سیستم برنامه ­ریزی و کنترل تولید در صحن کارخانه با بهره گرفتن از همکاری عامل­های هوشمند برای حصول به سفارشی­سازی انبوه
 
استاد راهنما
دکتر مهرداد کازرونی
 
بهمن 1388
 

(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)

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه. 5

1-1- مقدمه. 6

1-2- نوآوری­های تحقیق.. 7

1-3- ساختار پایان نامه . 7

فصل 2: سفارشی‌سازی در تولید انبوه. 9

2-1- مقدمه. 10

2-2- سطوح سفارشی‌سازی.. 12

2-3- توانمندی‌های مورد نیاز برای اجرای سفارشی‌سازی در تولید انبوه 16

2-5- جمع­بندی و نتیجه­گیری.. 18

فصل 3: برنامه ­ریزی و زمانبندی.. 19

3-1- مقدمه. 20

3-2- مدلسازی سیستم تولید در برنامه ­ریزی و زمانبندی.. 21

3-3- کارها، ماشینها و کارگاه ها 24

3-4- معیارهای کارایی در زمانبندی تولید. 28

3-5- مدلسازی ریاضی مسأله زمانبندی کارگاه منعطف.. 32

3-6- پیشینه تحقیق در زمینه زمانبندی کارگاه منعطف.. 35

3-7- جمع­بندی و نتیجه­گیری.. 37

فصل 4: فرااکتشافات در بهینه­سازی.. .

4-1- مقدمه. 80

4-2- تعاریف اولیه. 80

4-3- روش های مبتنی بر مسیر. 85

4-4- روش های جستجوی محلی کاوشگرانه. 92

4-5- روش های مبتنی بر جمعیت.. 97

4-6- جمع­بندی و نتیجه­گیری.. 107

فصل 5: بهینه­سازی چندهدفه با حرکت جمعی ذرات.. 40

5-1- مقدمه. 41

5-5- جمع­بندی و نتیجه­گیری.. 61

فصل 6: کاربرد DbMOPSO در  برنامه ­ریزی و زمانبندی کارگاه منعطف.. 63

6-1- مقدمه. 64

6-2- فضای جستجو. 65

6-3- مسائل مورد بررسی.. 66

6-4- نتایج شبیه سازی.. 71

6-6- جمع­بندی و نتیجه­گیری.. 75

فصل 7: جمع­بندی و نتیجه­گیری.. 76

7-1- مقدمه. 77

7-2- دستاوردهای تحقیق.. 77

7-3- محورهای مطالعه و گسترش بیشتر. 78

مراجع. 109

 

 
 

 

 

فهرست جداول

جدول 2-1: سطوح سفارشی سازی عام
15
جدول 6-1: زمانهای اجرای عملیات مربوط به نمونه مسئله 1
95
جدول 6-2: زمانهای اجرای عملیات مربوط به نمونه مسئله 2
96
جدول 6-3: زمانهای اجرای عملیات مربوط به نمونه مسئله 3
97
جدول 6-4: زمانهای اجرای عملیات مربوط به نمونه مسئله 4
98
جدول 6-5: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 1 توسط کاسم و همکاران
100
جدول 6-6: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 1 با بهره گرفتن از الگوریتم DbMOPSO
100
جدول 6-7: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 2 توسط کاسم و همکاران
101
جدول 6-8: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 2 با بهره گرفتن از الگوریتم DbMOPSO
101
جدول 6-9: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 3 توسط کاسم و همکاران
102
جدول 6-10: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 3 با بهره گرفتن از الگوریتم DbMOPSO
102
جدول 6-11: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 4 توسط کاسم و همکاران
103
جدول 6-12: مقادیر توابع هدف راه حل­های بدست آمده برای مسئله نمونه 4 با بهره گرفتن از الگوریتم DbMOPSO
103
 

 

 

