وزارت علوم،تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان­نامه

مقطع کارشناسی­ارشد

رشته: مهندسی صنایع

زمان­بندی ماشین­های موازی غیر مرتبط با اثر همزمان استهلاک و یادگیری و فعالیت­های نگهداری

استاد راهنما:

دکتر جواد رضائیان

چکیده:

نگهداری ماشین در تولید اغلب برای ممانعت از شکست ماشین به منظور حفظ راندمان تولید انجام می­شود. در این پایان­نامه مسئله کمینه سازی بیشترین زمان تکمیل بر روی ماشین­های موازی غیرمرتبط باتوجه به تاثیرات استهلاک بر زمان کارها و فعالیت­های نگهداری و اثر یادگیری در افق زمان­بندی مورد بررسی قرار گرفت. یک ماشین بعد از عملیات نگهداری به شرایط اولیه خود بازمی­گردد و اثر استهلاک از نو، آغاز می­گردد. هدف در این مسئله پیدا کردن دفعات بهینه، بهترین زمان انجام عملیات نگهداری و توالی بهینه کارها روی ماشین­ها به طوری که بیشترین زمان تکمیل کارها کمینه گردد. برای مسئله مطرح شده یک مدل ریاضی خطی ارائه شد و بعد از اشاره به NP-hard بودن مسئله به ارائه روش فرا ابتکاری ژنتیک و رقابت استعماریجهت حل مسئله در ابعاد موجود در واقعیت پرداخته شد و در نهایت نتایج بدست آمده مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.

کلمات کلیدی:

ماشین­های موازی غیرمرتبط، اثر یادگیری، اثر استهلاک،فعالیت­های نگهداری.

فهرست

عنوان                                                                                                     شماره صفحه

چکیده

 فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق

• مقدمه 2
• تعریف مسئله 3
• فرضیات مسئله ماشین­های موازی این مطالعه3
• اهداف تحقیق4

1-5.جنبه­های نوآوری تحقیق4

1-6. محتویات تحقیق4

1-7. جمع­بندی4

فصل دوم: ادبیاتنظری و پیشینه  تحقیق

2-1. مقدمه7

2-2. تعربف اثر یادگیری در فن زمان­بندی                                                                 7

2-3.تعریف نگهداری و تعمیرات در زمان­بندی                                                          9

