پایان نامه زمانبندی بهنگام روی ماشین های موازی مستقل

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد مهندسی صنایع

عنوان : زمانبندی بهنگام روی ماشین های موازی مستقل

دانشگاه علوم و فنون مازندران

دانشکده مهندسی صنایع

 پایان نامه کارشناسی ارشد

عنوان

زمانبندی بهنگام روی ماشین های موازی مستقل با توجه به اثر استهلاک و فعالیت های نگهداری و تعمیرات  

استاد راهنما

دکتر نیکبخش جوادیان

استاد مشاور

دکتر جواد رضائیان

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

نگهداری ماشین در تولید اغلب برای ممانعت از شکست ماشین به منظور حفظ راندمان تولید انجام می­شود، در این پایان نامه مسئله زمانبندی بهنگام بر روی ماشین­های موازی مستقل با توجه به تاثیرات استهلاک بر زمان کار ها  و فعالیت­های نگهداری چندگانه در افق زمانبندی مورد بررسی قرار می­گیرد. یک ماشین بعد از عملیات نگهداری به شرایط اولیه خود باز می­گردد و اثر استهلاک از نو آغاز می­گردد. هدف در این مسئله پیدا کردن تعداد دفعات بهینه، بهترین زمان انجام عملیات نگهداری و توالی بهینه کارها روی ماشین­ها به طوری که هزینه­های مربوط به زودکرد و دیرکرد و هزینه های مربوط به تعمیرات و نگهداری حداقل گردد. برای مسئله مطرح شده یک مدل ریاضی خطی عدد صحیح ارائه می­شود و بعد از اشاره به NP-Hard بودن مسئله به ارائه روش فرا ابتکاری ژنتیک جهت حل مسئله در ابعاد موجود در واقعیت پرداخته می­شود و در نهایت نتایج بدست آمده را مورد بررسی و تحلیل قرار می­گیرد.

كلمات كليدي :

 زمانبندی بهنگام،  ماشین­های موازی مستقل، اثرات استهلاک، نگهداری و تعمیرات چندگانه

