فهرست مطالب

   عنوان                                                                                        شماره صفحه

فصل اول کلیات تحقیق

1-1- مقدمه 2

1-2- بیان مساله 3

1-3- هدف انجام تحقیق. 5

1-4- ضرورت انجام تحقیق. 5

1-5- ساختار تحقیق. 6

فصل دوم مرور ادبیات

2-1- مقدمه 8

2-2- تکنولوژی گروهی. 9

2-2-1- کاربرد کدگذاری در تکنولوژی گروهی‌ 10

2-2-2- نتایج‌ انعطاف‌پذیری‌ 11

2-3- تولید سلولی. 16

2-3-1- مزایا و معایب تولید سلولی.. 24

2-4- زمانبندی. 34

2-4-1- مدل‌های زمانبندی.. 39

2-5- بر مسائل تولید سلولی با رویکردهای تشکیل سلول، چیدمان سلول و زمانبندی گروهی  43

فصل سوم روش تحقیق

3-1- مقدمه 53

3-2- مفروضات.. 54

3-3- نمادهای مدل. 55

3-3-1- اندیس­ها 55

3-3-2- پارامترهای ورودی.. 56

3-3-3- پارامترهای خروجی.. 56

3-3-4- متغیرهای تصمیم­گیری.. 57

3-4- مدل ریاضی. 57

4-4- تشریح مدل. 57

3-2- روش حل با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک.. 61

3-2-1- آشنایی با الگوریتم ژنتیک… 61

3-2-1-1- مقدمه. 61

3-2-1-2- زمینه های بیولوژیکی.. 63

3-2-1-3- فضای جستجو. 64

3-2-1-4- مسائل NP. 65

3-2-1-5- مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیك… 67

3-2-1-5-1- اصول پایه. 67

3-2-1-5-2- شمای كلی الگوریتم ژنتیك… 67

3-2-1-5-3- کد کردن. 69

3-2-1-5-4- روش های کدینگ… 70

3-2-1-5-5- کروموزوم. 73

3-2-1-5-6- جمعیت… 73

3-2-1-5-7- مقدار برازندگی.. 74

3-2-1-5-8- عملگر تقاطع.. 75

3-2-1-5-9- عملگر جهش…. 77

3-2-1-5-10- روش های انتخاب… 77

3-2-1-6- ارائه الگوریتم پیشنهادی. 80

3-2-1-7- نمایش کروموزوم. 80

3-2-1-8- ایجاد جمعیت اولیه. 82

3-2-1-9- تابع برازندگی.. 82

3-2-1-10- انتخاب… 83

3-2-1-11- تقاطع.. 83

3-2-1-12- جهش…. 86

3-2-1-13- معیار توقف… 86

فصل چهارم محاسبات و تحلیل نتایج

4-1- مقدمه 88

4-2- اعتبارسنجی و ارائه مثال عددی. 88

4-3- نتایج محاسباتی و تحلیل آنها 93

فصل پنجم نتیجه ­گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه ­گیری. 100

5-2- پیشنهادات برای تحقیقات آتی. 100

پیوست

کد الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب… 103

منابع و مراجع. 109

فهرست جداول

   عنوان                                                                                        شماره صفحه

جدول ‏2‑‏1. مزایای CM بعد از دو ماه عملیات [31] 28

جدول ‏2‑2. منفعت­های گزارش شده از تولید سلولی در [15] 30

جدول ‏2‑‏3. بهبودهای عملکرد گزارش شده در [13] 31

جدول ‏2‑‏4. خلاصه­ای از مرور ادبیات… 49

جدول ‏3‑‏1. نمایش جواب مساله توسط کروموزوم. 80

جدول ‏3‑‏2. مثالی از تقاطع مورد استفاده 85

جدول ‏4‑‏1. اطلاعات اولیه مثال. 90

جدول ‏4‑2. مقایسه زمانی بین حل با لینگو و حل با الگوریتم GA.. 94

فهرست شکل­ها

   عنوان                                                                                        شماره صفحه

