Layout Design i linjës së prodhimit të mobiljeve me metoda formale

Abstract

Ky punim eksperimenton aplikimin e qasjeve të ndryshme heuristike për një problem real të paraqitjes së objektit në një kompani prodhuese mobiljesh. Të gjitha modelet krahasohen duke përdorur AHP, ku janë përdorur një sërë parametrash me interes. Eksperimenti tregon se qasjet formale të modelimit të paraqitjes mund të përdoren në mënyrë efektive problemet reale me të cilat përballen në industri, duke çuar në përmirësime të rëndësishme.

1. HYRJE

Industria e mobiljeve po përjeton një epokë shumë konkurruese si shumë të tjera, kështu që përpiqet fort të gjejë metoda për të ulur kostot e prodhimit, për të përmirësuar cilësinë etj. Si pjesë e një programi për përmirësimin e produktivitetit në një kompani prodhuese të quajtur këtu (The Company = TC) ne kryem një projekt për të optimizuar dizajnin e paraqitjes së linjës së prodhimit në katin e dyqanit të kësaj kompanie, duke synuar problemet aktuale të atributeve të tejkalimit. U vendos që të aplikohen një sërë teknikash të modelimit të paraqitjes për të gjeneruar një plan urbanistik afërsisht optimal të bazuar në metoda formale që përdoren rrallë në praktikë. Teknikat e modelimit të përdorura janë Teoria e Grafikut, Plani i Bllokut, CRAFT, Sekuenca Optimale dhe Algoritmi Gjenetik. Këto paraqitje më pas u vlerësuan dhe u krahasuan duke përdorur 3 kritere, përkatësisht Sipërfaqja Totale, Fluksi * Dist dhe Përqindja e afërsisë. Sipërfaqja totale i referohet zonës së zënë nga linja e prodhimit për çdo model të zhvilluar. Flow * Dist llogarit shumën e produkteve të rrjedhës dhe distancën midis çdo 2 objektesh. Përqindja e afërsisë llogarit përqindjen e objekteve që plotësojnë kërkesën për të qenë ngjitur.

Përzgjedhja e paraqitjes më të mirë u bë gjithashtu zyrtarisht duke përdorurme shumë kritereQasja e vendimmarrjes AHP (Satty, 1980) duke përdorur softuerin Expert Choice. Paraqitja më e mirë u krahasua me paraqitjen ekzistuese për të demonstruar përmirësimet e fituara nga qasjet formale në hartimin e paraqitjes.

Përkufizimi i një problemi të paraqitjes së impiantit është gjetja e rregullimit më të mirë të objekteve fizike për të siguruar një funksionim efikas (Hassan dhe Hogg, 1991). Paraqitja ndikon në koston e trajtimit të materialit, kohën e prodhimit dhe xhiros. Prandaj, kjo ndikon në produktivitetin dhe efikasitetin e përgjithshëm të uzinës. Sipas Tompkins dhe White (1984) dizajni i objekteve ka qenë i përhapur gjatë gjithë historisë së regjistruar dhe në të vërtetë objektet e qytetit që janë projektuar dhe ndërtuar janë përshkruar në lashtë.