فهرست

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق 1

1-1- زمانبندی 2

1-1-1- اهمیت وضرورت زمانبندی تولید 2

1-1-2- معیارهای کارایی زمانبندی 3

1-1-3- اطلاعات مورد نیاز در زمانبندی 3

1-2- تعریف برخی از مفاهیم 7

1-3- نگهداری و تعمیرات 9

1-3-1- اهمیت نگهداری و تعمیرات و نقش آن در سازمان 10

1-3-2- سیستم ها و روش های نت 10

1-3-2-1- سیستم های غیر برنامه ای واکنشی 11

1-3-2-2-سیستم های برنامه ای 11

1-3-2-3- نت پیشگیرانه 11

1-3-2-3-1- تعمیرات منظم دوره ای 11

1-3-2-3-2- تعمیرات پیشگویانه 12

1-3-2-4- نگهداری و تعمیرات اصلاحی   12

1-3-2-5-تعمیرات اساسی 12

1-3-2-6- سیستم های نت فراگیر و جامع 13

1-3-2-6-1- تعمیرات و نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان 13

1-3-2-6-2- سیستم نگهداری و تعمیرات بهره ور فراگیر 14

1-4- نظام تولید بهنگام 15

1-5- استهلاک و زمانبندی 16

1-6- مشخصات مساله ماشین های موازی این مطالعه 18

1-7- روش حل 19

1-8- اهداف تحقیق 20

1-9- جمع بندی 20

فصل 2- ادبیات و پیشینه تحقیق 22

2-1-  مقدمه 23

2-2- مروری بر رویکرد و اصول سیستم های تولیدی JIT 26

2-3- توالی ماشین های موازی با معیار دیرکرد 29

2-3-1-حداقل کردن کل دیرکرد 29

2-3-2- حداقل کردن دیرکرد وزنی 31

2-4- توالی ماشین های موازی با معیار زودکرد و دیرکرد 32

2-5- مسائل با تمرکز بر زمان آماده سازی بین کارها   33

2-6- مسائل با تمرکز بر موعد تحویل یکسان برای کارها  34

2-6-1- موعد تحویل معلوم 35

2-6-2- موعد تحویل نا معلوم 35

2-7- مروری بر مطالعات زمانبندی با اثر استهلاک 36

2-8- روش های حل 37

2-8-1- مروری  الگوریتم های ابتکاری 37

2-8-2- مروری  الگوریتم های فرا ابتکاری 37

2-9- مروری بر کارهای انجام شده 38

فصل 3- روش تحقیق 39

3-1- مقدمه 40

3-2- مدل ریاضی پیشنهادی 41

3-2-1- اندیس­ها 41

3-2-2- پارامترهای ورودی 42

3-2-3- متغیرهای تصمیم  42

3-2-4- ساختار اصلی مدل 43

3-2-5- اعتبار سنجی مدل 46

3-3- ساختار کلی الگوریتم های تکاملی 46

3-4- الگوریتم ژنتیک 47

3-4-1- تعریف 47

3-4-2- گذری برژنتیک طبیعی 49

3-4-3- واژگان الگوریتم ژنتیک 56

3-4-4- ساختار کلی الگوریتم ژنتیک 57

3-4-5-مفاهیم کلیدی الگوریتم ژنتیک 60

3-4-6- کدینگ 60

3-4-7- ایجاد جمعیت اولیه   63

3-4-8- اعمال ژنتیک 64

3-4-8-1- عملگر جهشی 64

3-4-8-2- عملگر تقاطعی 65

3-4-8-3- عمل تحول 66

3-4-8-3-1- فضای نمونه گیری 67

3-4-8-3-2- مکانیسم نمونه گیری 68

3-4-8-3-3- احتمال انتخاب   70

3-4-9- تابع برازش 70

3-4-10 – روش اجرای الگوریتم ژنتیک 71

3-4-11- استرتتژی برخورد با محدودیت ها   73

3-4-11-1- استرتتژی اصلاح عملگرهای ژنتیک   74

3-4-11-2- استرتتژی ردی   74

3-4-11-3- استرتتژی اصلاحی 74

3-4-11-4- استرتتژی جریمه ای   75

3-4-12- انواع عملگر های تقاطعی 76

3-4-12-1- یک نقطه برش   76

3-4-12-2- دو نقطه برش   77

3-4-12-3- چند نقطه برش   77

3-4-12-4- بخش- نگاشته   78

3-4-12-5- ترتیب   79

3-4-13- عملگر های جهشی   80

3-4-13-1- جابجایی   81

3-4-13-2- وارونگی   82

3-4-13-3- جایگذاری   82

3-4-13-4- تغییر مکان   83

3-4-13-5- ابتکاری   83

3-10- ساختار الگوریتم ژنتیک پیشنهادی 84

3-10-1- ساختار کروموزوم 84

3-10-2- جمعیت اولیه 85

3-10-3- تابع برازش 86

3-10-4- عملگر تقاطع 86

3-10-5- عملگر جهش 88

3-10-6- ارزیابی فرزندان 89

3-10-7- جستجوی محلی 89

3-10-8- معیار توقف 89

3-11- جمع بندی 90

فصل 4- محاسبات و یافته های تحقیق 91

4-1- مقدمه 92

4-2- تولید مساله نمونه 93

4-3- تنظیم پارامترهای الگوریتم   94

4-4- معیار های عملکرد 95

4-4-1- شاخص زمان محاسباتی 95

4-4-2- روش های اندازه گیری عملکرد الگوریتم 95

4-5- جمع بندی 101

فصل 5- نتیجه گیری و پیشنهادات آتی 102

5-1- نتیجه گیری 103

5-2- پیشنهادات آتی 104

       فهرست منابع و مراجع 105

زمانبندي

زمان، همواره يك محدوديت مهم و اساسي بوده است. انسان ها سعي مي كنند فعاليت هايشان را به گونه اي زمانبندي كنند كه بتوانند كارهايشان را در زمان دسترس انجام دهند. به طور كلي زمانبندي، عمل تعيين توالي ياترتيب فعاليت ها براي ارضاي نیازمندي ها و نيل به اهداف مشخص با توجه به محدوديت هاي موجود است. به صورت دقيق تر زمانبندي را مي توان تخصيص منابع در طول زمان براي اجراي مجموعه اي از وظايف تعريف كرد. اين تعريف نسبتاً كلي، دو مفهوم مختلف را در پي دارد. اول اين كه زمانبندي نوعي تصميم گيري است كه در جريان آن برنامه زماني را تعيين مي كنند كه پيامدهاي آن را مي توان در تصميم گيري هاي ديگر نيز استفاده كرد. از طرف ديگر، زمانبندي مبحثي نظري است كه مجموعه اي از اصول، مدل ها، روش ها و نتايج منطقي را در بر مي گيرد.