فهرست اشکال

شکل 3-1: نمودار جریان اطلاعات در یک سیستم تولیدی
23
شکل 4-1: الگوریتم بهبود تکراری
46
شکل 4-2: الگوریتم گداخت شبیه­سازی شده
46
شکل 4-3: ایده جستجوی محلی هدایت شده
54
شکل 4-4: یک مرحله دلخواه از ILS
56
شکل 4-5: قالب کلی الگوریتم­های محاسبات تکاملی
58
شکل 4-6: قالب کلی الگوریتم حرکت جمعی ذرات
65
شکل 5-1: مفهوم راه­حل بهینه پارتو
70
شکل 5-2: نمایش مفهوم غلبه در فضای اهداف
71
شکل 5-3: نمایش Pareto Optimal Front در فضای اهداف
72
شکل 5-4: الگوریتم DbMOPSO
76
شکل 5-5: نتیجه حاصل از الگوریتم NSGA II در حل مسئله نمونه 1
78
شکل 5-6: نتیجه حاصل از الگوریتم PAES در حل مسئله نمونه 1
78
شکل 5-7: نتیجه حاصل از الگوریتم MOPSO در حل مسئله نمونه 1
79
شکل 5-8: نتیجه حاصل از الگوریتم DbMOPSO در حل مسئله نمونه 1
79
شکل 5-9: نتیجه حاصل از الگوریتم NSGA II در حل مسئله نمونه 2
81
شکل 5-10: نتیجه حاصل از الگوریتم PAES در حل مسئله نمونه 2
81
شکل 5-11: نتیجه حاصل از الگوریتم MOPSO در حل مسئله نمونه 2
82
شکل 5-12: نتیجه حاصل از الگوریتم DbMOPSO در حل مسئله نمونه 2
82
شکل 5-13: نتیجه حاصل از الگوریتم NSGA II در حل مسئله نمونه 3
84
شکل 5-14: نتیجه حاصل از الگوریتم PAES در حل مسئله نمونه 3
84
شکل 5-15: نتیجه حاصل از الگوریتم MOPSO در حل مسئله نمونه 3
85
شکل 5-16: نتیجه حاصل از الگوریتم DbMOPSO در حل مسئله نمونه 3
85
شکل 5-17: نتیجه حاصل از الگوریتم NSGA II در حل مسئله نمونه 4
87
شکل 5-18: نتیجه حاصل از الگوریتم PAES در حل مسئله نمونه 4
87
شکل 5-19: نتیجه حاصل از الگوریتم MOPSO در حل مسئله نمونه 4
88
شکل 5-20: نتیجه حاصل از الگوریتم DbMOPSO در حل مسئله نمونه 4
88
 

-1- مقدمه
پیشرفت­های اخیر در تولید منعطف و تکنولوژی اطلاعات این امکان را فراهم کرده است که سیستم­های تولیدی بتوانند با هزینه پایین­تر طیف وسیع­تری از محصولات یا خدمات را ارائه نمایند. به­علاوه افزایش رقابت در سطح جهانی منجر به رویارویی صنایع با رویکرد افزایش ارزش مشتری در ارائه محصول یا خدمات شده است. بنابراین لزوم درنظر گرفتن نیازهای خاص هر کدام از مشتریان، تولید­کنندگان را به سمت دخالت دادن مشتریان در فرآیند تولید رهنمون شده است. در این میان سفارشی‌سازی در تولید انبوه[1] یکی از روش‌های نوین تولید است که هر روز مورد توجه تولیدکنندگان بیشتری قرار می‌گیرد. سفارشی‌سازی در تولید انبوه، توانایی تولید محصول یا خدمات مختص هر مشتری بر اساس سفارش یا نیازهای شناخته شده او از طریق یک فرآیند کاملاً انعطاف‌پذیر و یکپارچه با حفظ مزایای تولید انبوه است. سفارشی‌سازی در تولید انبوه یکی از فرصت‌هایی است که از طریق رشد و هماهنگی تکنولوژی‌های تولید و تکنولوژی اطلاعات در اختیار تولیدکنندگان قرار گرفته است.

