بخشی از مقاله
چکیده:
چیدمان بخشها در یک واحد تولیدی یا خدماتی با در نظر گرفتن ارتباط واحد با واحدهای دیگر از مسائل مهم و کاربردی میباشد. در حال حاضر چیدمان واحدهای اداریغالباً بر اساس سلایق شخصی مدیران و سعی و خطا صورت گرفته که می تواند نارضایتی اربابرجوع و کارکنان را به دنبال داشته باشد. طراحی این مدل با دید کمینهسازی هزینهها و به روش QAP و کمک گرفتن از مدلهای ریاضی انجام شده و بر مبنای سه شاخص مسافت، جریان درون و برون واحدی با در نظر گرفتن محدودیتهایی همچون جای ثابت برای برخی بخش ها، امکانات مورد نیاز و در دسترس بخش ها، ارتباط خاص برخی از بخش ها و ... انجام پذیرفته است. این مسئله در بخش اداری شرکت فولاد هیربد زرندیه مطرحشده و جهت حل آن از روشهای ابتکاری استفاده شد، سپس نتایج متناظر از روش ابتکاری با مدل QAP توسعه داده شده مقایسه گردیده است.
-1 مقدمه:
در دنیای امروزی، نحوه ارتباط بین بخشهای مختلف یک واحد چه از نوع تولیدی و چه از نوع خدماتی از اهمیت شایانی برخوردار است. یکی از مسائل مدیریتی مهم در طراحی همه سیستمهای تولیدی و خدماتی، مکانیابی واحدهای داخلی آنها است .[1] این مشکل که بهنوعی یک مسئله بهینهسازی است در تمامی مجموعههای صنعتی، کشاورزی و پزشکی به گونههای مختلف وجود دارد و محققان بیش از 40 سال است که برای حل آن مدلهای زیادی طراحی کردهاند و راهحلهای مختلفی برای آن ارائه دادهاند .[4,9] تلاش جهت بهینه ساختن این ارتباطها درنهایت منجر به افزایش اثربخشی و راندمان واحد و سازمان خواهد گشت.
عوامل زیادی در این اثربخشی و راندمان مؤثر هستند که آنچه در این مقاله به آنها پرداخته خواهد شد شامل مواردی همچون، ارتباطی که این بخشها با یکدیگر دارند که البتهلزوماً برابر نمیباشد، فواصل بین بخشها، ارتباط با سایر واحدها و همچنین محدودیتهای موجود در چیدمان خواهد بود. طراحی و چیدمان غالبا تاثیر قابل توجهی در عملکرد یک صنعت دارد بطوریکه در تحقیقات مختلف از تکنیک های رویه مختلفی برای شناسایی یک طرح دارای بالاترین میزان رضایت برای تمامی معیارها استفاده می شود .[10]
واحد اداری یکی از مهمترین واحدهای خدماتی میباشد که با تمامی واحدهای یک مجموعه ارتباط دارد. با توجه به این ارتباط نحوه چیدمان بخشها تأثیر بسزایی در کل عملکرد مجتمع خواهد داشتقطعاً. هر چه قدر در این چیدمانها مبتنی بر روش، مدل، آزمون و ... باشد عملکرد بهینهتر بوده و به هر میزان چیدمان بهصورت سنتی و سلیقهای باشد، تبعات مختلفی مانند کاهش راندمان، معطلی بیشازحد، افزایش هزینهها و ... در بر خواهد داشت.
با توجه به حل مساله موجود به روش دستی و مشکلات پیش رو مانند دقیق نبودن داده ها، آزمون و خطا، زمان بر بودن حل و مطالعه بررسی های انجام شده، تصمیم گرفته شد تا از روش QAP برای حل و بهینه سازی ساختار استفاده شود. یکی از کاملترین مدلهای ریاضی مکانیابی واحدها، مدل تخصیص است که اولین بار توسط فرانسیس ارائه شد و بهعنوان مدل پایه در بسیاری از تحقیقات طراحی چیدمان مورداستفاده قرار گرفت . [4] مدل تخصیص درجه دوم - QAP - یکی از روشهایی است که در بررسی این نوع چیدمان کاربرد وسیع و مناسبی دارد. مسئله تخصیص درجه دوم - QAP - یک مسلئه دشوار و با اهمیت در مورد مطالعه در حوزه بهینه سازی ترکیبی است.
[11] مسئله تخصیص درجه دوم یکی از مسائل بهینهسازی ترکیباتی متعلق به کلاس مسائل NP-hard بوده که دارای کاربردی وسیع در جایابی تجهیزات، طراحی مدارهایVLSI ، طراحی صفحهکلید، چیدمان بخشها و واحدها، طراحی بردهای کنترلی و سایر علوم مهندسی است .[2] مسئله تخصیص درجه دوم - QAP - ، که یک مسئله بهینه سازی ترکیبی و توسعه یافته از مدل مسئله مکان یابی امکانات با جریان مواد بین آنها است .[13]
-2 پیشنه پژوهش:
بیشتر از پنج دهه است که دانشمندان، مسئله تخصیص درجه دوم را موردمطالعه قرار دادهاند و کشفیات قابلتوجهی را در این زمینه کسب نمودهاند. بیشتر دانشمندان ریاضی، متخصصان علم کامپیوتر، تحلیلگران پژوهش عملیاتی و اقتصاددانان از مسئله تخصیص درجه دوم برای مدل بندی انواع مسائل بهینهسازی استفاده میکنند. در سال 1957 کوپمنز و بکمن اولین کسانی بودند که QAPرا بهعنوان یک مدل ریاضی مرتبط با فعالیتهای اقتصادی پیشنهاد دادند.