1-1-1- اهميت و ضرورت زمانبندي توليد

با ادامه فرايند صنعتي شدن جهان، منابع بيشتري حالت بحراني به خود مي گيرند. امروزه ماشين آلات، نيروي انساني و تسهيلات به عنوان منابع بحراني در توليد و فعاليت هاي خدماتي در نظر گرفته مي شوند. زمانبندي اين منابع منجر به ارتقاء كارايي، بهره وري و در نهايت، سودآوي مي شود. فعاليت هاي زمانبندي مي تواند گستره ي وسيعي از فعاليت ها را در برگيرند. كه از آن جمله كار با كاغذ و مداد، نرم افزارهاي صفحه گسترده، ترسيم نمودارها و دياگرام ها تا كار با الگوريتم ها و نظريه هاي پيچيده را مي توان نام برد.

زمانبندي، مشخص مي كند چه موقع زمان پردازش هر كار روي هر يك از ماشين هايي كه آن كار در فرآيند توليد خود به آن نياز دارند، آغاز مي شود. به علاوه، اين برنامه زمان پايان هر كار را روي هر ماشين تعيين مي كند. بنابراين نتيجه فرآيند زمانبندي، يك جدول زماني براي كارها و ماشين هاست. زمان شروع اولين فرايند هر كار بايد بزرگتر يا مساوي زمان ورود آن كار به كارگاه باشد. از طرف ديگر در صورتي كه براي محصولي، موعد تحويل در نظر گرفته شده است، زمان پايان آخرين فرايند آن محصول حتي الامكان نبايد از اين زمان تجاوز كند. زمانبندي توليد را مي توان به صورت تعيين توالي زماني و تخصيص سفارشات مشتريان به منابع موجود توليد (اعم از پرسنل، ماشين آلات، ابزار و غيره) به منظور انجام مجموعه اي از عمليات مربوطه تعريف كرد.

1-1-2- معيارهاي كارايي زمانبندي

 معمولاً زمانبندي با توجه به اهدافي نظير دستيابي به موعدهاي تعهد شده، كمينه سازي زمان كار در جريان ساخت و موجودي كار در جريان ساخت، بيشينه سازي خروجي و بهره برداري بيشتر از مراكز كاري انجام مي شود. قابل ذكر است كه ممكن است اين اهداف با يكديگر در تناقض باشند. لذا در مسائل زمانبندي ممكن است به لحاظ تكنيكي مشكلاتي رخ دهد.

1-1-3- اطلاعات مورد نياز در زمانبندي

 براي توسعه يك برنامه زمانبندي، بايد پردازش هر كار روي هر ماشين را بدانيم. برا ي محاسبه پردازش يك كار، بايد عوامل مربوط به ماشين از قبيل زمان راه اندازي، زمان پردازش واحد محصول، سرعت ماشين و عوامل كيفي به همراه تعداد يا مقدار محصول توليدي را در نظر بگيرم. براي پياده سازي الگوريتم ها با قواعد زمانبندي در يك كارخانه به اطلاعات مختلفي نياز است. اين اطلاعات، ممكن است شامل برنامه كاري اپراتورها، ماشين آلات و مشخصات آنها، اطلاعات تعميرات و نگهداري، ميزان پيشرفت كارهاي زمانبندي شده اي كه در حال حاضر در حال پردازش هستند و وضعيت فعلي ماشين ها از لحاظ دسترسي (به عنوان مثال : مشغول، بيكار، خراب و نيازمند تعمير) باشد. از طرفي به اطلاعاتي در مورد مشتريان از قبيل نام مشتريان، محصول و مقدار سفاش و تاريخ تحويل مقرر نيز نياز داريم از نظر مديريت، هر يك از سفارشات، اولويتي براي انجام دارد كه اين اولويت را مي توان به صورت كمي يا به صورت كيفي در قالب وزن هر سفارش بيان كرد. اطلاعات مربوط به برنامه ريزي نيازمندي هاي مواد مي تواند در تعيين زودترين زمان شروع پردازش هركار مورد استفاده قرار گيرد.

در عمل برنامه هاي زمانبندي با استفاده از الگوريتم ها و يا روش هاي قاعده مند ايجاد مي شوند. الگوريتم هاي زمانبندي برنامه ها را باهدف بهينه سازي يك يا چند معيار مانند حداقل سازي انحراف از موعد تحويل، حداقل سازي هزينه دير كرد و… توليد مي كنند روش هاي قاعده مند سعي در يافتن يك برنامه زماني شدني در محيط عملياتي توليد دارند.

اطلاعات برنامه زمانبندي، به اشكال مختلفي نمايش داده مي شوند. نمودار گانت كه اولين بار توسط هنري گانت در اواخر قرن نوزدهم معرفي و برنامه زمانبندي مورد استفاده قرار گرفت، همچنان يكي از رايج ترين ابزارهاي نمايش اطلاعات برنامه زمانبندي است.

بر این اساس مسائل زمانبندی را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود.

