سیستم های تولید انعطاف پذیر

با اینکه تاکنون تحقیقات زیادی در خصوص ارزیابی سیستم های پیشرفته تولیدی انجام شده است اما هنوز این موضوع مورد علاقه محققان است زیرا سازمان های مختلف، شرایط متفاوتی از لحاظ به کارگیری آنها داشته اند. در این مقاله ارزیابی سیستم های تولید انعطاف پذیر (FMS) در یکی از شرکت های تولید لوازم خانگی ایران مورد بحث واقع می شود. منظور از انعطاف پذیری، انعطاف پذیری در حجم تولید، در تنوع محصول، در فرآیند تولید و در انتقال مواد است. این مسئله، به صورت یک مسئله تصمیم گیری چند معیاره تعریف می شود که گزینه های تحقیق آن، شامل انواع انعطاف پذیری ذکر شده و همچنین حفظ وضع موجود است. برای تعیین مناسب ترین گزینه، از روش های ساو ، تاپسیس ، اسمارتر و پرموتاسیون استفاده شده است. مزیت دیگر این تحقیق، کدنویسی برنامه مطلب برای روش های مزبور است. نتایج مربوط به هر یک از روش های مزبور، با یکدیگر مقایسه شده اند. نتیجه نهایی نشان می دهد که شرکت لوازم خانگی در نظر گرفته شده بهتر است از FMS با تاکید بر انعطاف پذیری در انتقال مواد استفاده کند. این نظر با تمایلات مدیران شرکت مزبور همخوانی داشته است.

زمانبندی سیستم های تولید انعطاف پذیر یکی از مهم ترین و کاربردی ترین مباحث در حوزه ی مسائل زمانبندی سیستم های تولیدی است که ویژگی ها و زیر مسائل زیادی در آن تأثیرگذار هستند. در نظر گرفتن این زیر مسائل به طور همزمان و یکپارچه در مدل زمانبندی سیستم های تولید انعطاف پذیر به یک برنامه زمانبندی موجه منجر خواهد شد، مدل به شرایط واقعی موجود در محیط سیستم تولید انعطاف پذیر نزدیک تر می شود و در نتیجه قابلیت استفاده از آن در محیط های تولیدی افزایش خواهد یافت. در این مقاله به طور همزمان به مسائل زمانبندی وظایف تولید و ارسال وسایل نقلیه هدایت خودکار  پرداخته شده است که دو زیر مسئله: بارگیری ماشین و مسیریابی قطعات در سیستم تولید انعطاف پذیر را نیز به طور ضمنی در بر می گیرد. برای این مسئله یک مدل ریاضی برنامه ریزی غیرخطی مختلط عدد صحیح ارائه شده است. الگوریتم ژنتیک برای حل مدل به کار رفت که به جواب های نزدیک به بهینه منجر شد. با حل چند مثال عددی و تعریف حدود بالا و پایین و مقایسه آن ها، کیفیت راه حل های به دست آمده از الگوریتم نشان داده شده است.

در این پژوهش، ابتدا یک مدل ریاضی جدید مبتنی بر مدل تخصیص درجه دوم برای طراحی استقرار بهینه تسهیلات در هر دوره از افق برنامه ریزی زمانی چنددوره ای مسئله استقرار پویا و تصادفی تسهیلات ارائه می شود. در این مدل، علاوه بر در نظرگرفتن مسیرهای چندگانه تولید برای قطعات، فرض می شود که تقاضای محصولات متغیرهای تصادفی مستقل با توزیع نرمال باشند؛ به طوری که میانگین و واریانس آن ها از یک دوره زمانی به دوره دیگر به طور تصادفی تغییر کند؛ همچنین برای حل مدل ریاضی پیشنهادی، یک الگوریتم ترکیبی فراابتکاری جدید با استفاده از الگوریتم های کرافت و شبیه سازی تبرید ارائه می شود. مدل و الگوریتم ترکیبی پیشنهادی با روش های طراحی آزمایش، مطالعه موردی واقعی، حل چند مسئله نمونه و انجام تحلیل حساسیت مورد اعتبارسنجی قرار می گیرند. نتایج نشان می دهد که الگوریتم ترکیبی پیشنهادی از نظر کیفیت جواب و زمان محاسبه نسبت الگوریتم تبرید شبیه سازی شده دارای عملکرد بهتری است؛ همچنین امکان استفاده از مدل پیشنهادی برای طراحی استقرار تسهیلات در محیط های تصادفی و قطعی سیستم های تولیدی سنتی و مدرن وجود دارد.

