بخشی از مقاله
چکیده: در این پژوهش به بررسی راهکاری برای چیدمان ماشین آلات با هدف کاهش هزینه های حمل و نقل پرداخته شده است. برای این کار الگوریتم رقابت استعماری که یکی از الگوریتمهای فرا ابتکاری بسیار پیچیده و کارا میباشد معرفی شده است. در الگوریتم پیشنهادی، انواع چیدمانهای ماشینها به صورت تک ردیفی به عنوان کشور در نظر گرفته شده و در ادامه بر اساس مراحل الگوریتم رقابت استعماری مانند انقلاب و سیاست جذب، جابجایی و تولید جمعیت، بهترین چیدمان ممکن ایجاد شده است. نتایج نشان می دهند که با استفاده از این الگوریتم، چیدمان ماشینها بر اساس ماشینهای مورد استفاده جهت تولید قطعات، مطلوبترین شکل ممکن را خواهد داشت.
مقدمه
پس از انقلاب صنعتی و افزایش رقابت بین تولید کنندگان و بالا رفتن انتظارات مشتریان نیاز به تحول عظیم در سیستم های تولیدی احساس شد. در کنار این مساله بوجود آمدن مسائلی چون کاهش زمان راه اندازی، افزایش حجم تولید، افزایش تنوع قطعات، کاهش هزینه سرمایهگذاری در ابزار و تجهیزات، کاهش فضای مورد نیاز، کنترل سراسری بهتر و موارد بسیار دیگر، ابعاد جدیدی را در بازار رقابت تولید کنندگان بوجود آورد که استراتژی تکنولوژی گروهی یکی از راهبردهای طراحی شده برای پاسخ گویی به این نیازها می باشد.
تکنولوژی گروهی یک تکنیک تولیدی است که طی آن قطعات با خصوصیت های یکسان در یک گروه قرار می گیرند و مجموعه ای از ماشین آلات نیز که برای تولید آنها به کار برده می شوند به طور مناسبی طبقه بندی شده و در یک واحد استقرار می یابند. امروزه با پیشرفت روز افزون تکنولوژی، صنایع مدرن مانند محصولات تولیدی در برابر تغییرات بازار دارای عمر کوتاه تر، تنوع محصولات زیاد، حجم کم و کاهش تعداد سفارشات مشکل مسیریابی نقاله برای حمل مواد میباشد .[4]
تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است از جمله: در سال 1385 هزینههای اقتصادی حمل و نقل با استفاده از مکانیابی کاربری زمین مورد بررسی قرار گرفت. در این کار از مکانیابی کاربری زمین که یکی از ابزارهای قدرتمند برای کاهش هزینههای حمل و نقل میباشد استفاده شده است. به کمک این ابزار امکان بهینه استقرار انواع مختلف کاربریهای اراضی شهری و تقاضای سفر به این کاربریها به حداقل رسیده که در نهایت به کاهش هزینههای حمل و نقل ناشی از کاهش تقاضا منجر شد.[5] در سال1391 نیز هزینه های لجستیک شرکت های کوچک و متوسط و تاثیر طرح هدفمندی یارانهها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت.
این مقاله به توسعه مدلی مفهومی به منظور بررسی و تحلیل هزینه های اثر گذار بر فرآیند پشتیبانی در شرکت های کوچک و متوسط در صنایع غذایی و خودرو اختصاص داشت که در آن با اتکا بر ادبیات موضوع در حوزه لجستیک و مطالعات موردی انجام شده در شرکت های مذکور تاثیر طرح هدفمندی یارانهها بر هزینه های لجستیک و راهکارهای کاهش هزینه مورد مطالعه قرار گرفتند.[6] در این مقاله به بررسی راهکاری برای چیدمان ماشین آلات بر اساس خط تولید قطعات خواهیم پرداخت. برای اینکار با معرفی الگوریتم رقابت استعماری مقدار هزینه جابجایی بر اساس چیدمان و فاصله ماشین آلات از هم، محاسبه خواهد شد.
بخش تجربی
الگوریتم رقابت استعماری روشی در حوزهی محاسبات تکاملی است که به یافتن پاسخ بهینهی مسائل مختلف بهینه سازی میپردازد. این الگوریتم با مدلسازی ریاضی فرآیند تکامل اجتماعی - سیاسی، الگوریتمی برای حل مسائل ریاضی بهینه سازی ارائه میدهد. پایههای اصلی این الگوریتم را سیاست همسانسازی، رقابت استعماری و انقلاب تشکیل میدهند.