* Autori korrespondues

historia e Greqisë dhe Perandorisë Romake. Ndër të parët që studiuan këtë problem janë Armour dhe Buffa et al. (1964). Duket se pak është botuar në vitet 1950. Francis dhe White (1974) ishin të parët që mblodhën dhe përditësuan kërkimet e hershme në këtë fushë. Hulumtimet e mëvonshme janë përditësuar nga 2 studime, i pari nga Domschke dhe Drexl (1985) dhe tjetri nga Francis et al. (1992). Hassan dhe Hogg (1991) raportuan një studim të gjerë mbi llojin e të dhënave të kërkuara në problemin e paraqitjes së makinës. Të dhënat e paraqitjes së makinës konsiderohen në një hierarki; varësisht se sa i detajuar është projektuar paraqitja. Kur paraqitja e kërkuar është vetëm për të gjetur rregullimin relativ të makinave, të dhënat që përfaqësojnë numrin e makinës dhe marrëdhëniet e tyre të rrjedhës janë të mjaftueshme. Megjithatë, nëse nevojitet një paraqitje e detajuar, kërkohen më shumë të dhëna. Në gjetjen e të dhënave mund të lindin disa vështirësi, veçanërisht në objektet e reja të prodhimit ku të dhënat nuk janë ende të disponueshme. Kur zhvillohet plani për objekte moderne dhe të automatizuara, të dhënat e kërkuara nuk mund të merren nga të dhënat historike ose nga objekte të ngjashme, pasi ato mund të mos ekzistojnë. Modelimi matematik është sugjeruar si një mënyrë për të marrë një zgjidhje optimale për problemin e planit të objektit. Që nga modeli i parë matematik i zhvilluar nga Koopmans dhe Beckmann (1957) si një problem caktimi kuadratik, interesi në këtë fushë ka tërhequr një rritje të konsiderueshme. Kjo hapi një fushë të re dhe interesante për studiuesin. Në kërkim të një zgjidhjeje për problemin e planit të objektit, studiuesit u futën në zhvillimin e modeleve matematikore. Houshyar dhe White (1993) e shqyrtuan problemin e planit si njëinteger-programmingmodel ndërsa Rosenblatt (1986) formuloi problemin e paraqitjes si një model programimi dinamik. Palekar etj. (1992) merret me pasigurinë dhe Shang (1993) përdor ame shumë kritereqasje. Nga ana tjetër, Leung (1992) paraqiti një formulim të teorisë së grafikut.

E gjelbër dheAl-Hakim(1985) përdori një GA për të gjetur familjen e pjesëve si dhe paraqitjen midis qelizave. Në formulimin e tij, ai kufizoi rregullimin e qelizës ose si një rresht linear i vetëm ose i dyfishtë. Algoritmi i zhvilluar është më shumë drejt paraqitjes së sistemit të qelizave, ose paraqitjes së dyshemesë së prodhimit, sesa paraqitjes së qelizës, ose paraqitjes së makinës. Paraqitja aktuale e makinerive brenda qelizave nuk u mor parasysh. Banerjee dhe Zhou (1995) formuluan problemin e optimizimit të projektimit të objekteve për ame një lakfaqosje duke përdorur algoritme gjenetike. Algoritmi i zhvilluar është për paraqitjen e sistemeve të qelizave dhe për këtë arsye nuk merr parasysh paraqitjen e makinave brenda qelizës. Fu dhe Kaku (1997) paraqitën një formulim problemi të paraqitjes së impianteve për një sistem prodhimi të dyqaneve të punës ku objektivi është të minimizohet mesatarja e punës në proces. Ata e modeluan fabrikën si një rrjet të hapur të radhës sipas një sërë supozimesh. Problemi reduktohet në një problem të caktimit në radhë (QAP). Simulimi u përdor për të minimizuar kostot mesatare të trajtimit të materialeve dhe për të minimizuar mesataren e punës në proces.

2. QASJET MODELUESE

Modelet kategorizohen në varësi të natyrës, supozimeve dhe objektivave të tyre. Qasja e parë gjenerike e planifikimit sistematik të paraqitjes, e zhvilluar nga Muthor (1), është ende një skemë e dobishme veçanërisht nëse mbështetet nga qasje të tjera dhe ndihmohet nga kompjuteri. Qasjet e ndërtimit, Hassan dhe Hogg (1955) për shembull, ndërtojnë një plan urbanistik nga e para, ndërsa Përmirësimi Methods, Bozer, Meller dhe Erlebacher (1991) për shembull, përpiqen të modifikojnë një plan urbanistik ekzistues për rezultate më të mira. Optimizimi i metodave dhe gjithashtu heuristikat për paraqitjen sipas dokumenteve janë të dokumentuara mirë nga Heragu (1994).De-Alvarengadhe Gomes (2000) diskutojnë ameta-heuristikeqasja si një mënyrë për të kapërcyer natyrën e vështirë NP të modeleve optimale.

Teknikat e ndryshme të modelimit të përdorura në këtë punë janë Teoria e Grafikut, CRAFT, Sekuenca Optimale, BLOCPLAN dhe Algoritmi Gjenetik. Më poshtë shpjegohen parametrat që kërkohen nga secili algoritëm për të modeluar të njëjtin.