واضح است فعالیت‌هایی که در سیستم‌های سفارشی‌سازی در تولید انبوه انجام می‌شوند نیازمند همکاری گسترده، تبادل اطلاعات و تعامل در محدوده سازمان و خارج از آن است. بخشی از این تعامل در جهت برنامه‌ریزی تخصیص وظایف به منابع و زمان‌بندی اجرای وظایف بر روی منابع است. مسئله برنامه ­ریزی تخصیص وظایف به منابع و زمانبندی اجرای وظایف یکی از پیچیده­ترین مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی به­شمار می­آید که در این تحقیق سعی بر آن است که گسترشی در زمینه حل این دسته مسائل حاصل گردد.

در سیستم‌های سفارشی‌سازی در تولید انبوه، از آنجایی که هر کالای تولید شده دارای شرایط خاص خود، براساس نیاز اعلام شده مشتری خواهد بود، مسئله هماهنگی و تعامل اجزا در صحن کارخانه شکل پیچیده­تری به‌خود می‌گیرد. برای حل مسئله برنامه ­ریزی در چنین شرایطی اجزای سیستم برنامه‌ریزی باید دارای ویژگی‌هایی همچون برقراری ارتباط با اجزای دیگر، واکنشی بودن و خودمختاری باشند. با توجه به این ویژگی‌ها بهره‌گیری از سیستم‌های تکاملی چندعاملی بعنوان یکی از راه‌حل‌های مناسب مطرح می‌گردد. در این روش با بهره‌گیری از اجتماعی از عامل‌ها که هر کدام دارای مجموعه‌ای از خصوصیات و منابع می‌باشند می‌توان راه‌حل‌هایی در محیط محاسباتی پویا بدست آورد.

 

1-2- نوآوری­های تحقیق
در این تحقیق با توجه به پیشینه تحقیقاتی که در زمینه حل مسئله برنامه ­ریزی و زمانبندی کار کارگاهی منعطف صورت گرفته است، الگویی جدید و مؤثر برای مدل­سازی فضای جواب مسئله مطرح می­گردد. الگوی ارائه شده، دارای خصوصیات ویژه­ای است که از جمله مهم­ترین آن­ها می­توان به حل همزمان زیر مسئله­های برنامه ­ریزی تخصیص وظایف به منابع و زمانبندی ترتیب اجرای وظایف، اشاره کرد. در ادامه پژوهش به معرفی الگوریتم بهینه­سازی حرکت جمعی ذرات پرداخته می­شود و شکل جدیدی از این الگوریتم برای حل مسائل بهینه­سازی چندهدفه، معرفی می­گردد که در آن انتخاب ذرات راهنما براساس چگالی ذرات در فضای اهداف صورت می­گیرد، سپس الگوریتم ارائه شده با یکی از الگوریتم­های مشابه مقایسه می­شود. بعد از آن، دو ایده ارائه شده، در حل مسئله  زمانبندی کار کارگاهی منعطف به­کار گرفته شده و نتایج آن مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

 

1-3- ساختار پایان نامه
در ادامه مطالب پایان نامه ، در فصل دوم مفاهیم سفارشی‌سازی انبوه و سطوح پیاده‌سازی آن ارائه خواهد شد و  فاکتورهایی که منجر به پیاده‌سازی موفق آن می‌شوند از دیدگاه نویسندگان و محققین مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرند و مسئله برنامه ­ریزی و

 

