1-1- مقدمه
2 1-2- تعاریف زمانبندی
3 1-2-1- نمادها
3 1-2-2- محیط ماشینها و نوع كارگاه
4 1-2-3- مشخصههای كاری و محدودیتهای زمانبندی
5 1-2-4- معیارهای بهینهسازی
7 1-3- نظریهء زمانبندی
9 1-4- برنامه ریزی ریاضی
9 1-5- زمانبندی چند هدفه
9 1-6- الگوریتمهای فرا ابتكاری در بهینهسازی
11 1-6-1- الگوریتم ژنتیك
11 1-6-2- الگوریتم شبیهسازی تبرید
12 1-7- طراحی آزمایشات
12 1-8- مسألهء زمانبندی كارگاه باز
13 2- فصل دوم: ادبیات
15 2-1- مقدمه
16 2-2- معیارهای اندازه گیری و تابع هدف
16 2-3- مجاز نبودن بریدگی كارها
18 2-4- نگهداری و تعمیرات دورهای و محدودیت عدم دسترسی ماشینها
18 2-5- زمانهای حمل و نقل
19 2-6- زمانهای آماده سازی و جداسازی
20 2-7- روشهای حل
20 2-8- طراحی آزمایشات
22 3- فصل سوم: طرح مسأله و ارائه روشهای حل
24 3-1- مقدمه
25 3-2- فرمولبندی مسأله
25 3-2-1- فرضهای مسأله
25 3-2-2- نماد گذاری
26 3-2-2-1- اندیسها
26 3-2-2-2- پارامترها
26 3-2-2-3- متغیرهای تصمیم
26 3-2-3- مدل برنامه ریزی خطی مختلط
26 3-2-4- یک مثال
28 3-2-5- تحلیل مدل
29 3-3- الگوریتمهای فرا ابتكاری
30 3-3-1- الگوریتم ژنتیك
30 3-3-1-1- نمایش كروموزوم
30 3-3-1-2- جمعیت اولیه
30 3-3-1-3- تابع هدف
31 3-3-1-4- تابع برازندگی
31 3-3-1-5- انتخاب
31 3-3-1-6- تقاطع
31 3-3-1-7- جهش
33 3-3-1-8- معیار توقف
33 3-3-1-9- الگوریتم ژنتیک اولیه
33 3-3-1-10- الگوریتم ژنتیک موازی چند هدفه
34 3-3-2- الگوریتم شبیهسازی تبرید
35 3-3-2-1- الگوریتم شبیهسازی تبرید اولیه
35 3-3-2-2- الگوریتم شبیهسازی تبرید موازی چند هدفه
37 4- فصل چهارم: طراحی آزمایشات و ارزیابی محاسباتی
38 4-1- مقدمه
39 4-2- طراحی آزمایشات تاگوچی
39 4-2-1- تولید داده ها
40 4-2-2- تنظیم پارامترهای الگوریتم MOPGA
40 4-2-3- تنظیم پارامترهای الگوریتم MOPSA
42 4-3- ارزیابی محاسباتی
43 5- فصل پنجم: جمعبندی و مطالعات آتی
45 5-1- جمعبندی
46 5-2- مطالعات آتی
46 مراجع
48
فهرست جداول
عنوان | صفحه |
1-1- مقادیر پارامتر α | 5 |
1-2- مقادیر پارامتر β | 7 |
1-3- مقادیر پارامتر γ | 8 |
3-1- تعداد متغیرها | 29 |
3-2- تعداد محدودیتها | 29 |
3-3- تعداد متغیرها و محدودیتها مطابق با مدل MOMILP | 29 |
4-1 فاكتورهای الگوریتم MOPGA و سطوح آنها | 41 |
4-2- آزمایشات مربوط به آرایهء L9 در الگوریتم MOPGA | 41 |
4-3- جدول تحلیل واریانس كسر S/N مربوط به فاكتورهای الگوریتم MOPGA | 42 |
4-4- فاكتورهای الگوریتم MOPSA و سطوح آنها | 42 |
4-5- آزمایشات مربوط به آرایهء L4 در الگوریتم MOPSA | 42 |
4-6- جدول تحلیل واریانس كسر S/N مربوط به فاكتورهای الگوریتم MOPSA | 43 |
4-7- عملكرد مدل MOMILP و الگوریتمهای GA و SA اولیه در برخورد با مسألههای با ابعاد كوچك | 44 |
4-8- میانگین RPD برای الگوریتمهای MOPGA و MOPSA در حل مسألههای با ابعاد بزرگ | 44 |