Teoria e Grafikut

Teoria e grafikut (Foulds dhe Robinson, 1976; Giffin et al., 1984; Kim dhe Kim, 1985; dhe Leung, 1992) zbaton njëbuzë–peshëgrafiku planar maksimal në të cilin kulmet (V) përfaqësojnë objektet dhe skajet (E) përfaqësojnë afërsi dhe Kn tregon grafikun e plotë të n kulmeve. Duke pasur parasysh një grafik të ponderuar G, problemi i paraqitjes së objektit është të gjesh një shtrirje maksimale të ponderuarnëngrafikG' e G që është planare.

Ky punim përdor 2 lloje të ndryshme qasjesh për të modeluar studimin e rastit. Qasja e parë ështëDelta-hedronmetodë nga Foulds dhe Robinson (1976). Metoda përfshin futje të thjeshtë me një K4 fillestar dhe kulmet më pas futen një nga një sipas një kriteri përfitimi. Qasja e dytë e përdorur është algoritmi i zgjerimit të rrotave (Green dheEl-Hakim,1985). Këtu K4 fillestar merret duke zgjedhur një skaj që ka w8 më të lartë dhe më pas duke aplikuar 2 futje të njëpasnjëshme kulme sipas kritereve të përfitimit. Më pas, algoritmi vazhdon me një proces futjeje, i quajtur procedura e zgjerimit të rrotave. Një rrotë në n kulme përkufizohet si një cikël i ndezur(n-1)kulme (të quajtura buzë), të tilla që çdo kulm të jetë ngjitur me një kulm shtesë (i quajtur hub). Le të jetë W një rrotë me qendër x. Zgjidhni 2 kulme k dhe l, të cilat janë buzët e këtij cikli. Një kulm nga grupi i kulmeve të papërdorura më pas futet në këtë rrotë në pjesën aktualenëngrafike tillë që y është një qendër e rrotës së re W′ që përmban k, l dhe x si buzë të saj, dhe të gjitha buzët në W tani janë ngjitur me kulmin x ose kulmin y. Duke futur çdo kulm të papërdorur në mënyrë të njëpasnjëshme në mënyrën e mësipërme, fitohet nëngrafi planar maksimal maksimal.

Duke përdorur CRAFT

CRAFT (Teknika e Kompjuterizuar e Shpërndarjes Relative të Faciliteteve) përdor një shkëmbim të mençur çiftesh për të zhvilluar një plan urbanistik (Buffa et al., 1964; Hicks dhe Lowan, 1976). CRAFT nuk shqyrton të gjitha shkëmbimet e mundshme të çifteve përpara se të gjenerojë një plan urbanistik të përmirësuar. Të dhënat hyrëse përfshijnë dimensionet e ndërtesës dhe objekteve, rrjedhën e materialit ose shpeshtësinë e udhëtimeve ndërmjet çifteve të objekteve dhe koston për njësi ngarkesë për njësi distancë. Produkti i rrjedhës (f) dhe distancës (d) siguron koston e lëvizjes së materialeve ndërmjet 2 objekteve. Ulja e kostos llogaritet më pas bazuar në kontributin e kostos së trajtimit të materialit para dhe pas shkëmbimit.

Sekuenca optimale

Metoda e zgjidhjes fillon me një paraqitje arbitrare sekuenciale dhe përpiqet ta përmirësojë atë duke ndërruar 2 departamente në sekuencë (Heragu, 1997). Në çdo hap, metoda llogarit ndryshimet e rrjedhës*distanca për të gjithë ndërprerësit e mundshëm të 2 departamenteve dhe zgjedh çiftin më efektiv. 2 departamentet ndërrohen dhe metoda përsëritet. Procesi ndalon kur asnjë ndërprerës nuk rezulton në një kosto të reduktuar. Inputi i kërkuar për të gjeneruar një plan urbanistik duke përdorur Sekuencën Optimale janë kryesisht dimensionet e ndërtesës dhe objekteve, rrjedha e materialit ose shpeshtësia e udhëtimeve ndërmjet çifteve të objektit dhe kostoja për njësi ngarkesë për njësi distancë.