زمانبندی تولید برای حصول به سفارشی­سازی در تولید انبوه به مسئله برنامه ­ریزی و زمانبندی کارگاه تولید منعطف[2]  با چند هدف، کاهش[3] می­یابد. از اینجا به بعد رویكرد پژوهش به سوی حل مسئله زمانبندی چندهدفه در کار کارگاهی منعطف، خواهد بود. در فصل سوم، مفاهیم زمانبندی کارگاهی مطرح شده و با بهره گرفتن از آن­ها یک مدل ریاضی مناسب برای مسئله زمانبندی کار کارگاهی منعطف بدست می­آید. در ادامه پایان نامه در فصل چهارم مروری کوتاه به مفهوم فرااکتشاف[4] و کاربرد آن در مسائل بهینه­سازی انجام می­گردد. در این فصل چند روش فرااکتشافی مهم که در بهینه­سازی به­طور گسترده­ای مورد استفاده قرار می­گیرند در قالب سه دسته معرفی می­شوند. در فصل پنجم روش های بهینه­سازی چندهدفه با تکیه بر الگوریتم بهینه­سازی حرکت جمعی ذرات[5] بعنوان یک روش تکاملی[6] چندعاملی[7] مورد مطالعه قرار می­گیرد و الگوریتم جدیدی مبتنی بر چگالی هسته[8] ذرات در فضای اهداف، ارائه شده و با یکی از الگوریتم­های بهینه­سازی چندهدفه مبتنی بر حرکت جمعی ذرات مقایسه می­گردد. در فصل ششم، ابتدا نمایش جدیدی از فضای جستجوی مسئله زمانبندی کار کارگاهی منعطف معرفی می­گردد که قابلیت حل زیرمسئله­های تخصیص عملیات به ماشین­ها و زمانبندی ترتیب اجرای عملیات را بطور همزمان بدست می­دهد. سپس در ادامه این فصل، الگوریتم بهینه­سازی که در فصل پنجم معرفی شده است برای حل مسئله زمانبندی کار کارگاهی منعطف مورد استفاده قرار گرفته و نتایج آن با روش­های دیگر مقایسه می­شود. در نهایت در فصل هفتم به بحث و نتیجه­گیری درباره نتایج تحقیق انجام شده در این پایان نامه پرداخته و پیشنهاداتی برای گسترش تحقیقات در این زمینه، ارائه می­شود

 

پیشرفت‌های اخیر در تولید منعطف و تكنولوژی اطلاعات، كه سیستم­های تولید را قادر به ارائه طیف وسیع­تری از محصولات با هزینه پایین‌تر می‌كنند، كوتاه شدن چرخه عمر محصول، و رقابت صنعتی فزاینده‌ای كه نیاز به استراتژی‌های تولیدی كه به نیازهای یكایك مشتریان توجه می‌كنند منجر به ظهور سفارشی‌سازی در تولید انبوه گردید.

یكی از اولین افرادی كه صحبت از سفارشی‌سازی در تولید انبوه را مطرح كرد آلوین تافلر بود. آلوین تافلر کار خود را به عنوان یک روزنامه نگار شروع کرد ولی با انتشار اولین کتاب خود به نام “ضربه آینده” [1] در سال 1970 به شهرت بین‌المللی رسید. “موج سوم” [2] ده سال بعد و “انتقال قدرت” [3] ده سال پس از آن منتشر شدند. منظور از موج سوم که در عنوان کتاب به آن اشاره شده، جامعه فوق صنعتی است که در اواخر قرن بیستم ظهور کرده و هنوز هم در حال شکل‌گیری است. این جامعه بعد از موج دوم، یعنی جامعه صنعتی به وجود آمد که خود ناشی از انقلاب صنعتی بود. جامعه صنعتی هم بعد از مرحله کشاورزی به وجود آمد که به عنوان موج اول شناخته شده است. هر موج جدید توسط توسعه فنآوری جدیدی ظاهر شد. بالاخره فنآوری الکترونیک موج سوم را به وجود آورد. توجه اصلی تافلر انتقال از موج دوم به موج سوم در جوامع پیشرفته است، گو اینکه البته حوزه احتمالی اصطکاک بین انسان‌هایی که در مراحل مختلف پیشرفت (شرایط امواج مختلف) قرار دارند و با هم همزیستی می‌کنند را نیز مورد بررسی قرار می‌دهد. به نظر تافلر، صفت مشخصه موج سوم به جای تولید انبوه، سفارشی سازی انبوه است.