2-4.  ادبیات و پیشینه تحقیق              10

2-4-1. مسائل ماشین­های موازی10

2-4-2. مروری بر مطالعات زمان­بندی با اثر یادگیری11

2-4-3. مروری بر مطالعات اثر همزمان یادگیری و زوال در زمان­بندی11

2-4-4. مروری بر مطالعات زمان­بندی با اثر استهلاک12

2-5. جمع­ بندی13

فصل سوم: ارائه مدل ریاضی

3-1. مقدمه14

3-2. تعریف مسئله14

3-3. فرضیات مسئله14

3-4. مدل ریاضی پیشنهادی15

3-4-1. اندیس ­ها15

3-4-2. پارامترهای مسئله15

3-4-3. متغیرهای تصمیم15

3-4-4. مدل ریاضی16

3-4-5. توضیحات مدل17

3-5. تحلیل حساسیت17

3-6. پیچیدگی مسئله22

3-7.مقدمه­ای بر الگوریتم ژنتیک24

3-7-1. شمای کلی الگوریتم ژنتیک25

3-7-2. واژگان الگوریتم ژنتیک26

3-7-3. جامعه اولیه26

3-7-4. عملیات ژنتیک27

3-7-4-1.عملگر انتخاب27

3-7-4-2.عملگر تقاطع28

3-7-4-3. عملگر جهش29

3-7-4-4.تابع برازش30

3-7-4-5. شرط توقف30

3-8 .معرفی الگوریتم رقابت استعماری

3-8-1. مقدمه30

3-8-2. شکل­دهی امپراطوری اولیه30

3-8-3. سیاست جذب، حرکت کشور مستعمره به سمت استعمارگر33

3-8-4. انقلاب35

3-8-5. جابه­ جایی قدرت بین استعمارگر و مستعمره35

3-8-6. رقابت استعماری36

3-8-7. همگرایی37

فصل چهارم: یافته ­های تحقیق

4-1. مقدمه41

4-2. ساختار الگوریتم ژنتیک پیشنهادی41

4-2-1. ساختار کروموزوم41

4-2-2. جمعیت اولیه42

4-2-3. تابع برازش42

4-2-4. عملگر تقاطع43

4-2-5. عملگر جهش44

4-2-6. ارزیابی فرزندان45

4-2-7. جست و جوی محلی45

4-2-8. معیار توقف45

4-3.ساختار الگوریتم رقابت استعماری پیشنهادی46

4-4.  نتایج محاسباتی47

4-4-1. تنظیم پارامترها47

4-4-2. روش تاگوچی47

4-4-3. روش تاگوچی برای تنظیم الگوریتم ژنتیک49

4-4-4. روش تاگوچی برای تنظیم الگوریتم رقابت استعماری50

4-5. معیارهای عملکرد

4-5-1. شاخص زمان محاسباتی52

4-5-2. روش­های اندازه­گیری عملکرد الگوریتم­ها52

4-5-3. تحلیل نمودار زمان محاسباتی الگوریتم ژنتیک و رقابت استعماری55

4-6. جمع­ بندی56

فصل پنجم:نتیجه­گیری و پیشنهادات آتی

5-1. جمع­ بندی59

5-2. پیشنهادات آتی59

ضمیمه یک60

ضمیمه دو65

منابع و مراجع71

لیست جدول­ها

عنوان شماره صفحه

جدول 3-1. داده­های مسئله اول برای کار و زمان                                                            18   

جدول 3-2. داده­های مسئله اول برای نرخ یادگیری                                                         18

جدول 3-3. داده­های مسئله اول برای نرخ استهلاک                                                        18

جدول 3-4. داده­های مربوط به زمان نگهداری برای مسئله اول                                           18        

جدول 3-5. داده­های مسئله دوم برای کار و زمان                                                           19

جدول 3-6. داده­های مسئله دوم برای نرخ یادگیری                                                        19

جدول 3-7. داده­های مسئله دوم برای نرخ استهلاک                                                        20

جدول 3-8. داده­های مربوط به زمان نگهداری برای مسئله دوم                                           20 

جدول 3-9. داده­های مسئله سوم برای کار و زمان                                                          21

جدول 3-10. داده­های مسئله سوم برای نرخ یادگیری                                                      21          

جدول 3-11. داده­های مربوط به زمان نگهداری برای مسئله سوم                                        21

جدول 3-12. داده­های مسئله سوم برای نرخ استهلاک                                                     22   

جدول 4-1. پارامترهای الگوریتم ژنتیک در سه سطح                                                      49

جدول 4-2.مقادیر بهینه برای پارامترهای GA50

جدول 4-3.پارامترهای الگوریتم ICAدر سه سطح 50

جدول 4-4. مقادیر بهینه برای پارامترهای ICA51

جدول 4-5. نتایج بدست­آمده از روش دقیق، الگوریتم ژنتیک و رقابت استعماری               53     

لیست شکل­ها

عنوان                                                                                           شماره صفحه

شکل 2-1. رویکردهای مدل­سازی اثر یادگیری                                                     9

شکل 3-1. سلسله مراتب پیچیدگی توابع هدف در مسائل زمان­بندی                          24

شکل 3-2.تقاطع تک­نقطه­ای                                                                        29

شکل 3-3. تقاطع دو نقطه­ای                                                                        29

شکل 3-4. نحوه تخصیص کشورهای مستعمره به کشور استعمارگر                          32

شکل 3-5. حرکت خطی مستعمره در راستای استعمارگر                                      34

شکل 3-6. زاویه انحراف رسیدن کشور مستعمره به امپریالیسم                               34

شکل 3-7. مسیر انقلاب در یک کشور مستعمره                                                35