Duke përdorur BLOCPLAN

BLOCPLAN është një program ndërveprues i përdorur për të zhvilluar dhe përmirësuar planimetrinë njëkatëshe dhe shumëkatëshe (E gjelbër dhe El-Hakim,1985). Është një program i thjeshtë që gjeneron paraqitje të mira fillestare për shkak të fleksibilitetit të tij bazuar në disa opsione të ngulitura. Ai përdor të dhëna sasiore dhe cilësore për të

gjenerojnë disa paraqitje blloqesh dhe masën e përshtatshmërisë së tyre. Përdoruesi mund të zgjedhë zgjidhjet përkatëse në bazë të rrethanave.

Algoritmi Gjenetik

Ka mënyra të shumta për formulimin e problemeve të paraqitjes së objekteve nëpërmjet algoritmeve gjenetike (GA). Banerjee, Zhou dhe Montreuil (1997) aplikuan GA në paraqitjen e qelizave. Prerja e strukturës së pemës u sugjerua i pari nga Otten (1) si një mënyrë për të përfaqësuar një klasë paraqitjesh. Qasja u përdor më vonë nga shumë autorë duke përfshirë Tam dhe Chan (1982) të cilët e përdorën atë për të zgjidhur problemin e paraqitjes së zonës së pabarabartë me kufizime gjeometrike. Algoritmi GA i përdorur në këtë punë u zhvillua nga Shayan dhe Chittilappilli (1995) bazuar në strukturat e pemëve në prerje (STC). Ai kodon një plan urbanistik të strukturuar me pemë në një strukturë të veçantë kromozomesh 2004 dimensionale që tregon vendndodhjen relative të çdo objekti në një pemë prerëse. Skema të veçanta janë të disponueshme për të manipuluar kromozomin në operacionet GA (Tam dhe Li, 2). Një operacion i ri "klonimi" u prezantua gjithashtu në Shayan dheAl-Hakim(1999). Zgjidhja e zgjedhur përmes GA konvertohet më pas në një plan urbanistik me prerje. Fillon me një bllok fillestar që përmban të gjitha lehtësitë. Ndërsa algoritmi i ndërtimit të paraqitjes përparon, bëhen ndarje të reja dhe caktohen lehtësira midis blloqeve të krijuara rishtazi, derisa të ketë vetëm një strukturë në çdo bllok. Ndërkohë llogariten edhe koordinatat e çdo objekti. Distanca drejtvizore ndërmjet qendrave të objekteve përdoret për të vlerësuar përshtatshmërinë e kromozomit përkatës. Kur GA përfundon, një procedurë vizatimi merr përsipër për të printuar paraqitjen duke përdorur vlerat e ruajtura të koordinatave. Funksioni objektiv ka një afat penaliteti për të shmangur feta të ngushta.

3. EKSPERIMENTIMI NË NJË RAST STUDIMOR

Për të testuar performancën e metodave të përshkruara më parë, të gjitha ato u aplikuan në një skenar real në prodhimin e mobiljeve. Kompania prodhon 9 stile të ndryshme karrigesh, 2-vendesh dhe3-vendeshpërkatësisht. Prodhimi i të gjitha stileve ndjek të njëjtin grup operacionesh, por përfshin lëndë të para të ndryshme. 5 pjesë përkatësisht jastëkët e sediljeve, jastëkët e shpinës, sediljet e krahëve dhe shpina prodhohen brenda në tufa të madhësive të ndryshme, në zona (departamente) të shpërndara. Lëvizja e pjesëve gjeneron probleme të tilla si puna në vazhdim, pjesë që mungojnë, mungesa, mbingarkesë dhe vendosje e gabuar.

Secili produkt kalon nëpër 11 operacione të cilat fillojnë në objektin 1 - Zona e prerjes dhe përfundojnë në objektin 11 - Zona e bulonave. Secila prej asambleve përfundimtare mund të ndahet në nën-bashkësi të emërtuara të njëjta. Këto nëngrupe takohen në Bolt-Në lartAmbient për montimin përfundimtar. Secila prej nën-montimeve fillon funksionimin e saj në mënyrë të pavarur dhe të gjitha kalojnë nëpër një grup fiks operacionesh i cili është paraqitur në formën e një grafiku montimi në Fig. 1. Pajisjet e paraqitjes aktuale nuk vendosen sipas renditjes së operacioneve.

