Ресми әдістермен жиһаз өндіру желісінің макетінің дизайны

АННОТАЦИЯ

Бұл жұмыс жиһаз өндіруші компанияда нақты нысанды орналастыру мәселесіне әртүрлі эвристикалық тәсілдерді қолдану тәжірибесін көрсетеді. Барлық модельдер AHP көмегімен салыстырылады, мұнда қызығушылық тудыратын бірқатар параметрлер қолданылады. Эксперимент формальды орналасуды модельдеу тәсілдерін өнеркәсіпте кездесетін нақты проблемаларды тиімді пайдалануға болатынын көрсетеді, бұл айтарлықтай жақсартуларға әкеледі.

1. КІРІСПЕ

Жиһаз өнеркәсібі көптеген басқалар сияқты өте бәсекелестік дәуірді бастан өткеруде, сондықтан өндіріс шығындарын азайту, сапаны жақсарту және т.б. әдістерді табуға тырысуда. Осы құжатта (Компания = TC) деп аталатын өндірістік компанияда өнімділікті арттыру бағдарламасының бөлігі ретінде біз осы компанияның цехындағы өндіріс желісінің макетін оңтайландыру жобасын жүзеге асырдық. Тәжірибеде сирек қолданылатын формальды әдістерге негізделген оңтайлы макет құру үшін макеттерді модельдеудің бірқатар әдістерін қолдану туралы шешім қабылданды. Қолданылатын модельдеу әдістері: График теориясы, блок жоспары, CRAFT, оңтайлы реттілік және генетикалық алгоритм. Содан кейін бұл орналасулар 3 критерий арқылы бағаланды және салыстырылды, атап айтқанда жалпы аумақ, ағын * аралығы және көршілестік пайызы. Жалпы аудан әзірленген әрбір модель үшін өндіріс желісі алып жатқан аумақты білдіреді. Flow * Dist ағын өнімдерінің қосындысын және әрбір 2 нысан арасындағы қашықтықты есептейді. Көршілестік пайызы көрші болу талабына сәйкес келетін нысандардың пайызын есептейді.

Үздік макетті таңдау да формальды түрде қолданылдыкөп критерийлерExpert Choice бағдарламалық құралын пайдалану арқылы AHP (Satty, 1980) шешім қабылдау тәсілі. Макет дизайнына формальды тәсілдер арқылы қол жеткізілген жақсартуларды көрсету үшін ең жақсы орналасу бар макетпен салыстырылды.

Зауыттың орналасу мәселесінің анықтамасы тиімді жұмысты қамтамасыз ету үшін физикалық нысандардың ең жақсы орналасуын табу болып табылады (Хассан және Хогг, 1991). Орналасу материалды өңдеу құнына, жеткізу уақытына және өткізу қабілетіне әсер етеді. Бұл зауыттың жалпы өнімділігі мен тиімділігіне әсер етеді. Томпкинс пен Уайттың (1984) айтуынша, нысандарды жобалау тарихта болған және шынымен де жобаланған және салынған қала нысандары ежелгі дәуірде сипатталған.