[7] استنبرج درسال 1961 ازQAP برای مینیمم کردن تعداد اتصالات بین اجزا در سیمکش پشت صفحه استفاده کرد. هدف او جابهجایی اجزای پشت صفحه کامپیوتر بود بهگونهای که طول کل سیمهای استفادهشده برای اتصال اجزای ترکیبی به حداقل برسد. مینیمم کردن طول کل سیمکشی زمان محاسبه را بهبود میبخشد و هزینه مؤثر برای تولید را کاهش میدهد. این دلایل از میان دلایل موجود دیگر مسئله را بهعنوان پژوهش بزرگی برای متخصصان کامپیوتر، مهندسان الکترونیک و تحلیلگران پژوهش عملیات تبدیل کرد .[12]
دیکی و هاپکینگز در سال 1972، QAP را برای تخصیص ساختمانها در فضای دانشکده به کار بردند. در فضای باز، ساختمانهای جدید بنا میشود، با توجه به اینکه هر ساختمان کارکرد خاصی دارد - ساختمان اداری، تالار سخنرانی، فروشگاه، دانشکده و... - ، هدف مسئله مینیمم سازی مسافت پیادهروی کل برای دانشجویان و کارمندان بین این ساختمانها میباشد. حفلی در سالهای 1972 و QAP 1980 را برای مسائل اقتصادی به کاربرد و همچنین در ورزش برای ردهبندی، یک تیم در مسابقه دورهای از آن استفاده کرد .[5]
فرانسیس و وایت در سال 1974 چارچوب تصمیمگیری را برای اختصاص یک امکان جدید توسعه دادند - پستهای پلیس، سوپرمارکتها و مدارس - به این منظور که مجموعهای از مشتریهای معین را به خدمت بگیرند .[4] هابرت در سال در سال 1994 برای تحلیل آماری از آن استفاده نمود .[6] دیکی و هاپکینگز در سال 1972، QAP را برای تخصیص ساختمانها در فضای دانشکده به کاربردند. در فضای باز، ساختمانهای جدید بنا میشود، با توجه به اینکه هر ساختمان کارکرد خاصی دارد - ساختمان اداری، تالار سخنرانی، فروشگاه دانشکده و... - ، هدف مسئله مینیمم سازی مسافت پیادهروی کل برای دانشجویان و کارمندان بین این ساختمانها میباشد .[3]
-3 مواد و روشها:
همانطور که در ابتدای مقاله ذکر شد، مورد مطالعه بهینه سازی چیدمان واحد اداری شرکت صنایع فولاد هیربد زرندیه می باشد. چیدمان فعلی مبتنی بر روش دستی و تجربی می باشد که سبب گردیده برخی روابط بین بخش ها و نیز روابط سایر بخش ها با این بخش، نابهینه شده و هزینه های مضاعفی بر شرکت وارد نماید. این روابط در بعد درون و برون واحدی شامل ارتباطاتی می باشد که بین بخش ها وجود دارد و سبب می گردد بین جریان ها، فاصله ها و چیدمان بخش ها ارتباط منطقی و بهینه ای وجود نداشته باشد. لذا تصمیم بر آن شد که هزینه های فعلی محاسبه شده و سپس با استفاده از مدل، چیدمان بهینه گردد.
در این تحقیق از روش اکتشافی و بر پایه توسعه مدل تخصیص درجهدو - QAP - استفادهشده است. شاخصهای اصلی شامل جریان بین بخشهای یک واحد، فواصل بین بخشها، ارتباط بین واحد با مراجعهکنندگان و برخی از محدودیتهای تعریفشده میباشد. هرکدام از بخشها با S معرفیشده و درمجموع 13 بخش وجود داشته که از این بخشها میبایست 7 تای آن طبق روش تخصیص درجه 2 بهصورت بهینه تکمیل گردند.
همچنین هرکدام از این بخشها دارای مراجعهکننده از سایر واحدها میباشند که جریان آن نیز مشخص است. با توجه به اینکه فاصله هر مراجعهکننده به هر بخش واحد اداری متغیر و غیرقابل محاسبه بود، در این مسئله درب ورودی به واحد اداری بهعنوان بخش تخصیص دادهشده، ثابت و مرتبط با اربابرجوع و سایر ارتباطات برون واحدی در نظر گرفته شده و با S14 مشخص میشود. بدیهی است که این تخصیص فقط مرتبط با ماتریس فاصله بوده و بر روی جریان بین این بخش و سایر بخشها تأثیرگذار نمیباشد.
مورد دیگری که در این مسئله مطرحشده است به جریان بین بخشها برمیگردد. در بسیاری از مسائل اینچنینی جریان بین 2 بخش که در ماتریس جریان مشخص میباشد، عدد ثابتی است. بهعنوانمثال اگر جریان بین بخشهای 1 و 2 برابر 100 باشد، جریان بین بخش 2 و 1 نیز 100 میباشد. ولی در این مسئله عدد بین جریان 1 و 2 با جریان 2 و 1الزاماً یکسان نمیباشد. همچنین محدودیتهایی وجود دارد که در مسئله مشخصشده است. این محدودیت شامل بخشهایی میباشد که به دلایل خاص مانند نیاز به تجهیزات و امکانات خاص و یا برخی از ارتباطات بین واحدی، میتوانند در چند بخش خاص مستقر شوند.
