M-makineli Esnek Operasyonlu Akış Tipi Sistemlerde Çizelgeleme

Abstract

Bu çalışmada m makineli n adet parça üreten bir akış tipi üretim sistemi ele alınmıştır. Bu sistemde her parça makinelerde sırayla işlenmektedir. Her bir makinenin parça üzerinde yapması gereken belirli işlemler vardır. Bunun yanında önceden belirlenmiş ardışık iki makine, sabit işlemlere ek olarak, gereken bir işlemi daha yapabilecek kabiliyettedir. Aynı tip parça üretimi yapılan bu sistemde makineler arası stok kapasitesi sınırsız ya da sıfır kapasiteli olabilir. Amaç, yayılma zamanını enküçükleyecek şekilde, esnek işlemlerin her bir parça için hangi esnek makinede yapılacağına karar vermektir. Problemle uygulamada sıkça karşılaşılmaktadır. Esnekliği oldukça yüksek olan farklı uç kapasitelerine sahip CNC makinelerin kullanıldığı esnek üretim sistemleri karşılaşılan alanlardan birisidir. Çapraz eğitimli işçilerin bulunduğu montaj hatlarında ve PCB kart üzerine devre elemanlarının yerleştirildiği sistemlerde de aynı durumla karşılaşılmaktadır. Problem çözümü için, öncelikle problemin optimizasyon modeli yazılmış ve optimal çözümün özellikleri belirlenmiştir. Belirlenen bu özellikler ile bazı problemlerin kolayca çözülebileceği veya boyutlarının küçültülebileceği görülmüştür. Ancak bu indirgeme durumunda dahi, optimizasyon modelinin çözüm üretmesi uzun zaman almaktadır. Bu nedenle, optimal çözüm için ispatlanan özelliklerden yararlanılarak bir dinamik programlama algoritması geliştirilmiştir. Yapay polinom zamanlı bu çözüm yönteminin de, problem verilerine bağlı olarak, çözüm süresi oldukça uzun olabilmektedir. Bu nedenle, daha kısa sürede kaliteli çözümler üreten sezgisel bir yöntem geliştirilmiş, yöntemin etkinliği deneysel bir çalışma ile gösterilmiştir. Geliştirilen yöntemler, m makineli ve daha genel esneklik tanımına sahip sistemlerin çözümüne yönelik ilk adımı oluşturmaktadır.

In this study, we consider an m machine flowshop which produces n identical parts. Each machine has to make some preassigned operations. Additionally, a pair of adjacent machines are capable of performing an additional operation, besides their preassigned operations. There may be an infinitive capacity buffer or no buffer in between machines. The problem is to decide on which of the flexible machines to perform this operation. For each part, the objective is to minimize the makespan. Such problems are encountered. In some industries, such as the metal cutting industry where highly flexible CNC machines are used extensively. Similar problems are also encountered in assembly lines where cross-tranined operations are working and assembly systems of printed circuit boards (PCB). In order to solve the problem, the optimization model is developed and the characteristics of the optimal solution are determined. Using these characteristics, some problems can be solved trivially or the problem size can be reduced. However, even the reduced problem requires a long time to solve with the optimization model. Therefore, a dynamic programming algorithm is developed which uses the characteristics of the optimal solution. The pseudo polynomial time dynamic programming algorithm also requires a long solution time for some problems depending on problem parameters. As a consequence a heuristic procedure is developed to produce high quality solutions in reasonable times. The performance of the heuristic is tested through a computational study. The developed procedure constitute the first step for the solution of m-machine flowshops with more general flexibility systems.