وقتی به تاریخچه یا سوابق شركت‏های خودروساز مطرح نگاه می‏كنیم، می‏بینیم كه آن­ها نیز همین راه­بردها را به كار گرفته‏اند. آن‌ها در دوره‏ای، به تولید انبوه می‏پرداختند بعد از آن تولید ناب باب شد و اكنون در دوره‏ای هستیم كه تولید انبوه براساس نیاز و سلیقه مردم یا سفارشی­سازی در تولید انبوه اهمیت پیدا كرده است. انجام چنین كاری یعنی تولید براساس سفارش مشتری ـ آن هم با همه مزایای تولید انبوه ـ فقط زمانی ممكن است كه ابزارهای آن فراهم باشد.

مفهوم سفارشی‌سازی در تولید انبوه بطور رسمی تقریباً از اواخر دهه 1980 معرفی گردید و ادامه منطقی توسعه و پیشرفت در زمینه‌های مختلف تولید مانند تولید منعطف و بهینه‌سازی شده براساس كیفیت و قیمت است. طبق تعریفی كه دیویس[1] در 1989 ارائه نمود [4]، سفارشی‌سازی در تولید انبوه عبارت از فراهم­سازی محصولات یا سرویس‌های اختصاصی برای یك مشتری از طریق چابكی بالا در فرآیند، انعطاف‌پذیری و یك­پارچگی در سیستم تولید است.

بسیاری از نویسندگان این مفهوم را بصورت باریك‌تر و عملی‌تری مورد توجه قرار داده‌اند و تعریف دیگری را ارائه كرده‌اند. آنان معتقدند كه سفارشی‌سازی در تولید انبوه، استفاده از تكنولوژی اطلاعات، فرآیندهای انعطاف­پذیر و معماری سازمانی ویژه برای ارائه كردن طیف وسیعی از محصولات و سرویس‌هایی كه به نیازهای مخصوص هر كدام از مشتریان پاسخ می‌دهد (اغلب از طریق مجموعه‌ای از انتخاب‌ها) با هزینه‌ای نزدیك به تولید انبوه است [5].

در هر دو این دیدگاه‌ها سفارشی‌سازی در تولید انبوه بعنوان یك ایده سیستماتیك، همه جنبه‌های فروش محصول، توسعه، تولید و ارائه آن و بطور كلی زنجیره كاملی از انتخاب مشتری تا تحویل محصول را در بر می‌گیرد.

با وجود مشكلات زیاد پیاده‌سازی سیستم‌های تولید مبتنی بر سفارشی‌سازی در تولید انبوه، مشكلات زیر به­نظر اساسی‌تر جلوه می­كنند: الف) پایین نگه داشتن قیمت محصول سفارشی‌سازی شده متناسب با تولید انبوه محصول استاندارد. ب) دست­یابی به كیفیت بالا برای طیف وسیعی از محصولات و پ) ارتقا و تولید كالاهای سفارشی بصورت دوره‌ای برای جلب رضایتمندی مشتری و تمایل او برای سفارش محصولات جدیدتر. بنابراین سازمان‌های تولیدی برای پیاده‌سازی سیستم‌های مبتنی بر سفارشی‌سازی در تولید انبوه باید توانایی انجام تغییراتی همچون موارد زیر را داشته باشند: الف) پیمانه‌ای‌سازی محصولات و فرآیندها برای ایجاد قابلیت مدیریت تنوع محصولات ب) استفاده از سیستم‌های نرم‌افزاری مبتنی بر دانش[2] و پ) استفاده از سیستم‌های تولید و اتوماسیون منعطف.

بنابر موارد ذكر شده، تغییر سیستم تولیدی سازمان به سیستم  مبتنی بر سفارشی‌سازی در تولید انبوه پیامدهای بسیاری را در توسعه محصول و چرخه تولید ایجاد خواهد نمود. این پیامدها را می‌توان در قالب توانمندی در حوزه‌های محاسباتی[3]، ارتباطی[4] و اطلاعاتی[5] دسته‌بندی كرد كه موجب بروز نوآوری‌هایی در اتوماسیون منعطف، شبكه‌های كامپیوتری صنعتی و طراحی محصول بصورت الكترونیكی می‌شوند.