیرانه جزئی و افزایش فرسایش به ازای هر شوک دارای طبیعت تصادفی هستند.معیار زمانبندی در نظر گرفته شده بیشترین زمان تکمیل مورد انتظار است. این نوع محیط زمانبندی کلی بوده و بیشتر در صنایع شیمیایی، خودرو، نساجی کاربرد دارد.در ادبیات دو نوع مدل پردازش در نظر گرفته می شود: "resumable" و ."non resumable" این عبارت ها توسط لی به این صورت تعریف شد که فرض عملیات تعمیرات و نگهداری باعث قطع شدن پردازش کاری شود.
اگر پردازش کار بعد از انجام عملیات تعمیرات ونگهداری از سر گرفته شود، به این حالت resumable گفته می شود و اگر پردازش کار از صفر شروع شود non resumable گفته می شود 2]،.[1در این مقاله دوهدف عمده وجود دارد اولی این است که چگونه می توان شبیه سازی و الگوریتم پیشنهادی ترکیب شبیه سازی تبریدی و جستجو ممنوع را با هم ترکیب کرد و دومی مربوط به مقایسه الگوریتم های بکار گرفته شده و تاثیر شرط در نظر گرفته شده در مسئله جریان کارگاهی برای پارامترهای مختلف با استفاده از ANOVA می شود.
در قسمت های بعدی مقاله، در بخش 2 به مرور ادبیات جریان کارگاهی و جریان کارگاهی باشرط تعمیرات ونگهداری پرداخته می شود. در بخش3 مدل CBM در نظر گرفته شده و در بخش4 مفروضات مسئله بیان می شوند. در بخش الگوریتم های کاوشی و فراکاوشی بکار گرفته شده ودر بخش 6 ترکیب بهینه یابی و شبیه سازی توضیح داده می شود و در بخش 7 نتایج آزمایشاتی بدست آمده مورد ارزیابی و بررسی قرار می گیرد.
-2 مرور ادبیات
بعد از انتشار مقاله جانسون [3] در سال 1954، مقالات زیادی برای مسئله جریان کارگاهی با تابع هدف حداقل کردن بیشترین زمان تکمیل ارائه شده است. این روشها به دوگره عمده تقسیم بندی می شوند: الگوریتم هایی برای جواب های بهینه - برای مثال ایگنال و اسکریج - [4] و الگوریتم های هیوریستیکی برای جواب های نزدیک به جواب بهینه. هیوریستیک های پیشنهاد شده برای مسئله جریان کارگاهی به دو دسته سازنده - پالمر[5] ، گاپتا [6]، نواز و همکاران - [7] و بهبود دهنده - ریویز [8]، عثمان و پاتس[9]، تیلارد [11-10]، ایشی بوچی و همکاران - [13]تقسیم می شود. متاهیویستیک ها چون الگوریتم ژنتیک، شبیه سازی تبریدی و غیره جزو روش های بهبود دهنده هستند.
وجود دوره های تعمیرات ونگهداری در مساله جریان کارگاهی بوسیله چند محقق در نظر گرفته شده است. لی اثبات کرد که مسئله جریان کارگاهی تک ماشینه با یک دوره تعمیرات پیشگیرانه NP-hard است.[1] اشمایت محدودیت در دسترس نبودن ماشین ها را با جزئیات زیادی مورد مطالعه قرار داد. او به نتایج جالب توجهی برای مسائل تک ماشینه، ماشین های موازی و جریان کارگاهی دست یافت.[13]االله وردی و میتنهال اثبات کردند که مسئله ماشین های موازی با خرابی های تصادفی با توزیع پواسون و تابع هدف حداقل سازی بیشترین زمان تکمیل مورد انتظار می تواند به مسئله ماشین های موازی قطعی تبدیل شود.[14]
الویی و همکارش شرط تعمیرات و نگهداری و زمانبندی کارها در جریان کارگاهی ترکیبی را مورد مطالعه قرار دادند. در این تحقیق آنها همچنین شبیه سازی و الگوریتم شبیه سازی تبریدی را با هم ترکیب کرده و عملکرد الگوریتم NEH و شبیه سازی تبریدی را با یکدیگر مقایسه کردند.[15] اربیتا و همکارش زمانبندی n کار و بازه تعمیرات نگهداری را در مسئله دو ماشینه در نظر گرفتند.[16]ربن رویز و همکارانش زمانبندی مسئله جریان کارگاهی را تحت محدودیت تعمیرات پیشگیرانه را مورد مطالعه قرار دادندو به مقایسه چندین الگوریتم موجود در ادبیات جریان کارگاهی پرداختند.[17]
-3 تعمیرات نگهداری براساس پایش وضعیت
در گذشته رایج ترین نوع عملیات تعمیرات نگهداری انجام عملیات بعد از خرابی بود. بعداً تعمیرات نگهداری بر اساس زمان مورد توجه قرار گرفت که در آن ماشین ها بدون توجه به وضعیت آنها در زمان های ثابتی مورد تعمیرات پیشگیرانه قرار می گرفتند.[18] با رشد تکنولوژی و افزایش روز افزون کیفیت محصولات و در دسترس بودن ماشین ها نیاز به انجام تعمیرات افزایش یافته است به دنبال آن هزینه مربوط به تعمیرات پیشگیرانه افزایش یافت و این روش کارایی خود را از دست داد. از این رویCBM در محیط های صنعتی رواج یافت. در CBM تا شواهد لازم دال بر انجام عملیات تعمیرات ونگهداری بدست نیاید، این عملیات تعمیرات انجام نمی شود.[19]