  • کارگاه تک ماشین[1] : فقط یک ماشین در دسترس بوده و هر کار فقط به یک عملیات نیاز دارد.
  • کارگاه جریان کاری یا کارگاه جریان کاری مرتب[2] : تعداد g ماشین متوالی وجود دارد و هر کار می بایست روی هر ماشین با همان توالی (یک مسیر تولید) پردازش شود.
  • کار کارگاهی: هر کار به چند عملیات نیاز دارد. جمعا به تعداد g ماشین متوالی وجود دارد و هر کار مسیر تولید خاص خود را دارد.
  • کارگاه عمومی[3] : هر کار به چند عملیات نیاز دارد. جمعا به تعداد g ماشین وجود دارد، اما الگوی جریان معین نیست. به عبارت دیگر در انجام یک کار ممکن است از یک ماشین چندبار استفاده شود.
  • ماشین های موازی[4]: هر کار تک عملیاتی بوده و در هر مرحله چندین ماشین برای انجام فرایند در دسترس است. در این حالت ماشین ها می توانند یکسان (I)، یکنواخت (U)، و یا نا مرتبط (R) باشند.
  • کارگاه جریان کاری مختلط: این حالت تعمیم یافته حالت محیط کارگاه جریان کاری و ماشین های موازی است. در اینجا g کارگاه متوالی وجود دارد که در مرحله t آن به تعداد mt ماشین بطور موازی کار می کنند. در هر کارگاه، یک کار حداکثر روی یک ماشین می تواند انجام شود.
  • کار کارگاهی با ماشین های دوتایی[5] (کارگاهی منعطف): این حالت تعمیم یافته محیط کار کارگاهی و ماشین های موازی است. در اینجا g کارگاه وجود دارد که mtماشین موازی در کارگاه t کار می کنند. در هر کارگاه، یک کار حداکثر روی یک ماشین می تواند پردازش شود.
  • کارگاه جریان کاري مونتاژ دو مرحلهای: این محیط، حالت خاصی از کارگاه جریان کاري مختلط میباشد که در آن است و تعداد ماشینها در مرحلۀ اول برابرm و در مرحلۀ دوم (مرحلۀ مونتاژ) برابر یک میباشد.

شکل 1-1. دسته بندی مسائل زمانبندی بر اساس مسیر تولید]1[

در شکل(1-1) رابطه بین محیط هاي مختلف نشان داده شده است. در این نمودار هر کمان ازP1 به P2 ،بدین معنی است که P2 حالت خاصی از P1 است و یا به عبارت دیگر P1 شکل تعمیم یافته P2 است

از طرفي ديگر، سيستم هاي توليدي در دنياي واقعي با پديده هاي تصادفي بسياري روبرو هستند كه موجب قطع با شكست سيستم مي گردد. اين رويدادها به عنوان رويدادهاي زمان واقعي شناخته مي شوند. اين رويداد را مي توان بر اساس محيط زمانبندي به دو گروه زير تقسيم نمود :

* رويدادهاي زمان واقعي مرتبط با منابع

اين رويدادها در ارتباط با منابع سيستم از جمله خرابي ماشين، تعميرات و نگهداري، بيماري اپراتور، تاخير در ورود يا كمبود مواد، خرابي ابزار، محدوديت در بارگذاري ماشين، خرابي مواد و غيره هستند.

* رويدادهاي زمان واقعي مرتبط با كار

اين رويدادها در ارتباط با كارهاي ورودي به سيستم از جمله تغيير در موعد تحويل، تغيير در زمان پردازش، تغيير در اولويت كار، زمان ورود تصادفي غير صفر و غيره مي باشند.

1-2- تعريف برخي از مفاهيم اوليه

زمان پردازش هر عمليات[6] (Ptij)

زمان انجام عمليات براي كار i روي ماشين j در مرحله t را نشان مي دهد در حالتي كه زمان پردازش عمليات مستقل از ماشين هاي موجود در يك مرحله باشد و يا عمليات فقط به روي يك ماشين انجام شود، نماد j حذف مي شود.

زمان دسترسي به كار[7] (ri)

زماني است كه يك كار وارد كارگاه شده و آماده دريافت سرويس هاي لازم از ماشين هاي توليدي است.اين زمان زودترين زماني است كه مي توان عمليات پردازش را به روي يك كار آغاز نمود.

موعد تحویل (di)

زماني است كه توليد كننده متعهد به تحويل كار به مشتري نهايي است تحويل كار به مشتري پس از موعد تحويل امكان پذير است ولي توليد كننده بايستي جريمه اي را بابت دير كرد بپردازد.

