دانلود پژوهش: پایان نامه مهندسی صنایع گرایش صنایع: طراحی یک مدل ریاضی وحل آن با الگوریتم های ابتکاری و فرا ابتکاری برای مسأله جریان کارگاهی منعطف بیکاری ماشین ها

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته صنایع

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع

گرایش صنایع

عنوان:

طراحی یک مدل ریاضی وحل آن با  الگوریتم های ابتکاری و فرا ابتکاری برای مسأله جریان کارگاهی منعطف بیکاری ماشین ها

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

مقدمه

زمان­بندی[1]، فرآیند تخصیص منابع به فعالیت­ها با در نظر گرفتن دوره­های زمانی مربوط به آن­ها به مقصود بهینه­سازی یک یا چند تابع هدف می­باشد. این فرآیند به عنوان یک فرآیند تصمیم­گیری مبنای کار بسیاری از صنایع تولیدی و خدماتی محسوب می­گردد. زمان­بندی کارای فعالیت­ها زمینه­ساز بهبود عملکرد سیستم­های تولیدی می­باشد و ضرورتی برای بقا در فضای رقابتی بازار به شمار می­آید. امروزه، مدیریت منابع موضوع به گونه فزاینده مهمی برای سازمان­ها می­باشد و تعیین توالی[2] و زمان­بندی یک شکل از تصمیم­گیری می باشد که تأثیر حیاتی در صنایع تولیدی و خدماتی بازی می­کند. زمان­بندی ابزاری می باشد که بهره گیری از منابع در دسترس را بهینه می­کند.

به­گونه کلی، منابع، فعالیت­ها و توابع هدف عناصر کلیدی زمان­بندی محسوب می­شوند. منابع برحسب قابلیت­های کمی و کیفی خود مشخص می­شوند. از سوی دیگر، فعالیت­ها بر حسب اطلاعاتی از قبیل منابع مورد نیاز، مدت زمان انجام، زمان آغاز و زمان پایان آن­ها توصیف می­شوند. توابع هدف نیز در برگیرنده هزینه­های سیستم برای اجرای تصمیمات مربوط به تخصیص منابع به فعالیت­ها می­باشند. تصمیمات عمده در فرآیند زمان­بندی شامل بهره برداری کارا از منابع، پاسخگویی سریع به تقاضا و انطباق دقیق زمان­های تحویل با موعدهای تحویل[3] تعیین شده می­شوند.

در مسائل زمان­بندی هدف از یافتن توالی انجام فعالیت­ها ممکن می باشد متفاوت باشد. تعدادی از اهداف متداول عبارتند از: کمینه­سازی زمان تکمیل کل کارها و یا کمینه­سازی تعداد کارهایی که دیرکرد دارند. یکی از مهم­ترین اهداف در بسیاری از صنایع تولیدی تحویل به موقع[4] کالا و خدمات می­باشد که در به­دست آوردن سود و یا هزینه­های پایین­تر تأثیر دارد. در یک بازار رقابتی دیرکرد کارها با در نظر داشتن موعد تحویل آن­ها یک مقیاس عملکرد بسیار مهم برای محیط­های تولید متنوع می باشد. تکمیل یک کار زودتر از موعد تحویل ممکن می باشد هزینه­هایی از قبیل هزینه نگهداری موجودی به تولید کنندگان تحمیل کند، در حالیکه تکمیل یک کار دیرتر از موعد تحویل منجر به پرداخت جریمه­های قراردادی به مشتری و کاهش اعتبار تولید کننده می­گردد. حداقل­سازی زودتر و دیرتر یکی از سیاست­های مسائل زمان­بندی بهنگام می­باشد.

