مسئله توالی چند معیاری خط تولید مدل ترکیبی در سیستم تولید JIT

چکیده

واژه‌های کلیدی

1. مقدمه 

2. مسئله توالی چند معیاری MMAL

2.1 خط تولید مدل ترکیبی

2.2 توابع هدف

2.2.1 به حداقل رساندن کل هزینه کار تاسیسات

شکل 1. عملیات در ایستگاه بسته

2.2.2 به حداقل رساندن کل هزینه تغییر نرخ تولید

2.2.3. به حداقل رساندن کل هزینه ساخت

3. الگوریتم‌های راه حل MMAL

3.1. پیچیدگی ترکیبی

3.2 الگوریتم ممتیک پیشنهادی

3.2.1. ارزش دهی آغازی

3.2.2. جستجوی محلی XP

3.2.3 انتخاب والد

3.2.4. تقاطع 

3.2.5 وارونگی

3.2.6 جهش

3.2.7 جستجوی محلی IP

3.2.8. راه برد نخبه گرایانه

شکل 2. فلوچارت الگوریتم ممتیک

3.2.9 روش کلی

4. نتایج آزمایشی

4.1 مسائل کوچک

جدول 1. زمان مونتاژ و طول ایستگاه کاری

جدول 2. هزینه ساخت وابسته به توالی

جدول 3. مجموعه‌های مسئله

شکل 3. مقایسه میانگین مقدار تابع هدف

جدول 4. مقایسه کیفیت راه حل 

جدول 5. مجموعه‌های مسئله

4.2. مسئله‌های بزرگ

جدول 6. مقایسه کیفیت راه حل

5. نتیجه گیری

خطوط تولید مدل ترکیبی (MMAL) نوعی از خطوط تولید هستند که در آن انواع مدل‌های تولید مشابه خصوصیات تولید در سیستم تولید یه موقع (JIT) مونتاژ می‌شوند. مجموعه ای از معیارها وجود دارد که توالی مدل‌ها را از نظر استفاده مؤثر از این خطوط تشخیص می‌دهند. در این مقاله، ما بطور همزمان سه هدف را بررسی می‌کنیم که عبارت‌اند از: (1) کل هزینه کار تاسیسات (2) کل هزینه تغییر نرخ تولید (3) کل هزینه ساخت. در این تحقیق، این سه هدف ابتدا با ارزش‌های اهمیت نسبی خود سنجیده می‌شوند و سپس یک مدل ریاضی جدید ارائه می‌شود. برای حل این مدل، الگوریتم ممتیک (MA) برای تعیین توالی‌های مناسب پیشنهاد می‌شود. عملکرد MA با نرم افزار Lingo 6 مقایسه می‌شود. برخی از مسائل آزمایش عملی می‌شوند تا توانایی خوب پیشنهادی را از نظر کیفیت راه حل و زمان محاسباتی تأیید کند. نتایج محاسباتی نشان می‌دهند که MA به نتایج امیدوار کننده می‌رسد، بخصوص در مورد مسائل بزرگ.