زمان تكميل كار (Ci)

زماني است كه آخرين پردازش مورد نياز براي تكميل كار i به اتمام مي رسد. پس از اين مرحله، محصول نهايي آماده ي تحويل به مشتري است.

مدت جريان ساخت (Fi)

مدت زماني است كه كار i در سيستم قرار دارد. مدت جريان ساخت كار i از رابطه   Fi=C- ri i به دست مي آيد.

تاخير (Li)

فاصله زماني بين تكميل يك كار و موعد تحويل آن را تاخير مي نامند. در صورتي كه زمان تكميل كاري قبل از موعد تحويل آن باشد. مقدار تاخير آن كار، منفي و در صورتي كه كاري بعد از موعد تحويل آن تكميل شود، تاخير آن كار، مثبت خواهد بود. تاخير كار i از رابطه Li = Ci – di محاسبه مي شود كه در اين رابطه Ci زمان تكميل كار i و di مدت زمان تحويل كار i مي باشد.

دير كرد (Ti)

دير كرد كار i از رابطه Ti = max { 0 , Ci –di } به دست مي آيد به اين ترتيب كه اگر كار i بعد از موعد تحويل آن تحويل شود، دير كرد، تاخير كار يا همان Li مي باشد و در غير اين صورت ديركرد را صفر در نظر مي گيرند.

زودكرد (Ei)

زودكرد كار i از رابطه Ei= max { 0 , di– Ci } به دست مي آيد. به اين ترتيب كه اگر كار i قبل از موعد تحويل آن تحويل شود، زود كرد، برابر با مقدار di– Ci در غير اينصورت زودكرد را صفر در نظر مي گيرند.

1-3- نگهداری و تعمیرات

 از دهه 1930 ميلادي به بعد تحولات اساسي در امور نت و مديریت آن به ‌وجود آمده است. هر چند كه تا پيش از  جنگ جهاني دوم به‌دليل استفاده از تجهيزات و ماشين‌آلات ساده و ابتدايي نيازي به استفاده از روش‌ها و سيستم‌هاي مدون نگهداري و تعميرات نبود و عمليات نت عمدتاً به يك سري سرويس‌هاي ساده چون تميزكاري، روغن‌كاري و روانكاري محدود مي‌شد، اما با گذشت زمان و در خلال جنگ جهاني دوم به دليل مقتضيات زماني و نياز به توليد انبوه جهت پوشش تقاضاي بازار و كاهش هزينه‌هاي توليد به‌ازاي واحد محصول، استراتژي توليد به سمت مكانيزاسيون و استفاده از ماشين‌آلات و تجهيزات پيچيده متمايل گرديد. افزايش سطح مكانيزاسيون و بكارگيري روش‌هاي توليد انبوه، ماشين‌آلات و تجهيزاتي به مراتب پيچيده‌تر،‌ متنوع‌تر و گران‌تر را مي‌طلبيد. بنابراين افزايش عمر ماشين‌آلات به عنوان يك سرمايه و دارايي با ارزش اهميت بسياري پيدا كرد. بعلاوه با توسعه سيستم‌هاي توليد انبوه، افزايش قابليت اطمينان دستگاه ها جهت جلوگيري از توقف توليد نيز دغدغه جديدي در سازمان‌ها و صنايع توليدي به نظر مي‌آمد. در اين برهه جهت كنترل و مديريت هزينه ‌هاي تعميراتي تجهيزات و نيز يافتن راه ‌هايي جهت افزايش عمر مفيد آنها و جلوگيري از توقفات توليد ناشي از خرابي تجهيزات و حذف اثرات سوء آن، سيستم‌هاي نت مدون پا به عرصه گذاشتند و رفته رفته تكنيك‌ها، روش‌ها و سيستم‌هاي جامع‌تر با كارايي و اهداف متعالي‌تر ايجاد گرديدند.]2[از نیمه ی دوم قرن حاضر ، به علت بالا رفتن سطح دانش و تکنولوژی، پیچیدگی طرح و حرکات ماشین آلات، هزینه ی سنگینی که در اثر رکود های احتمالی و غیر منتظره به  سیستم صنعتی تحمیل می شد و لزوم آمادگی و در دسترس بودن آنها در مواقعی که مورد نیازاست، اهمیت نگهداری و تعمیرات  چندین برابر شد. توجه به نت، محدود به خطوط تولید نشده و در بسیاری از صنایع  مانند هواپیما سازی و نیروگاه های هسته ای که وقوع خرابی، خسارت های جانی و زیست محیطی فراوان به دنبال دارد، اهمیت زیادی دارد.

تعداد صفحه :121

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید