بخشی از مقاله
چكیده
این تحقیق برحل مسئله زمانبندی سیستم جریانی منعطف رباتیک با محدودیت بلوکه شدن ماشین، ماشینهای موازی نامرتبط و پردازش کارها با دسترسی محدود به ماشینها، تمرکز دارد . در این پژوهش رسیدن به کمینه مجموع وزنی هزینههای ناشی از زودکرد، دیرکرد و نگهداری به عنوان تابع هدف مد نظر قرار گرفته است . با توجه به پیچیدگی مدل برای حل مسئله در زمان معقول، الگوریتم فراابتکاری سیستم ایمنی مصنوعی برای حل آن ارائه شده و نتایج حاصل با لینگو مقایسه شده است. نتایج نشان میدهد الگوریتم ارائه شده عملکرد خوبی دارد.
-1 مقدمه
زمانبندی نوعی فرایند تصمیمگیری هست که نقش بسیار مهمی در صنایع تولیدی و خدماتی دارد. در محیط رقابتی کنونی زمانبندی موثر یک ضرورت برای بقا در بازار محسوب میشود .]1[ مسائل جریانی منعطف دستهی مهمی از مسائل زمانبندی را تشکیل میدهند که از نظر تئوری و تجربی از اهمیت فراوانی برخوردار هستند. اولین تحقیقات در زمینه مسائل جریانی منعطف توسط آرتاناری1 و همکارش]2[ انجام شد.
این مسائل شامل یکی از انواع سه دستهی ماشینهای موازی میباشند که در بسیاری از محیطهای تولیدی و مونتاژی از زمانبندی جریانی منعطف استفاده میشود. به عبارتی دیگر سیستم جریانی منعطف سیستم از تعدادی ایستگاه کاری متوالی تشکیل شده است که حداقل یک ایستگاه دارای دو یا چند ماشین موازی - با ویژگی های یکسان، یکنواخت و نامرتبط - میباشد .]3[ بطوریکه در سیستمهای جریانی منعطف با ماشینهای موازی نامرتبط زمان پردازش کارها بر روی ماشینها نه تنها به نوع کار بلکه به نوع ماشین نیز وابسته است.
از آنجایی که این سیستم باعث افزایش انعطافپذیری خط تولید، افزایش ظرفیت سیستم و مانع از ایجاد گلوگاهها میشود، توجه بسیاری از محیطهای تولیدی را به خود جلب کرده است ]4[ که با توجه به نتایج حاصل از مطالعات گوپتا]5[2 این مسائل جزو مسائل ان-پی-هارد3 میباشند. دسترسی محدود به ماشینها، محدودیت بلوکه شدن، محدودیت حمل و نقل از جمله مسائل مورد بررسی در سیستم جریانی منعطف هستند که در دنیای واقعی مورد توجه واقع میشوند. زمانی که محدودیت دسترسی محدود به ماشینها در نظر گرفته میشود هر کدام از کارها تنها بر روی زیر مجموعهای از مجموعه ماشینها میتوانند پردازش شوند.
در صورتی که در محیطهای صنعتی صف میانی بین دو ماشین از دو ایستگاه مختلف برابر صفر در نظر گرفته شود، تا زمانی که ماشین واجد شرایط برای پردازش یک کار در ایستگاه بعدی آزاد نباشد، کار بر روی ماشین فعلی باقی میماند و ماشن فعلی مسدود میشود، این شرایط بیانگر محدودیت بلوکه شدن در زمانبندی است.]6[ با توجه به اهمیت افزایش بهره وری در یک محیط صنعتی، زمان حمل و نقل مواد و هزینه ناشی از آن مورد تمرکز واقع شده است لذا در بسیاری محیط صنعتی انتقال کارها از یک ایستگاه به ایستگاه بعدی، تخلیه و بارگذاری کارها بر روی ماشینها توسط رباتها صورت میگیرد. همچنین در محیطهای صنعتی، تولیدکنندگان به دنبال سیستم تولیدی هستند که نیازهای مشتریان و بدنبال آن کاهش هزینه را برآورده سازند.