این الگوریتم با تقلید از روند تکامل اجتماعی، اقتصادی و سیاسی کشورها و با مدلسازی ریاضی بخشهایی از این فرآیند، عملگرهایی را در قالب منظم به صورت الگوریتم ارائه میدهد که میتوانند به حل مسائل پیچیده بهینه سازی کمک کنند. در واقع این الگوریتم جوابهای مسئله بهینه سازی را در قالب کشورها نگریسته و سعی میکند در طی فرآیندی تکرار شونده این جوابها را رفته رفته بهبود داده و در نهایت به جواب بهینه مسئله برساند. در این الگوریتم جوابهای اولیه با عنوان کشور مطرح میشوند. مراحل الگوریتم رقابت استعماری به شرح زیر می باشد.
-1 شکل دهی امپراطوریهای اولیه
در بهینهسازی، هدف یافتن یک جواب بهینه بر حسب متغیرهای مسئله است. ما یک آرایه از متغیرهای مسئله را که باید بهینه شوند، ایجاد کرده و این آرایه را با عنوان یک کشور معرفی می کنیم. در یک مسئله بهینهسازی Nvar بعدی، یک کشور، یک آرایه به طول Nvar * 1 است. این آرایه بدین صورت Country = [p1 , p2 , … ,pNvar] تعریف میشود. برای شروع الگوریتم، تعداد N Country کشور اولیه را ایجاد میکنیم. N imp تا از بهترین اعضای این جمعیت را به عنوان امپریالیست انتخاب میکنیم. باقیمانده N Col تا از کشورها، مستعمراتی را تشکیل میدهند که هرکدام به یک امپراطوری تعلق دارند.
برای تقسیم مستعمرات اولیه بین امپریالیستها، به هر امپریالیست تعدادی از مستعمرات را که این تعداد متناسب با قدرت آن است نسبت میدهیم. در این پژوهش کشورها نشان دهنده ترتیب قرار گیری ماشینها در کنار هم می باشند که در شکل زیر یک نمونه از کشور نمایش داده شده است. در این نمونه از پنچ ماشین استفاده شده است.
-3 انقلاب
انقلاب با جابجایی تصادفی یک کشور مستعمره به یک موقعیت تصادفی جدید مدلسازی میشود. انقلاب از دیدگاه الگوریتمی باعث میشود کلیت حرکت تکاملی از گیر کردن در درههای محلی بهینگی نجات یابد که در بعضی موارد باعث بهبود موقعیت یک کشور شده و آن را به یک محدوده بهینگی بهتری میبرد. بر این اساس برای ایجاد انقلاب یک امپراطوری به تصادف انتخاب میشود سپس یک کشور به تصادف انتخاب میشود و مقادیر آن به تصادف تغییر مییابد.
-4 جابجایی موقعیت مستعمره و امپراطوری
در حین حرکت مستعمرات به سمت کشور استعمارگر، ممکن بعضی از این مستعمرات به موقعیتی بهتر از امپریالیست برسند - به نقاطی در تابع هزینه برسند که هزینه کمتری را نسبت به مقدار تابع هزینه در موقعیت امپریالیست، تولید میکنند - . در این حالت، کشور استعمارگر و کشور مستعمره، جای خود را با همدیگر عوض کرده و الگوریتم با کشور استعمارگر در موقعیت جدید ادامه یافته و این بار این کشور امپریالیست جدید است که شروع به اعمال سیاست همگونسازی بر مستعمرات خود میکند.
-5 رقابت استعماری
قدرت یک امپراطوری به صورت قدرت کشور استعمارگر به اضافه درصدی از قدرت کلمستعمرات آن تعریف میشود. هر امپراطوریای که نتواند بر قدرت خود بیفزاید و قدرت رقابت خود را از دست بدهد، در جریان رقابتهای امپریالیستی حذف خواهد شد. این حذف شدن بصورت تدریجی صورت میپذیرد، بدین معنی که به مرور زمان امپراطوریهای ضعیف، مستعمرات خود را از دست داده و امپراطوریهای قویتر، این مستعمرات را تصاحب کرده و بر قدرت خویش میافزایند. بر این اساس قدرت یک امپراطوری با روابط زیر محاسبه شده و هرکدام از امپراطوریها که از قدرت کمتری بر خوردار باشند یک مستعمره ازامپراطوری خود را به امپراطور قوی تر اختصاص میدهند.
-6 حذف امپراطوری
در جریان رقابتهای امپریالیستی خواه ناخواه، امپراطوری های ضعیف به تدریج سقوط کرده و مستعمراتشان به دست امپراطوریهای قویتر میافتند. بر این اساس بعد از مراحل مختلف اگر تعداد مستعمرههای یک امپراتوری برابر یک شود این امپراطور به مرحله سقوط رسیده و باید خود نیز به عنوان یک مستعمره به امپراطوری دیگر انتقال یابد.
نتایج و بحث
هدف ما در این مقاله طراحی چیدمانی از ماشین آلات جهت تولید قطعات با کمترین هزینه حمل ونقل می باشد.