* Корреспондент автор

Греция мен Рим империясының тарихы. Бұл мәселені зерттеген алғашқылардың қатарында Армор мен Буффа және т.б. (1964) бар. 1950 жылдары аз ғана еңбек жарияланған сияқты. Фрэнсис пен Уайт (1974) осы саладағы алғашқы зерттеулерді жинап, жаңартқан алғашқылар болды. Кейінірек зерттеулер екі зерттеумен жаңартылды: біріншісі Домшке мен Дрексл (1985), ал екіншісі Фрэнсис және т.б. (1992). Хассан мен Хогг (1991) машина орналасу мәселесінде қажетті деректер түрі бойынша кең ауқымды зерттеу жүргізгенін хабарлады. Машина орналасуының деректері иерархияда қарастырылады; орналасудың қаншалықты егжей-тегжейлі жасалғанына байланысты. Орналасу тек машиналардың салыстырмалы орналасуын табу үшін қажет болған кезде, машина нөмірін және олардың ағындық қатынастарын білдіретін деректер жеткілікті. Дегенмен, егжей-тегжейлі орналасу қажет болса, көбірек деректер қажет. Деректерді табуда кейбір қиындықтар туындауы мүмкін, әсіресе деректер әлі қолжетімді емес жаңа өндіріс орындарында. Қазіргі заманғы және автоматтандырылған нысандар үшін орналасу жасалған кезде, қажетті деректерді тарихи деректерден немесе ұқсас нысандардан алу мүмкін емес, себебі олар болмауы мүмкін. Нысанды орналасу мәселесінің оңтайлы шешімін алудың тәсілі ретінде математикалық модельдеу ұсынылды. Купманс пен Бекманн (1957) квадраттық тағайындау мәселесі ретінде жасаған алғашқы математикалық модельден бастап, бұл салаға қызығушылық айтарлықтай өсті. Бұл зерттеуші үшін жаңа және қызықты саланы ашты. Нысанды орналасу мәселесінің шешімін іздеу барысында зерттеушілер математикалық модельдерді әзірлеуге кірісті. Хоушяр мен Уайт (1993) орналасу мәселесін ... ретінде қарастырды.бүтін программалаумодель, ал Розенблат (1986) орналасу мәселесін динамикалық бағдарламалау моделі ретінде тұжырымдаған. Палекар және т.б. (1992) белгісіздікпен айналысады және Shang (1993) a пайдаланадыкөп критерийлеркөзқарас. Екінші жағынан, Leung (1992) графикалық теорияның тұжырымын ұсынды.

Жасыл жәнеӘл-Хаким(1985) бөліктер тобын, сондай-ақ ұяшықтар арасындағы орналасуды табу үшін GA қолданды. Ол өз тұжырымында ұяшықтың орналасуын сызықты бір қатар немесе сызықты қос қатар ретінде шектеді. Әзірленген алгоритм ұяшық орналасуына немесе машина орналасуына емес, ұяшықтар жүйесінің орналасуына немесе өндіріс қабатының орналасуына көбірек бағытталған. Ұяшықтар ішіндегі машиналардың нақты орналасуы қарастырылмады. Банерджи мен Чжоу (1995) а үшін нысандарды жобалауды оңтайландыру мәселесін тұжырымдадыбір циклгенетикалық алгоритмдерді қолданып орналасу. Әзірленген алгоритм ұяшық жүйелерінің орналасуына арналған, сондықтан ұяшық ішіндегі машиналардың орналасуын қарастырмайды. Фу және Каку (1997) жұмыс цехының өндірістік жүйесі үшін зауыттың орналасу мәселесінің тұжырымын ұсынды, мұндағы мақсат процестегі орташа жұмысты азайту болып табылады. Олар зауытты бірқатар болжамдар бойынша ашық кезек желісі ретінде модельдеді. Мәселе Queuing Assignment (QAP) мәселесіне дейін азаяды. Модельдеу материалды өңдеудің орташа шығындарын азайту және процестегі орташа жұмысты азайту үшін пайдаланылды.

2. МОДЕЛЬДЕУ ТӘСІЛДЕРІ

Модельдер сипатына, болжамдарына және мақсаттарына қарай жіктеледі. Muthor (1) әзірлеген 1955-ші жалпы жүйелік орналасуды жоспарлау тәсілі, егер басқа тәсілдермен қолдау көрсетілсе және компьютердің көмегімен болса, әлі де пайдалы схема болып табылады. Құрылыс тәсілдері, мысалы, Хассан және Хогг (1991) макетті нөлден жасайды, ал жақсарту әдістері, Бозер, Меллер және Эрлебахер (1994) жақсы нәтижелер алу үшін бар орналасуды өзгертуге тырысады. Әдістерді оңтайландыру, сонымен қатар орналасу үшін эвристиканы Heragu (2007) жақсы құжаттаған.Де-Альваренгажәне Гомес (2000) aмета-эвристикалықоңтайлы модельдердің NP- қиын табиғатын жеңу тәсілі ретінде көзқарас.

Бұл жұмыста қолданылатын әртүрлі модельдеу әдістері: График теориясы, CRAFT, Оңтайлы реттілік, BLOCPLAN және генетикалық алгоритм. Төменде бірдей модельдеу үшін әрбір алгоритм талап ететін параметрлер түсіндіріледі.