هدف: سیستم تولید انعطاف پذیر FMS، از ایستگاه های تولیدی ای شکل گرفته است که با سیستمی خودکار به یکدیگر متصل شده اند و توسط یک کامپیوتر مرکزی کنترل می شوند. هدف اصلی مقاله، بهینه سازی انتخاب اجزا و ترکیبات تجهیزات با حداقل آزمایش و بیشترین دقت نتایج در این سیستم است که می تواند در کاهش هزینه ها، بهبود فرایندها و افزایش بازده تولید تأثیر بسزایی داشته باشد. مطالعه موردی این پژوهش صنعت الکترونیک است. در این صنعت فرایندهای تولیدی بسیار پیچیده است و استفاده از اتوماسیون ضرورت دارد. در واقع انتخاب بهترین ترکیب از تجهیزات پیشرفته و اتوماتیک برای دستیابی به انعطاف پذیری سیستم تولیدی، مسئله بسیار مهمی برای مدیران خط است تا بتوانند پاسخ گویی به سفارش های مشتریان به موقع پاسخ دهند. این در حالی است که مسئله در دسته H2C قرار دارد و می بایست ترکیب بهینه ای از تجهیزات انتخاب شود. روش: در این پژوهش برای دستیابی به بهترین ترکیب از تجهیزات، از روش D-Optimal دو مرحله ای استفاده شده است. برای محاسبه شاخص های تولید به ازای ترکیبات تجهیزات مورد استفاده در وضعیت فعلی خط تولید و سایر ترکیبات، شبیه سازی گسسته صورت می گیرد. طبق نتایج محاسبه شده برای شاخص ها و روش وزن دهی، سطح پاسخ «y» مربوط به آزمایش ها محاسبه می شود. هر یک از نتایج به دست آمده، ورودی یک آزمایش در طرح D-Optimal است. آزمایش ها بر اساس سطح اتوماسیون تجهیزات دسته بندی می شوند و به دلیل نزدیک بودن سطح پاسخ آن ها، فقط برای هر دسته از آن ها شبیه سازی صورت می گیرد تا با آزمایش ها نتایج دقیق تر و هزینه کمتر شود. در مرحله اول طرح، کلیه ترکیبات از تجهیزات بررسی می شود و در مرحله دوم طرح، برای کلیه حالات دسته بندی منتخب از مرحله اول، شبیه سازی صورت می گیرد و با توجه به سطح پاسخ به دست آمده از آن ها، طرح بررسی می شود. یافته ها: در مرحله اول، کلیه حالات از سطح اتوماسیون تجهیزات دسته بندی و از هر دسته، یک نمونه انتخاب شد؛ سپس کلیه حالات ترکیبات از اجزای FMS و تجهیزات اتوماتیک بررسی شد. بر اساس محاسبات صورت گرفته، سطح پاسخ بهترین ترکیب در این مرحله 09/14733 به دست آمد و با بررسی دقیق جزئیات، سطح پاسخ های این دسته و کلیه حالات آن در مرحله دوم، مقدار سطح پاسخ برای بهترین حالت برابر با 88/151317 به دست آمد. بر این اساس می توان نتیجه گرفت که میزان استفاده بهینه از تجهیزات اتوماتیک 8/92 درصد است. بر این اساس، فهرستی از بهترین ترکیب تجهیزات انتخاب شده پیشنهاد شده است؛ سپس بهره وری خط در بهترین حالت از ترکیبات تجهیزاتی که مشخص شد با حالت دوم محاسبه شده از ترکیبات بهینه و وضع موجود خط مقایسه شده است. نتیجه گیری: طبق نتایج به دست آمده از طراحی آزمایش ها، استفاده صرف از تجهیزات کاملاً اتوماتیک، کارایی سیستم های تولیدی را افزایش نمی دهد؛ بلکه برآورد میزان اتوماسیون در خطوط مونتاژ نیز به محاسبات بسیار دقیق نیاز دارد.