فهرست شكلها
عنوان | صفحه |
1-1- رابطهء جایگزینی بین دو هدف و | 10 |
3-1- توالی كارها روی یک ماشین j | 25 |
3-2- نمودار گانت مربوط به حل بهینهء مثال | 28 |
3-3- نحوهء تقسیم بندی جمعیت و عملكرد موازی زیر-جمعیتها | 34 |
3-4- جستجوی همسایگی الگوریتم شبیهسازی تبرید | 36 |
3-5- قدمهای الگوریتم شبیهسازی تبرید اولیه | 36 |
4-1- نمودار كسر S/N مربوط به RPD در فاكتورهای الگوریتم MOPGA | 41 |
4-2- نمودار كسر S/N مربوط به RPD در فاكتورهای الگوریتم MOPSA | 43 |
چكیده
در این تحقیق یک مدل برنامه ریزی ریاضی دو هدفهء خطی آمیخته برای مسأله زمانبندی كارگاه باز با در نظر گرفتن نگهداری و تعمیرات دورهای ارائه می شود. فعالیت نگهداری و تعمیرات در زمانهای از پیش تعیین شدهای روی ماشینآلات تولیدی صورت میگیرد كه موجب توقف آنها میگردد. این توقفات در زمانهای مختلفی روی ماشینآلات اتفاق میافتد و طول مدت آن برای ماشینهای مختلف متفاوت است. از دیگر موارد درنظرگرفته شده در مدل مذكور زمانهای حمل و نقل و جابجایی بین ماشینها است. زمان جابجایی در یک مسیرِ ثابت از كالایی به كالای دیگر متفاوت است. همچنین ماتریس حمل و نقل كارها بین ایستگاههای كاری مختلف نامتقارن درنظر گرفته شدهاست. “طولانیترین زمان تكمیل كارها” و “مجموع تأخیرهای بوجود آمده” بعنوان توابع هدفِ همزمان كمینه میشوند. پس از بررسی پیچیدگی مدل برنامه ریزی ریاضی ارائه شده، الگوریتمهای فرا ابتكاری شامل الگوریتم ژنتیک موازی چند هدفه و الگوریتم شبیهسازی تبرید موازی چند هدفه جهت حل مسائل با ابعاد بزرگ طراحی میشوند. جهت ارزیابی عملكرد مدل ریاضی و الگوریتمهای طراحی شده مسألههایی با ابعاد كوچك و بزرگ بصورت تصادفی تولید میشوند. همچنین روش طراحی آزمایشات تاگوچی جهت تنظیم پارامترهای الگوریتمها و پایا نمودن آنها بكار گرفته می شود.
مقدمه
از مهمترین شرطهای ارتقای وضعیت فعلی در هر سازمان میتوان به استفادهء مناسب از سرمایهها و جلوگیری از هدر رفت آنها اشاره كرد. منظور از ” استفادهء مناسب ” در اینجا مفهومِ واژهء كارایی[1] یعنی سرعت عمل در استفاده از ظرفیت است كه بدون داشتن برنامهء از پیش تعیین شده ممكن نیست. افزون بر آن، هرچه دقت در برنامه بیشتر و مطالعه مكفیتر باشد سرعت عمل بیشتر شده و توان رقابتی بالاتر میرود. وقتی صحبت از سرمایه های یک سازمان به میان می آید ممكن است ذهنها به سمت سرمایه های فیزیكی مثل ماشینآلات و دستگاههای گرانقیمت منحرف شود. حال آنكه، مفهوم مورد انتظار ما بطور خاص “زمان” است. استفادهء مناسب از زمان بعنوان یک سرمایه و جلوگیری از هدر رفت آن از جمله ابزارهای مهم مدیرانِ سازمانها در عرصه های رقابتی است. زمان را میتوان منبعی دانست كه باید بطور صحیح تقسیم بندی و مدیریت شده و با برنامهء خاص به فعالیتها تخصیص داده شود و این همان چیزیست كه به آن زمانبندی[2] اطلاق می شود.
