SUPERVISOR
Mehdi Bijari
مهدي بيجاري (استاد راهنما)
STUDENT
Shahrzad Derakhshan hore
شهرزاد درخشان هوره
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی صنایع
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Integrated Production and Non-Cyclical Maintenance Planning in Flow shop Environment with Limited Buffer
Whenever an unexpected failure occurs i machine, level of system efficiency decreases and this leads to the current production plan becomes inappropriate. In emergency situations, Changing the production plan, if it's not impossible, can be very costly and make big changes in the amount of production and service level. Therefor, considering maintenance is an important issues in the production planning. Maintenance planning considerd in two approaches: cyclical and non- cyclical. Non-cyclical program is better and near to reality however, because of the simplicity in most of the articles and works in the field of maintenance, they use the cyclical maintenance. Flowshop enviroment is one of the most prevalent enviroment in production area. One of the important constraint In this areas is the limited buffer between two consecutve machines, wich limit the production amount. In this thesis we determine lot size, the sequence of works and maintenances in flowshop enviroment with limited buffer. We introduce two models with different assumptions that can plan production works and non-cyclical maintenance.The objective of first problem is to minimizing the total costs consist of production, setup, inventory and praventive maintenance costs. The objective of second problem is to minimizing total costs consist of setup, inventory, production, preventive maintenace and emergency maintenance costs. Since both of the problems are NP-Hard, so the mathematical models can not solve large size problems. One metaheuristic algorithem, ant colony system, and two heuristics algorithm based on fix and optimizing are developed for each problems for the large scales. These algorithm are evaluated by solving 200 instances. In the first problem,the average time to solve these problems in the ACS algorithemis 122.26 seconds and in the first and second fix and optimize is 351.89 and 410.42 seconds respectively. In terms of solution quality, the average distances the solution obtained by ACS algorithem and first and second fix and optimize from solution obtained by implemention of the proposed mathematical model in the duration 7200 seconds, is 2.45, 1.83 and 1.37 in percentage, respectively. in the second problem , the average time to solve these problems in the ACS algorithemis and in the first and second fix and optimize is 190.95 , 499.49 and 697.15 seconds respectively. In terms of solution quality, the average distances the solution obtained by ACS algorithem and first and second fix and optimize from solution obtained by implemention of the proposed mathematical model in the duration 7200 seconds, is 2.55, 2.15 and 1.86 in percentage,respectively. In both of the problems in terms of solution time, ACS algorithem and in terms of solution quantity, the second algorithem based of fix and optimizing have a better performane.
چکيده هرگاه يک خرابي غيرمنتظره براي ماشين رخ مي دهد، ميزان بهره وري سيستم کاهش يافته واين امر منجر به نامناسب شدن برنامه توليد فعلي مي شود. تغيير برنامه توليد اگر غيرممکن نباشد، در شرايط اضطراري مي تواند بسيار هزينه بر بوده و ميزان توليد و سطح سرويس را دست خوش تغييرات چشم گير نمايد. از اين رو در نظر گرفتن نگهداري و تعميرات در برنامه ريزي توليد، از مباحث قابل توجه است. برنامه ريزي نگهداري و تعميرات به دو صورت چرخشي و غيرچرخشي صورت مي گيرد. برنامه هاي نگهداري و تعميرات غيرچرخشي برنامه هاي بهتر و نزديک به واقعيت هستند، با اين وجود در اکثر مقالات و کارهاي انجام شده در زمينه نگهداري و تعميرات، برنامه نگهداري و تعميرات چرخشي را در مسائل و مدل سازي ها، به دليل سادگي استفاده نموده اند.سيستم توليدي کارگاه جرياني يکي از متداول ترين سيستم ها توليدي است، يکي از مسائل مهم در اين سيستم هاي توليدي محدوديت فضاي مابين دو ماشين متوالي براي نگهداري قطعات توليد شده است، که باعث محدود شدن ميزان توليد مي گردد. در اين پايان نامه دو مسئله با هدف تعيين توالي فعاليت هاي توليدي و نگهداري و تعميرات و تعيين اندازه دسته هاي توليد در کارگاه جرياني با در نظر گرفتن محدوديت ذخيره ي موجودي مياني مد نظرمي باشد. به اين منظور دو مدل برنامه ريزي توليد کارگاه جرياني، با فرضيات متفاوت توسعه داده شده است تا بتوانند علاوه بر فعاليت هاي توليدي، فعاليت هاي نگهداري و تعميرات را نيز به صورت غيرچرخشي برنامه ريزي کنند. هدف مسئله اول کمينه نمودن مجموع هزينه هاي توليد محصولات، هزينه آماده سازي، هزينه نگهداري موجودي و هزينه فعاليت هاي نگهداري و تعميرات مي باشد. هدف مسئله دوم کمينه کردن مجموع هزينه هاي آماده سازي محصولات، هزينه نگهداري موجودي، هزينه توليد، هزينه انجام فعاليت هاي نگهداري و تعميرات و هزينه ي احتمالي تعميرات اضطراري است. به دليل احتمالي بودن تابع هدف مسئله دوم، هدف مسئله کمينه نمودن اميدرياضي هزينه ها مي باشد.به علت NP-Hard بودن مسائل، حل بهينه مدل هاي رياضي ارائه شده با بالا رفتن ابعاد مسئله به شدت زمان بر خواهد بود. به همين دليل ، يک الگوريتم فراابتکاري سيستم اجتماع مورچگان و دو الگوريتم مبتني بر تثبيت و بهينه سازي براي هر مسئله پيشنهاد شده است.اين الگوريتم ها با استفاده از 200 مثال مورد آزمايش قرار گرفته اند. در مسئله اول متوسط زمان حل در الگوريتم سيستم اجتماع مورچگان 26/122 ثانيه است، اين در حالي است که در الگوريتم اول و دوم مبتني بر تثبيت و بهينه سازي متوسط زمان حل به ترتيب 89/351 و 42/410 ثانيه است. از نظر کيفيت جواب، به طور متوسط فاصله ي جواب هاي به دست آمده توسط الگوريتم سيستم اجتماع مورچگان و الگوريتم هاي اول و دوم مبتني بر تثبيت و بهينه سازي از جواب حاصل از اجراي مدل رياضي در مدت زمان 7200 ثانيه، به ترتيب 47/2 و 83/1 و 37/1 درصد است. به همين ترتيب متوسط زمان حل الگوريتم ها در مدل دوم به ترتيب 95/190 و 49/499 و 15/697 ثانيه است. الگوريتم سيستم اجتماع مورچگان در مدت زمان کمتري به جواب دست يافته است. از نظر کيفيت جواب الگوريتم ها در مسئله دوم، فاصله از جواب بهينه به ترتيب 55/2 و 15/2 و 86/1 درصد است. بنابراين در هر دو مسئله از نظر زمان حل، الگوريتم سيستم اجتماع مورچگان و از نظر کيفيت جواب ، الگوريتم دوم مبتني بر تثبيت و بهينه سازي عملکرد بهتري دارد.