انگیزه بسیاری از توسعه­ها و پیشرفت­های عملی در حوزه زمان­بندی برخاسته از محیط­های صنعتی می باشد و به گونه طبیعی در اظهار مفاهیم زمان­بندی از واژه­های بکار رفته در صنعت بهره گیری می­گردد. به همین خاطر منابع با عنوان ماشین به کار می­طریقه و به هر کدام از فعالیت­ها، کار اطلاق می­گردد بطوریکه کارها اغلب به وسیله­ی مجموعه­ای از ماشین­ها در ایستگاه­های مختلف کاری با توان مشخص پردازش می­شوند.

بطور کلی، مسائل زمان­بندی به صورت مسائل بهینه­سازی دارای محدودیت اظهار می­شوند که در آن­ها به مطالعه تصمیمات مربوط به تضمین ماشین­ها و توالی پردازش کارها پرداخته می­گردد. در حالتی که تنها یک ماشین موجود می باشد، تعیین توالی پردازش کارها یک برنامه زمانی کامل را تشکیل می­دهد. مسائل تک­ماشینه با وجود سادگی ذاتی، سنگ بنای درک فراگیر مفاهیم زمان­بندی را تشکیل می­دهند. پیش روی، زمان­بندی مسائل چند ماشین شامل سیستم­های موازی، سیستم­های متوالی و سیستم­های ترکیبی می­باشد. در سیستم­های موازی، هر یک از کارها با انجام یک عملیات همانند مسائل تک­ماشینه بر روی یکی از ماشین­های موازی موجود پردازش می­شوند و به دنبال آن تخصیص ماشین­ها به کارها موضوعیت پیدا می­کنند. این در حالی می باشد که در سیستم­های متوالی و ترکیبی، کارها با انجام چند عملیات بر روی ماشین­ها پردازش می­شوند و مسائل مربوطه ساختار نسبتاً پیچیده­تری را تجربه می­کنند.

در این پژوهش، به مطالعه مسأله جریان کارگاهی انعطاف­پذیر[5] به عنوان دسته مهمی از مسائل زمان­بندی که دارای اهمیت فراوان از نقطه نظر تئوری و تجربی می باشد، پرداخته می­گردد. چنانچه ساختار سیستم تولیدی به شکل سری بوده و حداقل در یک مرحله چندین ماشین موازی وجود داشته باشد،در واقع با یک سیستم جریان کارگاهی انعطاف­پذیر مواجه هستیم که زمان­بندی این نوع سیستم­های خطی به دلیل کاربردی بودن آنها در سالهای اخیر در صنعت مورد توجه قرار گرفته می باشد.

1-2. تعریف مسأله

دربرخی از صنایع تولیدی و خدماتی سفارش­ها تحت عنوان کارها به وسیله مجموعه­ای از ماشین­ها که به صورت سری در ایستگاه­های کاری مختلف قرار گرفته­اند با توالی مشخص پردازش می­شوند. یعنی کارها مسیر یکسانی را دنبال می­کنند و ماشین­ها به صورت سری، پشت سر هم قرار دارند. وضعیت تعمیم یافته­ا­­ی از این مسائل یعنی مسأله جریان ­کارگاهی منعطف می­باشد که در هر مرحله (حداقل یکی از مراحل) حداقل دو ماشین بصورت موازی موجود می باشد. در این حالت هر یک از کار­ها بایستی به ترتیب در هر مرحله توسط یکی از ماشین­های موجود پردازش شده و به مرحله بعد برود.

