پروژه مدلسازی و حل مسئله زمانبندی جریان کارگاهی با زمانهای تنظیم وابسته به توالی

جزوه مدلسازی و حل مسئله زمانبندی جریان کارگاهی با زمانهای تنظیم وابسته به توالی در قالب ورد با قابلیت ویرایش در ۹۵ صفحه
 
بخشی از متن فایل
ص ۱۲.۱۳.۱۴
محدوده تحقیق و اهداف آن
سلولهای تولیدی^۱ معمولا شامل یک گروه از ماشین آلات که به تولید محدوده مشخصی از خانواده ها^۲ تخصیص داده شده اند می باشد. یک خانواده یک مجموعه اقلام^۳ است که نیازمندی مشترکی به لحاظ ابزار و توالی های عملیاتی دارند. در این محیط، تولید سلولی نیازمند سه فعالیت برنامه ریزی، قبل از تولید واقعی است. نخست گروهبندی ماشین آلات در سلولهای تولیدی مختلف (فرم دهی سلولها^۴). دوم، اقلام باید به ماشین آلات مشخص در سلولهای تولیدی، تخصیص داده شوند (بار دادن به ماشین آلات^۵). سوم، اقلام باید در هر سلول تولیدی زمانبندی شوند [۵ و ۶]. اغلب چنین مسائل زمانبندی شامل سلولهای تولیدی چندتایی و احتمالا پیچیده است. بنابراین تلاشهایی در جهت توسعه مفهوم زمانبندی جهت یک سلول تولیدی در یک زمان صورت گرفته است. این بخش از تحقیق به مسئله زمانبندی چند سفارش^۱ دریافتی از چند مشتری در فضای جریان کارگاهی جایگشتی^۲ با فرض آنکه فعالیتهای مرتبط با فرم دهی و بار دادن انجام گرفته، می پردازد. هر سفارش می تواند به عنوان یک خانواده و هر کار به عنوان یک قلم در نظر گرفته شود. البته یک تفاوت عمده وجود دارد و آن این است که همه سفارشات به ابزار و توالی های عملیاتی یکسانی نیاز دارند.
در فرم دهی و باردادن سلولهای تولیدی، اقلام خانواده بر اساس توالی های عملیاتی به سلولها تخصیص می یابد. بنابراین جریان مواد و زمانبندی، حتی چنانچه اقلام تولیدی نیازمند ابزار متفاوتی جهت تنظیمات باشند، ساده می شود. در این فرآیند ممکن است هر خانواده نیازمند ماشین آلات مشابهی باشد و مسلما اقلام با ترتیب مشخصی بر روی ماشین آلات پردازش می شوند. این سلولهای تولیدی سلول تولیدی جریان کارگاهی خالص نام دارند و مشخص کننده جریان کارگاهی معمول می باشند. این شرایط در زمان وجود چندین خانواده با نیازمندی های متفاوت صادق نخواهد بود [۵]. معمولا یک هزینه تنظیم عمده جهت تغییر پردازش از کارها در یک سفارش به سفارش دیگر نیاز است.
یکی از شناخته شده ترین مسائل زمانبندی مسئله زمانبندی جریان کارگاهی است. این مسئله برای بیش از پنجاه سال در میان محققین جایگاه ویژه ای را برای خود باز کرده است. در این مسئله m مرحله بصورت سری وجود دارد که در هر مرحله یک ماشین  یا بیشتر وجود دارد. n کار باید بر روی m ماشین پردازش شوند. هر کار بر روی هر ماشین، یک زمان پردازش مثبت دارد. در جریان کارگاهی، همه کارها با یک ترتیب بر روی ماشین آلات پردازش می شوند. زمان پردازش هر کار در هر مرحله می تواند متفاوت باشد. در این شرایط برای هرماشین n! توالی از کارها وجود خواهد داشت و در کل برای مسئله (n!)^m توالی ممکن خواهیم داشت. یک ساده سازی در این ارتباط، حفظ ترتیب پردازش کارها از ماشین ۱ تا ماشین m است. این بدان معنی است که کارها با یک ترتیب بر روی همه ماشین آلات پردازش شوند. چنین مسئله ای تحت عنوان مسئله جریان کارگاهی جایگشتی شناخته می شود. در این حالت به اندازه n! توالی برای کارها وجود خواهد داشت که با این شرایط مسئله تحت عنوان مسئله کاملا سخت شناخته می شود [۵].