شکل 3-8 .جا­به­جایی قدرت مابین کشورهای استعمارگر و مستعمره36

شکل 3-9. سقوط امپراطوری­های ضعیف­تر37

شکل 4-1.ساختار دو بخش و نحوه کدگشایی کروموزوم42

شکل 4-2.نحوه عملکرد عملگرهای تقاطع44

شکل 4-3.نمایش و نحوه عملگر جهش45

شکل 4-4.مقادیر سطوح مختلف پارامترهای الگوریتم GA در نسبت S/N              49

شکل 4-5. مقادیر سطوح مختلف پارامترهای الگوریتم ICA در نسبت S/N            51

شکل 4-6.نمودار RPD مربوط به الگوریتم ژنتیک و رقابت  استعماری55

شکل 4-7. نمودار زمان محاسباتی الگوریتم ژنتیکو رقابت استعماری56

– نگاهی به مسئله ی زمان بندی

1-1.مقدمه:

زمان­بندی[1] فرآیند تخصیص منابع به فعالیت­ها با درنظرگرفتن دوره­های زمانی مربوط به آن­ها به منظور بهینه­سازی یک یا چند هدف می­باشد. این فرآیند به عنوان یک فرآیند تصمیم­گیری مبنای کار بسیاری از صنایع تولیدی و خدماتی محسوب می­شود. زمان­بندی کارای فعالیت­ها زمینه ساز بهبود عملکرد سیستم­های تولیدی می­باشد و ضرورتی برای بقا در فضای رقابتی بازار به شمار می­آید. تئوری زمان­بندی در ارتباط با مدل­های ریاضی است که فرآیند زمان­بندی را تشریح می­کنند. چشم انداز تئوریک یک نگرش کمی برای بدست­آوردن ساختار مسائل در چهارچوب مدل­های ریاضی بدست می­دهد که این امر با تشریح منابع و فعالیت­ها و تبدیل اهداف تصمیم­گیری به یک تابع هدف، صورت می­پذیرد. درنتیجه، منابع، فعالیت­ها و توابع هدف عناصر کلیدی مدل­های زمان­بندی محسوب می­شوند. منابع برحسب قابلیت­های کمی و کیفی خود مشخص می­شوند. به طوری که هر مدل نشان­دهنده نوع و میزان منابع به کاررفته در آن می­باشد. از سوی دیگر، فعالیت­ها برحسب اطلاعاتی از قبیل منابع موردنیاز، مدت زمان انجام، زمان آغاز و زمان پایان آنها توصیف می­شوند. توابع هدف نیز دربرگیرنده هزینه­های سیستم برای اجرای تصمیمات مربوط به تخصیص منابع به فعالیت­ها می­باشند. تصمیمات عمده در فرآیند زمان­بندی شامل بهره برداری کار از منابع، پاسخگویی سریع به تقاضا و انطباق دقیق زمان های تحویل با موعدهای تحویلی تعیین شده می شوند.

انگیزه بسیاری از توسعه­ها و پیشرفت­های علمی در حوزه زمان­بندی برخاسته از محیط­های صنعتی است و به طورطبیعی در بیان مفاهیم زمان­بندی از واژه­های به کار رفته درصنعت استفاده می­شود. به همین خاطر منابع با عنوان ماشین به کار می­روند و به هرکدام از فعالیت­ها، کار اطلاق می شود بطوری که کارها اغلب به وسیله مجموعه­ای از ماشین­ها در ایستگاه­های مختلف کاری با توالی مشخص پردازش می­شوند.

به طورکلی، مسائل زمان­بندی به صورت مسائل بهینه­سازی محدودیت­دار بیان می­شوند که در آن­ها به بررسی تصمیمات مربوط به تخصیص ماشین­ها و توالی پردازش کارها پرداخته می­شود. درحالتی که تنها یک ماشین موجود است، تعیین توالی پردازش کارها یک برنامه زمانی کامل را تشکیل می­دهد. مسائل تک ماشینه با وجود سادگی ذاتی، سنگ بنای درک فراگیر مفاهیم زمان بندی را تشکیل می­دهند. در مقابل، زمان­بندی مسائل چند ماشینه شامل سیستم­های موازی، سیستم­های متوالی و سیستم­های ترکیبی می­باشد. در سیستم­های موازی، هریک از کارها با انجام یک عملیات همانند مسائل تک ماشینه بر روی یکی از ماشین­های موازی موجود پردازش می­شوند و مسائل مربوطه ساختار نسبتاً پیچیده تری را تجربه می­کنند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.