Për shkak të kësaj, nuk ka rrjedhje të njëpasnjëshme të materialeve, gjë që shkakton punë në vazhdim. Ndërveprimi ndërmjet objekteve mund të përcaktohet duke përdorur masa subjektive dhe objektive. Inputi kryesor i kërkuar për grafikët e rrjedhës është kërkesa, sasia e materialeve të prodhuara dhe sasia e materialit që rrjedh midis secilës makinë. Fluksi i materialit është llogaritur në bazë të sasisë së fluksit të materialit që udhëton për 10 muaj * Njësia matëse e cila është paraqitur në Figurën 2. Figura 3 tregon sipërfaqen e secilit prej departamenteve të përdorura në studimin e rastit. Figura 4 tregon paraqitjen aktuale të Studimit të Rastit.

Figura 1 Grafiku i montimit për studimin e rastit

Figura 2 Rrjedha e materialit për studimin e rastit.

Figura 3 Numri që korrespondon me departamentin

Figura 4 Paraqitja aktuale e kompanisë së mobiljeve dhe dimensionet e secilit departament të përdorur në modelimin e rastit të studimit

4. ZBATIMI I QASJEVE MODELUESE

Këtu, qasjet e ndryshme të modelimit të diskutuara në seksionin 2 zbatohen në rastin e studimit për të gjeneruar paraqitje alternative për krahasim.

4.1 Përdorimi i teorisë së grafikut

Tabela 1 tregon krahasimin e rezultateve duke përdorur 2 qasje të ndryshme të Teorisë së Grafikut, përkatësisht metodën Foulds dhe Robinsons dhe metodën Wheels and Rims. Tabela 1 tregon qartë se metoda Foulds dhe Robinsons është më e mira nga 2 rezultatet. Rezultatet e metodës Foulds dhe Robinsons janë shpjeguar në detaje në Figurat5-7.

Tabela 1: Një tabelë që tregon krahasimin e 2 metodave të ndryshme të teorisë grafike të përdorura.

Figura 5 Grafiku i afërsisë së rezultateve të studimit të rastit duke përdorur metodën Foulds dhe Robinson.

Figura 6 Paraqitja e përmirësuar pas përdorimit të teorisë së grafikut (metoda Foulds dhe Robinsons)

1-Prerja,2- Qepje, 3- Mbushje kaliko, 4- Mbush nga afër, 5 - Mbushje e jastëkut, 6- Prerje me shkumë, Prerje me shkumë, 7- Montim i kornizës, 8- Ngjitje,9-PranverëLart,10-Tapiceri,11- Rrufe lart.

Figura 7 Rrjedha * Grafiku i vlerësimit në distancë për studimin e rastit duke përdorur teorinë e grafikëve (metoda Foulds dhe Robinsons)

4.2 Përdorimi i CRAFT

Të dhënat hyrëse për CRAFT futen dhe kostoja fillestare për paraqitjen aktuale është llogaritur e para. Kjo kosto mund të reduktohet duke përdorur një krahasim me çifte siç tregohet në Figurat 1.

Figura 8 Kostoja fillestare për paraqitjen aktuale duke përdorur CRAFT

Figura 9 Shkëmbimi hap pas hapi me CRAFT

Rezultatet e marra nga CRAFT tregohen në tabelën 2. Bazuar në llogaritjet e mësipërme mund të vizatohet një plan urbanistik i ri dhe i përmirësuar i cili është paraqitur në Figurën 10

Tabela 2: Një tabelë që tregon rezultatet

Figura 10 Paraqitja e përmirësuar e krijuar nga CRAFT

4.3 Algoritmi i Sekuencës Optimale

Të dhënat hyrëse janë të njëjta si për CRAFT, me përjashtim të faktit se ato ndjekin një grup të ndryshëm krahasimi me çifte. Tabela 3 tregon rezultatet e nxjerra nga paraqitja e përmirësuar. Figura 11 tregon paraqitjen e përmirësuar duke përdorur Sekuencën Optimale.

Tabela 3 Një tabelë që tregon rezultatet duke përdorur CRAFT