زمانبندی شامل تخصیص[3] منابع محدود به فعالیتهاست با هدف بهینهسازی یک یا چند معیار اندازه گیری[4] [1]. از طرفی، ماهیت برخی منابع همچون ماشینآلات و نیروی انسانی بگونهای است كه قادر به انجام همزمان بیش از یک فعالیت نیستند. بنابراین، تعریف دیگری برای زمانبندی به این شرح ارائه می شود: زمانبندی، یافتن توالی[5] مناسب انجام فعالیتها توسط ماشینها و یا نیروی انسانی است بنحوی كه یک یا چند معیار اندازه گیری بهینه شوند. برای تحلیل سیستم زمانبندیِ تولیدِ جاری و یافتن راههای بهبود آن، آگاهی از روشهای زمانبندی تولید بسیار مهم است. دو مسألهء كلیدی در زمانبندیِ تولید اولویت و ظرفیت هستند [2]. بعبارت دیگر، “چه كاری باید ابتدا انجام شود؟” و “چه كسی باید آن را انجام دهد؟” وایت [2] زمانبندی را اینگونه تعریف میكند: “تعیین زمان برای انجام یک فعالیت”. او همچنین، در یک شركت تولیدی زمانبندیِ تفصیلی[6] در سطح یک كارگاه را درنظر میگیرد. یعنی، زمانبندی كه در آن زمان شروع و پایان هر عملیات معلوم است. كوكس و همكاران [3] زمانبندی تفصیلی را اینگونه تعریف میكنند: “تخصیص واقعی زمان شروع و یا پایان فعالیتها یا گروهی از فعالیتها بنحوی كه سفارش تولید در موعد مقرر تكمیل شود.” آنها همچنین از زمانبندی عملیات[7]، زمانبندی سفارش[8] و زمانبندی كارگاه[9] بطور معادل یاد میكنند.
تعابیر متنوعی از تعریفهای ارائه شده برای زمانبندی در محیط های مختلف قابل تصور است. بعنوان مثال، منابع میتوانند ماشینها در یک كارگاه، پردازنده و حافظه در یک سیستم كامپیوتری، باندهای فرود در یک فرودگاه، تعمیركاران در یک تعمیرگاه خودرو و غیره باشند. همچنین، فعالیتها میتوانند شامل عملیات مختلف در یک فرایند ساخت، اجرای یک برنامهء كامپیوتری، نشستن و برخاستن هواپیماها در فرودگاه، تعمیر خودروهای تعمیرگاه و مواردی از این دست باشند.
مطالعه بر روی زمانبندی به دههء 1950 برمیگردد كه محققان در پژوهش عملیاتی[10]، مهندسی صنایع و مدیریت با مسألهء اداره كردن فعالیتهای مختلفی كه در یک كارگاه رخ میدادند مواجه بودند. در آن زمان، الگوریتمهای زمانبندی خوب میتوانستند هزینهء تولید را در فرایند ساخت كاهش داده و توان رغابتی شركتها را بالا ببرند. در اواخر دههء 1960، دانشمندان كامپیوتر نیز با مسألهء زمانبندی در توسعه سیستمهای عملیاتی روبرو شدند. چراكه، در آن روزها منابع محاسباتی همچون پردازشگرها و حافظهها محدود بودند و بهره برداری مؤثر از این منابع محدود میتوانست هزینهء اجرای برنامه های كامپیوتری را كاهش دهد. بنابراین، مطالعه بر روی زمانبندی توجیه اقتصادی پیدا كرد [4].
مسألههای زمانبندی در دههء 1950 بسیار ساده بودند و تعدادی الگوریتمهای كارا برای رسیدن به جواب بهینه توسعه یافتند كه كارهای جكسون [5،6]، جانسون [7] و اسمیت [8] از مهمترین آنها هستند. با گذشت زمان، مسألهها پیچیدهتر شده و دیگر محققان قادر به توسعه الگوریتمهای كارا برای آنها نبودند. بیشتر محققان تلاش كردند روشهای شاخه و كران[11] را كه عمدتاً الگوریتمهایی با زمان نمایی[12] بودند را گسترش دهند. با ظهور تئوری پیچیدگی[13] [11-9]، محققان دریافتند كه بسیاری از این مسألهها ذاتاً برای حل سخت هستند. در دههء 1970 نشان داده شد كه بیشتر مسألههای زمانبندی NP-hard هستند [15-12] یعنی زمان حل آنها شدیداً غیر چندجملهای[14] است. در دههء 1980، چندین زمینهء مختلف در دانشگاه و صنعت مورد بررسی قرار گرفت. یكی از این زمینهها توسعه و تحلیل الگوریتمهای تقریبی[15] و دیگری افزایش توجه به مسألههای زمانبندی اتفاقی[16] بود. از آن پس، تحقیق در زمینهء تئوری زمانبندی با فراز و نشیبهایی همراه بوده است. بعد از گذشت بیش از 60 سال، هنوز ابهاماتی در این شاخه از علم وجود دارد.
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 و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
[چهارشنبه 1399-10-03] [ 02:54:00 ب.ظ ]
|