خطوط تولید مدل ترکیبی نوعی از خطوط تولید هستند که می‌توانند تولید گروه کوچک مختلف داشته باشند و به سرعت به تغییرات تقاضای ناگهانی انواع مدل‌ها بدون نگه داشتن موجودی‌های بزرگ پاسخ دهند. استفاده مؤثر از خط تولید مدل ترکیبی نیازمند حل دو مسئله به روش توالی است که عبارت‌اند از: (1) طراحی و متعادل کردن خط تولید و (2) تعیین توالی تولید برای مدل‌های مختلف. در این مقاله، اینطور فرض می‌شود که خط تولید قبلاً متعادل شده است و تنها مسئله توالی بررسی شده است. توالی معرفی مدل‌ها در خط تولید مدل ترکیبی باید با توجه اهداف اصلی تعیین شود که برای اجرای مؤثر سیستم تولید به موقع (JIT) حیاتی است. هدف بسیاری از تلاش‌های تحقیقاتی توسعه الگوریتم تقریب کامپیوتری یا روش اکتشافی و اجرای بعدی آن برای حل خطوط تولید مدل ترکیبی بوده است. موندن [1] دو هدف مسئله توالی را اینطور تعریف می‌کند: (1) تراز کردن بار خط تولید هر ایستگاه این خط و (2) حفظ نرخ ثابت استفاده برای هر بخش مورد استفاده در خط تولید. شرکت تویوتا برای اینکه این مسائل را حل کند، اهداف 1 و 2 (GC-I وGC-II) را دنبال می‌کند. GC-I یک مرحله را به حداقل می‌رساند که در آن طول ایستگاه کاری منحصر به فرد برابر صفر در نظر گرفته می‌شود. GC-II، GC-I را با فرض خاص مربوط به ساختار محصول حل می‌کند. میلتن برگ [2] برای هدف دوم فوق الذکر یک مدل برنامه ریزی غیر خطی ایجاد کرد. تابع پیچیدگی زمان برنامه پیشنهادی توانی بود. بنابراین، این مسئله را با استفاده از دو روش اکتشافی ایجاد کرد و حل کرد. میلتن برگ و همکارانش [3] این مسئله را با الگوریتم برنامه نویسی پویا حل کردند. اینمن و بولفین [4] این مسئله که در بخش [2] مطرح شده است را با تبدیل آن به مدل ریاضی جدید حل کردند. برخی محققان سایر اهداف را نیز بررسی کردند. یانو و راچامدوگو [5] کل کار تاسیسات را به حداقل رسانند. بارد و همکارانش [6] هدف به حداقل رساندن طول خط کلی را بررسی کردند. اوکامورا و یاماشینا [7] یک الگوریتم اکتشافی را برای به حداقل رساندن خطر توقف تسمه نقاله ایجاد کردند. توکلی مقدم و همکارانش [8 و 9] برنامه بهینه و تولی مجموعه ای از مشاغل را برای تنها ماشین دارای ضمیمه بیکاری ارائه دادند که در آن تابع هدف به حداقل رساندن مجموع حداکثر زودی و تأخیر بود (حداکثر n/1/I/ET). خطوط تولید مدل ترکیبی توالی نیز به عنوان مسئله چند معیاری بررسی شده است. بارد و همکارانش [10] مدلی را ایجاد کردند که دارای این دو هدف بود: (1) به حداقل رساندن طول خط کلی و (2) حفظ نرخ ثابت کاربرد بخش. آن‌ها این مسئله را با استفاده از مجموع وزنی حل کردند و روش جستجوی تابو(TS) را برای حل این مسئله پیشنهاد کردند. هیون و همکارانش [11] به این سه هدف پرداختند: (1) به حداقل رساندن کل کار تاسیسات (2) حفظ نرخ ثابت استفاده بخش و (3) به حداقل رساندن کل هزینه ساخت. این مسئله با پیشنهاد ارزیابی ژنتیک جدید و سازوکار انتخاب حل شد. کورک مازل و مرال [12] روش مجموع وزنی را برای دو هدف معرفی شده موندن [1] ایجاد کردند. مک مولن و فریزر [13] روش شبیه سازی شده بازپخت (SA) را برای مدل مورد استفاده مک مولن [14] ایجاد کردند و این SA را با روش TS مقایسه کردند. مک مولن [15-17] نیز این مسئله را به ترتیب با استفاده از الگوریتم‌های ژنتیک، نقشه خودساز مانده کوهنن (SOM) و بهینه سازی کلونی مورچگان حل کرد. او همچنین عملکرد این سه مدل را با روش‌های SA و TS مقایسه کرد. منصوری [18] نیز این مسئله را با الگوریتم‌های ژنتیک حل که در آن سازوکار انتخاب جدید معرفی شده است. برای مسئله بهینه سازی ترکیبی می‌توان از تعدادی روش دیگر فرااکتشافی استفاده کرد. توکلی مقدم و همکارانش [19] برای حل مدل جدید مسئله تشکیل سلول (CFP) در افق برنامه ریزی چند دوره ای، الگوریتم تقلید مؤثر (MA) را پیشنهاد کردند که دارای موتور جستجوی محلی بازپختی شبیه سازی شده بود. در این مقاله، ما این سه هدف را بطور همزمان بررسی می‌کنیم: (1) کل هزینه کار تاسیسات (2) کل هزینه تغییر نرخ تولید و (3) کل هزینه ساخت. ساختار این مقاله اینطور است: در بخش 2، خط تولید مدل ترکیبی بطور مفصل شرح داده می‌شود (MMAL). در بخش 3، در مورد پیچیدگی مدل پیشنهادی بحث می‌کنیم و الگوریتم ممتیک را برای حل این مدل سخت پیشنهاد می‌کنیم. در بخش 4، نتایج آزمایشی ارائه می‌گردد که در آن تعدادی از مسائل آزمایش حل می‌شود تا تأثیر MA پیشنهادی را نشان دهد. در نهایت، در بخش 5، نتیجه گیری انجام می‌شود.