Графикалық теория

График теориясы (Фулдс және Робинсон, 1976; Гиффин және т.б., 1984; Ким және Ким, 1985; және Леунг, 1992) қолданылады.жиегі – салмағытөбелері (V) нысандарды, ал жиектері (E) іргелестерді, ал Kn n төбелердің толық графигін білдіретін максималды жазық график. G өлшенген графигін ескере отырып, нысанды орналастыру мәселесі максималды салмақты аралықты табу болып табыладықосалқы графикЖазықтықтағы G-нің G'-сі.

Бұл мақалада кейс-стадиді модельдеу үшін 2 түрлі тәсіл қолданылады. 1-ші тәсіл болып табыладыДельта-эдронФоулдс пен Робинсон әдісі (1976). Әдіс бастапқы K4 көмегімен қарапайым кірістіруді қамтиды, содан кейін төбелер артықшылық критерийіне сәйкес бір-бірден енгізіледі. Қолданылатын 2-ші тәсіл - дөңгелекті кеңейту алгоритмі (Жасыл жәнеәл-Хаким,1985). Мұнда бастапқы K4 ең жоғары w8 болатын жиекті таңдау және одан кейін артықшылық критерийлеріне сәйкес 2 дәйекті төбе кірістіру арқылы алынады. Содан кейін алгоритм доңғалақты кеңейту процедурасы деп аталатын кірістіру процесін жалғастырады. n төбедегі дөңгелек қосулы цикл ретінде анықталады(n-1)шыңдар (жиек деп аталады), әрбір төбе бір қосымша төбеге (хаб деп аталады) іргелес болады. Х хабы бар W доңғалақ болсын. Осы циклдің жиектері болып табылатын 2 k және l шыңдарын таңдаңыз. Пайдаланылмаған шыңдар жиынынан төбе осы дөңгелекке ағымдағы ішінара кірістіріледі.қосалқы графикосылайша, y — оның жиектері ретінде k, l және x бар W′ жаңа доңғалақтың түйіні және W ішіндегі барлық жиектер енді х шыңына немесе у шыңына іргелес. Әрбір пайдаланылмаған шыңды жоғарыда көрсетілген ретпен кірістіру арқылы соңғы максималды жазық ішкі графигі алынады.

CRAFT пайдалану

CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique) схеманы әзірлеу үшін жұптық алмасуды пайдаланады (Buffa және т.б., 1964; Хикс және Лоуан, 1976). CRAFT жақсартылған орналасуды жасамас бұрын барлық мүмкін болатын жұптық алмасуды зерттемейді. Кіріс деректерге ғимарат пен қондырғылардың өлшемдері, материал ағыны немесе нысан жұптары арасындағы сапарлар жиілігі және бірлік қашықтыққа шаққандағы жүк бірлігінің құны кіреді. Ағынның (f) және қашықтықтың (d) көбейтіндісі 2 объект арасындағы материалдарды жылжыту құнын қамтамасыз етеді. Шығынның төмендеуі айырбас алдындағы және кейінгі материалды өңдеуге жұмсалған үлес негізінде есептеледі.

Оңтайлы реттілік

Шешім әдісі ерікті дәйекті орналасудан басталады және оны реттілікпен 2 бөлімді ауыстыру арқылы жақсартуға тырысады (Херагу, 1997). Әрбір қадамда әдіс 2 бөлімнің барлық мүмкін қосқыштары үшін ағын*қашықтық өзгерістерін есептейді және ең тиімді жұпты таңдайды. 2 бөлім ауыстырылып, әдіс қайталанады. Ешбір коммутатор шығындарды төмендетсе, процесс тоқтайды. «Оңтайлы реттілік» көмегімен орналасуды құру үшін қажетті кіріс негізінен ғимарат пен қондырғылардың өлшемдері, материал ағыны немесе нысан жұптары арасындағы сапарлардың жиілігі және бірлік қашықтыққа шаққандағы жүктеме бірлігінің құны болып табылады.