بیشتر ادبیات نظریه زمان­بندی، و به همین دلیل بیشتر درک ما از مسائل زمان­بندی، مربوط به محاسبه زمان جریان کل، تعداد کارهایی که تأخیر دارند و تأخیر کل می­باشد. معیار مجموع تأخیر­ها، به گونه خاص، به یک روش استاندارد برای اندازه­گیری انطباق با تاریخ تحویل کارها تبدیل شده می باشد، با این تفاصیل عواقب کارهایی که زودتر از موعد تحویل، تکمیل می­شوند نادیده گرفته شده و تنها آن دسته از کارهایی که دیرکرد دارند، با جریمه مواجه شده­اند. اما این معیار با رشد سهم تولید بهنگام شروع به تغییر نمود، با تأکید بر این نکته که زودکرد همانند دیرکرد بایستی نامناسب در نظر گرفته گردد. در یک محیط زمان­بندی به­هنگام، کاری که زود تکمیل می گردد تا تاریخ تحویل آن کار بایستی در موجودی انبار نگه­داری گردد، در حالی که اگر یک کار پس از موعد تحویلش اتمام یابد ممکن می باشد در برآوردن نیازهای مشتری اختلال ایجاد کند. پس، یک زمان­بندی ایده­آل، زمان­بندی می باشد که در آن همه کارها دقیقاً در تاریخ­هایی که به آن­ها اختصاص داده شده اتمام یابند. البته، زمان­بندی بهنگام شامل مجموعه­ای بسیار گسترده­تر از اصولی می باشد که مرتبط با موعد­های تحویل می­باشد، اما مدل­های زمان­بندی با هزینه زودکرد و دیر نمود (E / T) به یک بعد اساسی زمان­بندی رویکرد­های JIT آدرس دهی می­شوند.

مسأله زمان­بندی جریان کارگاهی اخیراً در صنعت بطور وسیعی در محیط­های صنعتی مورد بهره گیری قرار گرفته می باشد، به همین دلیل در 50 سال اخیر به دقت مطالعه شده می باشد. مسأله مورد مطالعه در این پژوهش، مسأله زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف­پذیر در محیط­های تولید بهنگام می­باشد.در بعضی از کاربرد­های زمان­بندی مسأله جریان کارگاهی انعطاف­پذیر ماشین­ها دارای سطوح تکنولوژیکی متفاوتی هستند و لزوماً قادر به پردازش هریک از کارهای موجود در مجموعه کارها نمی­باشند. در نتیجه، هر کدام از کارها تنها بر روی زیر مجموعه­ا­ی از مجموعه ماشین­ها می­توانند پردازش شوند و اصطلاحاً پردازش کارها با دسترسی محدود به ماشین­ها[6] صورت می­پذیرد.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

مسائل زمان­بندی غالباً به محیط­های کارگاهی می­پردازند که در آن­ها زمان نصب[7] ماشین نادیده گرفته می­گردد و یا به عنوان بخشی از زمان پردازش کارها تلقی می­گردد. این نوع محیط­های کارگاهی با این فرض مدل­سازی می­شوند که زمان­های نصب در مقایسه با زمان­های پردازش کوچک هستند، پس می­توان آن­ها را صرف نظر کرد و یا اینکه زمان­های نصب مستقل از توالی پردازش کارها بر روی ماشین­ها هستند، در نتیجه می­توان آن­ها را به زمان­های پردازش اضافه نمود. با این تفاصیل، در بسیاری از محیط­های صنعتی یک زمان نصب وابسته به توالی[8] هنگام تعویض کارها بر روی ماشین­ها به وقوع می­پیوندد[6]. در این شرایط، زمان نصب به عنوان بخشی مجزا از زمان پردازش در نظر گرفته می­گردد که مقدار آن علاوه بر نوع کاری که بر روی ماشین پردازش خواهد گردید به نوع کار قبلی که بر روی آن ماشین پردازش شده نیز بستگی دارد.تلقی زمان نصب به صورت مجزا از زمان پردازش در بیشتر تکنیک­های مدیریت تولید نوظهور نظیر تولید بموقع[9]، تکنولوژی گروهی[10] و تولید سلولی[11] مورد بهره گیری قرار می­گیرد. همچنین در بعضی از مسائل ماشین­ها نیاز به زمان نصب برای پردازش کارها دارند، یعنی اگر یک کار به عنوان اولین کاری باشد که بر روی ماشین پردازش می­گردد یک زمان نصب وابسته به ماشین[12] مجزا از زمان پردازش برای آن در نظر گرفته می­گردد. تحقیقات زیادی در مورد مسأله جریان کارگاهی انعطاف­پذیر با فرض خرابی ماشین[13] خصوصاً هنگامیکه خرابی ماشین به کار انجام شده قبلی روی ماشین بستگی داشته باشد،انجام نشده می باشد[46]. در بعضی از مسائل تمام کارها در ابتدای افق زمانی (لحظه صفر) در دسترس نیستند و زمان دسترسی[14] به هرکار مستقل از کارهای دیگر می­باشد.

