تولید کارگاهی

در این مقاله مساله ی زمانبندی تولید کارگاهی چندهدفه همراه با یک مرحله مونتاژ و جریان محموله مورد بررسی قرار گرفته است. جریان محموله، فرآیندی است که طی آن، یک کار (محموله) به تعدادی کار کوچکتر (زیر محموله) تقسیم شده تا بتوان هم پوشانی در انجام عملیات مختلف را ایجاد نمود. هدف این مساله، زمانبندی و تعیین توالی عملیات به نحوی است که ضمن برقراری محدودیت های مورد نظر، دو تابع هدف حداکثر دوره ساخت و هزینه وزنی زودکردها و دیرکردها کمینه گردد تا با صرفه جویی در زمان و هزینه بتوان به مدیریتی کارآمدتر در واحدهای صنعتی پیشرفته دست یافت. ابتدا به منظور تشریح مساله، مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط ارائه گردید. از آن جایی که مسأله مورد بررسی در گروه مسائل NP-hard می باشد، جهت حل مسأله از الگوریتمی پیشنهادی مبتنی بر جستجوی هارمونی استفاده شد. به منظور بررسی کارایی الگوریتم پیشنهادی، از چندین معیار عملکرد استفاده گردید. نتایج محاسباتی، عملکرد مناسب الگوریتم پیشنهادی را نسبت به الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب در کسب جواب های با کیفیت نشان داد.

تعیین بهینه توالی کارها در تولید کارگاهی کسب وکارهای کوچک و متوسط، در بهره وری ماشین آلات، هزینه های مربوط به دیرکرد و زودکرد تحویل کارها تأثیر گذار است. در این پژوهش ابتدا مدل ریاضی مسئله تولید کارگاهی کسب وکارهای کوچک و متوسط طراحی شد، سپس به کمک نرم افزار Arena 14 مدل شبیه سازی طراحی گردید و در نهایت با حل یک مثال عددی، جواب نزدیک به بهینه مسئله از لحاظ مجموع هزینه دیرکرد و زودکرد به منظور انتخاب بهترین قانون اولویت بندی کارها در سلول های کاری با اجرای مدل و به کمک آنالیز واریانس به دست آمد. بر اساس یافته ها، روش LPT دارای کمترین هزینه است و روش های FIFO، LIFO،EDD  و SLACK نتایج قابل قبولی دارند. نتایج این تحقیق نشان می دهد برخلاف سایر روش های بهینه سازی، در شبیه سازی به ایجاد یک مدل ریاضی دقیق نیازی نیست، بلکه با یک مدل مفهومی ریاضی می توان به نتایج مطلوبی دست یافت و این کار حل مسائل بهینه سازی پیچیده را درصورتی که بتوان آن را به مدل شبیه سازی شده تبدیل نمود، تسهیل می کند.

در پژوهش حاضر، مسئله زمان بندی یکپارچه سیستم تولید کارگاهی با یک مرحله مونتاژ و حمل ونقل با هدف کمینه کردن مجموع تأخیرها بررسی شده است. در این مسئله اجزای محصولات در مرحله تولید کارگاهی پردازش شده و در مرحله مونتاژ با یکدیگر مونتاژ می شوند؛ سپس محصولات در بسته هایی به سمت مشتریان حمل می شوند. در این سیستم تولیدی، زمان آماده سازی وابسته به توالی فرض شده است. ابتدا یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط توسعه داده شده است؛ سپس با توجه به اینکه مسئله موردبررسی NP-hard است، الگوریتم ترکیبی رقابت استعماری و شبیه سازی تبرید برای حل مسائل در ابعاد متوسط و بزرگ پیشنهاد شده است. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم پیشنهادی، نتایج به دست آمده با الگوریتم رقابت استعماری و الگوریتم ترکیبی رقابت استعماری و جست وجوی ممنوع مقایسه شده است. برای مقایسه نتایج بین الگوریتم ها از تحلیل واریانس طرح بلوکی تصادفی بهره گیری شد. مقادیر P-value الگوریتم ها و بلوک ها در این آزمون کمتر از سطح معناداری 05/0 به دست آمد. نتایج محاسباتی نشان می دهد که الگوریتم ترکیبی پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم رقابت استعماری و الگوریتم ترکیبی رقابت استعماری و جست وجوی ممنوع دارد.

تعداد ماشین آلات در هر مسئله ای با هزینه خرید و فضای مورد نیاز آنها ارتباط مستقیمی دارد و بنابراین با توجه به محدودیت بودجه و فضا، باید ملاحظات لازم انجام شود. مسئله تولید کارگاهی در حالت عدم قطعیت، با بیش از دو ماشین NP-Hard به حساب می آید. بر این اساس با استفاده از تکنیک های معمولی تحقیق در عملیات، نمی توان به مدل سازی و یافتن جواب بهینه برای این مسئله اقدام کرد. در این تحقیق ابتدا مدل ریاضی مسئله تولید کارگاهی با محدودیت های فضا و هزینه بیان خواهد شد، سپس به کمک نرم افزار ارنا، 14 مدل شبیه سازی برای m ماشین با n کار ، که دارای توالی تولید مختلفی اند، طراحی می شود و درنهایت با حل یک مثال عددی، جواب نزدیک به بهینه مسئله از لحاظ حداقل کردن تابع هدف مجموع هزینه دیرکرد و زودکرد به منظور تعیین تعداد بهینه ماشین آلات، با در نظر گرفتن قوانین اولویت بندی کارها در سلول های کاری با اجرای مدل و الگوریتم جست وجوی پراکنشی و طراحی آزمایش ها بررسی می شود. با توجه به نتایج حاصل شده در حل مثال عددی، با در نظر گرفتن تعداد پیش فرض ماشین آلات، روش اولویت بندی LPT بهترین پاسخ را از لحاظ مجموع هزینه دیرکرد و زودکرد نتیجه می دهد؛ اما در صورت افزودن تعداد ماشین آلات، روش LPT و CR بهترین نتیجه را با کمک استفاده از الگوریتم جست وجوی پراکنده در شبیه سازی به ما خواهند داد که در این نتایج محدودیت های هزینه و فضا نیز رعایت شده است.