BLOCPLAN пайдалану

BLOCPLAN – бір қабатты және көп қабатты орналасуды әзірлеу және жақсарту үшін пайдаланылатын интерактивті бағдарлама (Жасыл және әл-Хаким,1985). Бұл бірнеше енгізілген опцияларға негізделген икемділігінің арқасында жақсы бастапқы орналасуларды жасайтын қарапайым бағдарлама. Ол үшін сандық және сапалы деректерді пайдаланады

бірнеше блок макеттерін және олардың жарамдылық өлшемін жасаңыз. Пайдаланушы жағдайларға байланысты салыстырмалы шешімдерді таңдай алады.

Генетикалық алгоритм

Генетикалық алгоритмдер (GA) арқылы нысандарды құрастырудың көптеген жолдары бар. Банерджи, Чжоу және Монреюль (1997) ұяшықтардың орналасуына GA қолданды. Ағаш құрылымын кесу 1-ші рет Оттен (1982) макеттер класын көрсету тәсілі ретінде ұсынды. Бұл тәсілді кейінірек көптеген авторлар, соның ішінде Там және Чан (1995) пайдаланды, олар оны геометриялық шектеулермен тең емес аумақты орналастыру мәселесін шешу үшін пайдаланды. Бұл жұмыста қолданылған GA алгоритмін ағаш құрылымдарын кесу (СТК) негізінде Шаян мен Читтилаппилли (2004) жасаған. Ол ағаш құрылымдық кандидат орналасуын кесу ағашындағы әрбір нысанның салыстырмалы орналасуын көрсететін 2 өлшемді хромосомалардың арнайы құрылымына кодтайды. GA операцияларында хромосомамен манипуляциялау үшін арнайы схемалар бар (Там және Ли, 1991). Шаянда да жаңа «клондау» операциясы енгізілді жәнеӘл-Хаким(1999). GA арқылы таңдалған шешім содан кейін кесу схемасына түрлендіріледі. Ол барлық мүмкіндіктерді қамтитын бір бастапқы блоктан басталады. Орналасуды құру алгоритмі ілгерілеген сайын жаңа бөлімдер жасалады және әр блокта бір ғана нысан болғанша жаңадан жасалған блоктар арасында қондырғылар тағайындалады. Сонымен қатар әрбір нысанның координаталары да есептеледі. Сәйкес хромосоманың жарамдылығын бағалау үшін объектілердің центроидтары арасындағы түзу сызықты қашықтық қолданылады. GA аяқталған кезде координаттардың сақталған мәндерін пайдаланып орналасуды басып шығару үшін сызу процедурасы өтеді. Мақсат функциясында тар кесінділерді болдырмау үшін айыппұл мерзімі бар.

3. ЭКСПЕРИМЕНТ ЖАСАУ АРҚЫЛЫ

Бұрын сипатталған әдістердің өнімділігін тексеру үшін олардың барлығы жиһаз өндірісіндегі нақты жағдай сценарийіне қолданылды. Компания 9 түрлі стильдегі орындықтарды, 2-орындық және3-орындықтиісінше. Барлық стильдердің өндірісі бірдей операциялар жиынтығынан кейін жүреді, бірақ әртүрлі шикізатты қамтиды. 5 бөлік, атап айтқанда, орындық жастықтары, артқы жастықтар, қолдар үшін орындықтар және арқалықтар әр түрлі көлемдегі партияларда, шашыраңқы жерлерде (бөлімшелерде) өндіріледі. Бөлшектердің қозғалысы аяқталмаған жұмыс, жетіспейтін бөліктер, жетіспеушілік, кептеліс және дұрыс емес орналастыру сияқты мәселелерді тудырады.

Әрбір өнім 11-объектіде – Кесу алаңында басталып, 1-объектіде – бұрандау аймағында аяқталатын 11 операциядан өтеді. Соңғы жинақтың әрқайсысын бірдей аталатын қосалқы жинақтарға бөлуге болады. Бұл қосалқы жинақтар Болтта кездеседі-ЖарайдыҚорытынды құрастыруға арналған қондырғы. Қосалқы жинақтардың әрқайсысы өз жұмысын дербес бастайды және барлығы 1-суретте құрастыру диаграммасы түрінде көрсетілген операциялардың бекітілген жиынтығынан өтеді. Ағымдағы орналасудың нысандары операциялардың реттілігіне сәйкес орналастырылмаған.