امروزه با توجه به مختصات بازار جهانی و لزوم حفظ تواناییهای رقابتی برای محیطهای تولیدی مفهوم تولید بهنگام به خوبی پذیرفته شده است. تولید بهنگام به این معنی است که اگر مشتری و تولیدکننده زمان تحویل کاال را در یک زمان معین توافق کنند، تولیدکننده تولیدات خود را باید طوری برنامهریزی کند که کاال را در حد امکان در زمان مناسب تولید و در زمان مقرر تعیین شده به دست مشتری برساند. اگر این کاال دیرتر از زمان موعد تحویل آماده شود تولیذ کننده متحمل جریمهای به عنوان تاخیر تولید خواهد شد. همچنین اگر تولید کننده کاال را زودتر از موعد تحویل تولید کند، این کاال را باید در انبار نگهداری کند که عالوه بر هزینه زودکرد متحمل هزینه نگهداری نیز میشود.
تولید بهنگام به معنای در نظر گرفتن همزمان هزینههای ناشی از تولید زودتر از موعد یا زودکرد و هزینههای دیرکرد است. بطوریکه از اوایل 1791 میالدی سازمانهای تولیدی متمایل به توسعه و اجرای سیستم تولید بهنگام شدند .]9[ مطالعات نشان میدهد که مسائل زمانبندی سیستم جریانی - تعداد ماشین بیشتر از سه - با انتقاالت رباتیک و با در نظر گرفتن حالت بلوکه شدن، شدیدا ان -پی-هارد است .]8[ لذا ادبیات مطرح شده در زمینه سیستم جریانی منعطف، بخصوص مسائل جریانی منعطف با ماشینهای موازی نامرتبط، انتقاالت رباتیک و با محدودیت بلوکه شدن بسیار محدود میباشد.
کارباچه4 و همکاران ]7[ مسئله زمانبندی جریانی با سلولهای خودکار حملونقل با یک ربات برای انتقال را مورد مطالعه قرار دادند آنها محدودیت بلوکه شدن سیستم، با تابع هدف کمینه کردن حداکثر زمان در جریان ساخت قطعات مورد بررسی قرار دادند و برای حل روش شاخه و کران را ارائه کردند. سوخال5 و همکارش ]8[ مسئله زمانبندی جریانی با انتقال روباتیک قطعات را بررسی کردند. آنها برای انتقال، یک ربات در نظر گرفتند همچنین آنها محدودیت بلوکه شدن سیستم، با تابع هدف کمینه کردن حداکثر زمان در جریان ساخت قطعات را برای مسئله در نظر گرفته وآنرا به کمک الگوریتم ژنتیک حل کردند.
جانیاک] 11[ 6 مسئله زمانبندی جریانی منعطف با تابع هدف حداقل کردن مجموع وزنی زودکردها و دیرکردها مورد بررسی قرار داد و برای حل آن سه الگوریتم تبرید شبیه سازی شده، جستجوی ممنوع و ترکیبی از این دو الگوریتم را ارائه کرد. فخرزاد ]11[ مسئله زمانبندی جریانی منعطف با تابع هدف کمینه کردن مجموع وزنی زودکردها و دیرکردها در نظر گرفته و سه الگوریتم ابتکاری برای حل آن پیشنهاد کرد.
علمی و توپالوقلو ]12[ مسئله زمانبندی جریانی منعطف با ماشینهای موازی متفاوت در هر ایستگاه کاری با در نظر گرفتن بلوکه شدن سیستم و تابع هدف کمینه کردن حداکثر زمان در جریان ساخت قطعات را مورد مطالعه قرار دادند و برای حل الگوریتم تبرید شبیه سازی شده را ارائه کردند. با توجه به ادبیات زمانبندی بهنگام، اکثر تحقیقات انجام شده در محیط تک ماشین و ماشینهای موازی در نظر گرفته شده است و تعداد کمی از این پژوهشها، در محیط جریانی و جریانی منعطف مورد بررسی واقع شده است. همچنین مطالعات نشان میدهد هیج تحقیقی در این زمینه در محیط جریانی منعطف رباتیک انجام نشده است. لذا تحقیق حاضر، از دو جهت تعریف مسئله و روش حل نسبت به تحقیقات پیشین دارای نوآوری است.
در این مقاله ابتدا یک مدل ریاضی بمنظور تشریح مسأله ارائه میگردد .سپس الگوریتم پیشنهادی توسعه یافته و با استفاده از آزمایشات عددی مورد تحلیل قرار میگیرد .سازماندهی سایر بخشهای این مقاله به ترتیب زیر است. بخش دوم مسأله مورد بررسی را تشریح مینماید. بخش سوم الگوریتم پیشنهادی ارائه میگردد. در بخش چهارم آزمایشات عددی و تجزیه و تحلیل ارائه می گردد و نهایتا نتیجه گیری در بخش پنجم ارائه میگردد.