از جمله صنایعی که مسائل زمانبندی جریان کارگاهی جایگشتی بصورت کاملا برجسته و حیاتی مطرح می باشد، صنعت نساجی، کابل و رنگ است. در این تحقیق سعی بر آن بوده است تا با ایده گرفتن از چنین صنایعی در دنیای واقعی، تعریف متفاوتی از مسئله زمانبندی بر اساس ماهیت این صنایع در شرایط واقعی ارائه گردد. در حقیقت در این تحقیق ما یک سلول تولیدی تکی که شامل تعدادی ماشین آلات (مراحل) و تعدادی سفارش که باید بر روی ماشین آلات پردازش شوند را در نظر می گیریم. هر سفارش یک مشتری مشخص دارد و شامل تعداد مشخصی از کارهای مشابه است. کارهای هر سفارش باید از طریق سلولهای تولید، مرحله به مرحله پردازش شوند و زمانی که اولین کار یک سفارش شروع به پردازش شد، کارهای متعلق به سفارشات دیگر تا زمان پردازش آخرین کار سفارش مربوطه نمی توانند پردازش شوند. در حقیقت انقطاع سفارش در هنگام پردازش مجاز نبوده ولی چنین کاری در هنگام ارسال سفارش امکان پذیر است. بدیهی است عدم امکان انقطاع سفارش در هنگام پردازش به دلیل هزینه های تنظیم بالا، در این گروه از صنایع و به خصوص در صنعت نساجی می باشد. کارهای متعلق به یک سفارش دقیقا شبیه به یکدیگر هستند و بنابراین زمان یا هزینه تنظیمی میان دو کار از یک سفارش وجود ندارد. هر سفارش با توجه به مشتری مربوطه، زمان تحویل و هزینه تاخیر مشخص دارد و هزینه های تاخیر به ازای هر واحد از سفارش که با تاخیر ارسال می گردد و هر واحد زمانی تاخیر محاسبه می شود. به همین منظور و به جهت کاهش هزینه های تاخیر، انقطاع سفارش در هنگام ارسال برای مشتری امکان پذیر خواهد بود چراکه هر واحد از یک سفارش با تاخیر که زودتر به دست مشتری برسد هزینه تاخیر کمتری خواهد داشت. هزینه و زمان تنظیم اولین کار از هر سفارش به زمانبندی قبلی بستگی دارد. این شرایط منطبق با بسیاری از مسائل دنیای واقعی است. برای مثال در صنعت نساجی و به خصوص در فرآیند رنگرزی و ریسندگی (همه انواع الیاف مانند اکریلیک، پلی استر و A-10) تعدادی سفارش وجود دارد که تفاوت میان آنها رنگ آنهاست. هر سفارش اندازه مشخصی دارد و زمان و هزینه تنظیم کاملا وابسته به توالی است (فرآیند تمیزکاری و انجام برخی تنظیمات برای رنگ جدید بسته به رنگ قبلی است).
از سوی دیگر برخی توالی ها در تولید هزینه زیادی را تحمیل می کنند و ممکن است غیر منطقی باشند. به عنوان مثال در صنعت ریسندگی، تولید الیاف با رنگ کاملا روشن (سفید، کرم روشن) بعد از الیاف با رنگ کاملا تیره (سیاه، سورمه ای و زرشکی) هزینه تنظیم بسیار بالایی دارد (بیش از دو روز فرآیند تمیز کاری و حداقل به ازای هر ماشین یک و یا دو سبد ضایعات). عدم امکان پذیری این توالی ها بسته به حد بالای هزینه تولید است. مسلما با توجه به قیمت فروش، هر سفارش یک حد بالا جهت هزینه های تولید دارد که تولید با بیشتر از آن هزینه، غیر منطقی است. شرایط مشابهی نیز در صنعت کابل در شرایطی که رشته سیم های رنگی تولید می شوند وجود دارد. می توان مثالهای متعددی به خصوص در صنایع شیمیایی و صنایع نساجی پیدا نمود که این شرایط صادق باشد. جدای از وابستگی میان توالی ها، این عدم امکان پذیری برخی از توالی ها (بر اساس حد بالای هزینه تولید) در ادبیات موضوع کاملا نادیده گرفته شده است.