Осыған байланысты аяқталмаған өндіріске әкелетін материалдардың дәйекті ағыны болмайды. Объектілер арасындағы өзара әрекеттесу субъективті және объективті өлшемдердің көмегімен анықталуы мүмкін. Ағындық диаграммалар үшін қажетті негізгі мәліметтер сұраныс, өндірілген материалдардың саны және әрбір машина арасында өтетін материалдың мөлшері болып табылады. Материал ағыны 10 айдағы қозғалатын материал ағынының көлемі негізінде есептеледі * Өлшем бірлігі 2-суретте көрсетілген. 3-суретте жағдайды зерттеуде қолданылатын бөлімдердің әрқайсысының ауданы көрсетілген. 4-суретте Case Study бағдарламасының ағымдағы схемасы көрсетілген.

1-сурет Кейс зерттеуге арналған құрастыру диаграммасы

2-сурет Кейстік зерттеуге арналған материалдар ағыны.

Сурет 3 Бөлімге сәйкес нөмір

Сурет 4 Жиһаз компаниясының ағымдағы орналасуы және кейсті модельдеу кезінде қолданылатын әрбір бөлімнің өлшемдері

4. МОДЕЛЬДЕУ ТӘСІЛДЕРІН ҚОЛДАНУ

Мұнда 2-бөлімде талқыланған модельдеудің әртүрлі тәсілдері салыстыру үшін балама орналасуларды жасау үшін жағдайды зерттеуге қолданылады.

4.1 Графикалық теорияны қолдану

1-кестеде Графтар теориясының екі түрлі тәсілін, атап айтқанда Фоулдс және Робинсон әдісі және Дөңгелектер мен шеңберлер әдісін қолданатын нәтижелерді салыстыру көрсетілген. 2-кестеде Фоулдс пен Робинсон әдісі 1 нәтиженің ең жақсысы екені анық көрсетілген. Фоулдс және Робинзонс әдісінің нәтижелері Суреттерде егжей-тегжейлі түсіндіріледі5-7.

1-кесте: Графтар теориясының 2 түрлі әдістерін салыстыру көрсетілген кесте.

5-сурет Фоулдс және Робинсон әдісін қолданатын кейс-стади нәтижелерінің іргелестік графигі.

6-сурет Граф теориясын пайдаланғаннан кейін жақсартылған орналасу (Фулдс және Робинсон әдісі)

1-кесу,2- Тігін, 3- Калико толтыру, 4- Жабу, 5 - Жастықты толтыру, 6- Көбікпен кесу, Көбікпен кесу, 7- Жақтау жинағы, 8- Жапсыру,9-көктемЖоғары,10- Қаптау,11- Болт жоғары.

7-сурет Ағын * График теориясын қолданатын жағдайлық зерттеуге арналған қашықтықты бағалау диаграммасы (Фулдс және Робинсон әдісі)

4.2 CRAFT қолдану

CRAFT үшін кіріс деректері енгізіледі және ағымдағы орналасудың бастапқы құны 1-ші есептеледі. Бұл шығынды 8,9-суретте көрсетілгендей жұптық салыстыру арқылы азайтуға болады.

8-сурет CRAFT көмегімен ағымдағы макеттің бастапқы құны

9-сурет CRAFT арқылы қадамдық алмасу

CRAFT арқылы алынған нәтижелер 2-кестеде көрсетілген. Жоғарыда келтірілген есептеулердің негізінде 10-суретте көрсетілген жаңа және жетілдірілген макет салуға болады.

2-кесте: Нәтижелерді көрсететін кесте

10-сурет CRAFT арқылы жасалған жақсартылған орналасу

4.3 Оңтайлы реттілік алгоритмі

Кіріс деректері CRAFT үшін бірдей, тек ол жұптық салыстырудың басқа жиынтығынан кейін жүреді. 3-кестеде жақсартылған орналасудан алынған нәтижелер көрсетілген. 11-суретте оңтайлы реттілік көмегімен жақсартылған орналасу көрсетілген.

Кесте 3 CRAFT көмегімен нәтижелерді көрсететін кесте