شکل ‏2‑1. محیط تولیدی تولید کارگاهی [9] 18

شکل ‏2‑2. خط تولیدی خط جریان [9] 19

شکل ‏2‑3. سیستم تولید سلولی [9] 22

شکل 2‑‏4. چیدمان سلولی پایه الف) چیدمان خطی تک ردیفی ب) چیدمان خطی دو ردیفی.. 50

شکل ‏3‑‏1. چیدمان سلول­ها و ماشین­ها 54

شکل ‏3‑‏2. نمونه ای از فضای جواب… 65

شکل ‏3‑‏3. کدینگ باینری.. 70

شکل ‏3‑‏4. کدینگ جهشی.. 71

شکل ‏3‑‏5. کدینگ ارزشی.. 71

شکل ‏3‑‏6. کدینگ درختی.. 72

شکل ‏3‑‏7. فضای کدینگ وفضای جواب… 73

شکل ‏3‑‏8. مثالی از عمل جابجایی تک نقطه­ای.. 75

شکل ‏3‑‏9. تقاطعی دو نقطه ای.. 76

شکل ‏3‑‏10. عمل تقاطعی یکنواخت… 76

شکل 3‑‏11. چرخ رولت… 78

شکل 3‑12. انتخاب تورنامنت… 79

شکل ‏4‑1. نمایی از تشکیل سلول و چیدمان سلولی مثال حل شده 92

شکل ‏4‑‏2. نمای گانت مثال حل شده 92

فصل اول

کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

تکنولوژی گروهی[1] یک فلسفه تولیدی مبتنی بر سازمان­دهی و گروه­بندی وظایف مشترک با هدف بهبود بهره­وری سیستم تولیدی است. تولید سلولی[2] یکی از مهمترین کاربردهای تکنولوژی گروهی است که سلول­های تولیدی را به طریقی تشکیل می­دهد که هر خانواده قطعات[3] در یک سلول توسط یک گروه معین از ماشین­های مربوط به آن سلول (سلول­ ماشینی[4]) پردازش شوند. تولید سلولی یک استراتژی تولیدی نوآورانه­ای می­باشد که در سیستم­های تولیدی مدرنی همچون سیستم­های تولید منعطف[5] و تولید بهنگام [6] بکار گرفته شده است. تولید سلولی با گروه­بندی، تولید و مدیریت قطعات و ماشین­هایی که مشخصه­های مشابه و نزدیک به هم دارند، می ­تواند از تولید دسته­ای به سمت تولید انبوه حرکت کند و در عین حال درجه­ بالایی از انعطاف­پذیری را همچون تولید کارگاهی حفظ نماید. از میان مزایای متعددی که سیستم تولید سلولی به همراه دارد می­توان به مواردی چون ساده­سازی جریان مواد، کاهش زمان راه­اندازی، کاهش میزان موجودی در جریان، کاهش زمان تکمیل کار، کنترل بهتر و نرخ ضایعات کمتر اشاره نمود.

تشکیل سلول[7] ، چیدمان سلول[8] و مدیریت سلول سه گام مهمی هستند که در طراحی موفق یک سیستم تولید سلولی باید در نظر گرفته شوند. تشکیل سلول شامل تعیین خانواده قطعات و سلول­های ماشینی با هدف کاهش زمان جابجایی بین­ سلولی قطعات می­باشد. طراحی یک چیدمان سلولی که شامل دو بخش است: 1) تعیین چیدمان سلول­ها در سطح کارگاه[9] و 2) مشخص کردن چیدمان ماشین­ها در هر سلول[10] ، که هر دو با هدف کاهش زمان جابجایی­ها صورت می­گیرند و در نهایت مدیریت سلول به موضوعات برنامه ­ریزی همچون زمانبندی سلولی[11] می ­پردازد. در زمانبندی سلولی، مساله­ زمانبندی خانواده­ قطعات و هر قطعه منحصربفرد مورد توجه قرار دارد. ارتباطات بین این سه تصمیم ­گیری نقش مهمی را در طراحی یک سیستم تولید سلولی بازی می­ کند.

1-2- بیان مساله

در اکثر مطالعات انجام شده در حوزه­ سیستم­های تولید سلولی، تنها برای حل یکی از سه موضوع ذکر شده (CF,CL,CS) تلاش­ هایی صورت گرفته است و برخی از تحقیقات به حل دو یا هر سه فاکتور به صورت متوالی و پی در پی پرداخته­اند. این رویکردها  راه حل­هایی را ایجاد می­ کنند که احتمالا برای یکی از این سه مساله کارایی دارند در حالیکه برای سیستم کلی رضایتبخش نیستند. این رخداد به دلیل تاثیر این سه زیر مساله بر روی یکدیگر در هنگام طراحی سیستم تولید سلولی می­باشد.

تنها مدل یکپارچه ریاضی که در آن تشکیل سلول، چیدمان سلولی و زمانبندی به طور همزمان در نظر گرفته شده است توسط وو[12] [1] ارائه شد، اما در مدل و الگوریتم حل آن­ها چیدمان سلولی به روش صحیحی مشخص نمی­ شود و سلول­ها ممکن است با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. در مدل آرکات[13] [2] علاوه بر اینکه همه­ مفروضات و مزایای مدل قبلی حفظ شد، مشکل همپوشانی سلول­ها رفع گردید و موقعیت (مختصات) ماشین­ها به طور دقیق تعیین شد.

از آنجاییکه در سیستم تولید سلولی فاکتور جابجایی بین سلولی به لحاظ زمان و هزینه از اهمیت بالایی برخوردار است [29] به واسطه آن موقعیت سلول­ها نسبت به هم و فاصله آن­ها از یکدیگر در هنگام تشکیل سلول مهم می­باشد.

در مدل پیشنهادی، ما بر آن هستیم که با طراحی مدل یکپارچه تشکیل سلول با چیدمان سلول و زمانبندی عملیات­ها در سیستم تولید سلولی با هدف حداقل کردن زمان تکمیل کارها علاوه بر توجه به عدم همپوشانی سلول­ها و مشخص کردن موقعیت دقیق ماشین­ها، به تعیین چیدمان بهینه خود سلول­ها به طور مستقل در مدلسازی خود بپردازیم و نحوه­ قرارگیری بهینه سلول­ها را در کنار هم، مشخص نماییم. در این مدل چیدمان سلول­ها را به صورت خطی دو ردیفی در نظر گرفته­ایم چراکه این چیدمان به دلیل انعطاف­پذیری که برای کار کردن با تجهیزات جابجایی مواد[14] [3] دارد و همچنین کاهش زمان جابجایی بین سلولی[15] به دلیل نزدیکی سلول­ها [4]، چیدمانی مناسب است. در نهایت برای حل مدل از الگوریتم ژنتیک استفاده نموده­ایم.

[1] Group Technology (GT)

[2] Cellular Manufacturing (CM)

[3] Part Family (PF)

[4] Machine cell

[5] Flexible Manufacturing System (FMS)

[6] Just-in-time (JIT)

[7] Cell Formation (CF)

[8] Cell Layout (CL)

[9] Intercell Layout