در این پژوهش، مسأله زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف­پذیر با در نظر گرفتن محدودیت­های دسترسی به ماشین، زمان نصب وابسته به توالی و ماشین، خرابی ماشین و زمان دسترسی به کار با هدف کمینه­سازی زمان­های زودکرد و دیرکرد وزنی مطالعه می­گردد. یک مدل برنامه­ریزی عدد صحیح برای این مسأله پیشنهاد می­گردد. همچنین چندین روش فرابتکاری[15] برای حل آن ارائه می­گردد.

1-3. اهداف پژوهش

هدف ازاجرای این پژوهش طراحی یک مدل ریاضی وحل آن با الگوریتم­های ابتکاری و فرا ابتکاری برای مسأله جریان کارگاهی منعطف با محدودیت و توابع هدف کمینه­سازی دیرکردها و زودکردهای وزنی و کمینه­سازی هزینه بیکاری ماشین­ها می­باشد، به علاوه چندین الگوریتم فراابتکاری به مقصود حل این مدل در مقیاس کاربردی طراحی می­گردد.

1-4. مفروضات مسأله

مفروضات زیر در ارائه مدل مسأله در نظر گرفته می­گردد:

  • کارها با در نظر داشتن زمان دسترسی خود در دسترس قرار می گیرند و لزوماً در مبدأ زمان ( لحظه صفر ) برای پردازش آماده نیستند.
  • کارها با توجه زمان آماده سازی خود آماده می شوند و لزوماً در مبدأ زمان ( لحظه صفر ) برای پردازش آماده نیستند.
  • زمان نصب هر کدام از کارها وابسته به توالی آنها بر روی ماشین هاست.
  • هر ماشین در هر لحظه حداکثر می تواند یک کار را پردازش کند.
  • هر کار در هر لحظه حداکثر می تواند بر روی یک ماشین پردازش گردد.
  • ماشین ها به گونه پیوسته در دسترس نیستند.
  • برش کار به این مفهوم که پردازش یک کار قبل از پایان زمان پردازش آن قطع گردد ودر زمان­های بعدی بر روی ماشین­های دیگر پردازش آن ادامه یابد، مجاز نمی باشد.

1-5. جنبه های نوآوری پژوهش

پژوهش موجود از دو جنبه صورت مسأله و روش حل نسبت به تحقیقات پیش دارای نوآوری می­باشد. در این پژوهش یک مدل ریاضی جدید برای مسأله زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف­پذیر با در نظر گرفتن محدودیت­های دسترسی به ماشین، زمان نصب وابسته به توالی وماشین، خرابی ماشین و زمان دسترسی به کارها ارائه شده می باشد. همچنین دو رویکرد با بهره گیری الگوریتم­های ژنتیک[16]و رقابت استعماری[17] برای حل مسأله ارائه شده­می باشد.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

1-6. محتویات پژوهش

مطالب ارائه شده دراین پژوهش در پنج فصل سازماندهی می­گردد: مقدمه و کلیات پژوهش در فصل اول ارائه شده­می باشد. در فصل دوم به مرور ادبیات پژوهش زمان­بندی جریان کارگاهی منعطف پرداخته می­گردد. در فصل سوم مدل ریاضی پیشنهادی تشریح و اعتبار سنجی می­گردد. فصل چهارم شامل معرفی الگوریتم­ها و رویکردهای پیشنهادی این پژوهش به همراه نتایج محاسباتی مربوط به آن می­باشد و نهایتاً، فصل پایانی پژوهش شامل نتیجه­گیری و پیشنهادات تحقیقات آتی می­باشد.

***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه : 98

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان