Uitlegontwerp van meubelproduksielyn met formele metodes

OPSOMMING

Hierdie vraestel eksperimenteer die toepassing van verskillende heuristiese benaderings tot 'n werklike fasiliteituitlegprobleem by 'n meubelvervaardigingsmaatskappy. Al die modelle word vergelyk met behulp van AHP, waar 'n aantal parameters van belang gebruik word. Die eksperiment toon dat formele uitlegmodelleringsbenaderings effektief gebruik kan word, werklike probleme waarmee die industrie te kampe het, wat lei tot aansienlike verbeterings.

1. INLEIDING

Die meubelbedryf beleef 'n baie mededingende era soos baie ander, en streef dus hard om metodes te vind om vervaardigingskoste te verminder, kwaliteit te verbeter, ens. As deel van 'n produktiwiteitsverbeteringsprogram in 'n vervaardigingsmaatskappy wat hierin genoem word (Die Maatskappy = TC) het ons 'n projek uitgevoer om die uitlegontwerp van die produksielyn op die winkelvloer van hierdie maatskappy te optimaliseer met die doel om doeltreffende uitleg te oorkom. Daar is besluit om 'n aantal uitlegmodelleringstegnieke toe te pas om 'n byna optimale uitleg te genereer gebaseer op formele metodes wat selde in die praktyk gebruik word. Die modelleringstegnieke wat gebruik word, is Grafiekteorie, Blokplan, CRAFT, Optimum Volgorde en Genetiese Algoritme. Hierdie uitlegte is dan geëvalueer en vergelyk deur gebruik te maak van 3 kriteria naamlik Totale Oppervlakte, Vloei * Afstand en die Aangrensende Persentasie. Totale Oppervlakte verwys na die area wat deur die produksielyn beset word vir elke model wat ontwikkel is. Vloei * Dist bereken die som van produkte van die vloei en die afstand tussen elke 2 fasiliteite. Adjacency Persentasie bereken die persentasie van die fasiliteite wat voldoen aan die vereiste om aangrensend te wees.

Seleksie van die beste uitleg is ook formeel gedoen met behulp vanmulti-kriteriabesluitnemingsbenadering AHP (Satty, 1980) met behulp van Expert Choice-sagteware. Die beste uitleg is vergelyk met die bestaande uitleg om verbeterings te demonstreer wat verkry is deur formele benaderings tot uitlegontwerp.

Die definisie van 'n aanleguitlegprobleem is om die beste rangskikking van fisiese fasiliteite te vind om 'n doeltreffende werking te verskaf (Hassan en Hogg, 1991). Die uitleg beïnvloed die koste van materiaalhantering, deurlooptyd en deurset. Dit beïnvloed dus die algehele produktiwiteit en doeltreffendheid van die aanleg. Volgens Tompkins en White (1984) was die ontwerp van fasiliteite deur die geskiedenis heen en dorpsfasiliteite wat ontwerp en gebou is, word inderdaad beskryf in die antieke

* Ooreenstemmende Skrywer

geskiedenis van Griekeland en die Romeinse Ryk. Onder die eerstes wat hierdie probleem bestudeer het, is Armour en Buffa et al. (1). Dit lyk asof min in die 1964's gepubliseer is. Francis en White (1950) was die 1974ste wat die vroeë navorsing oor hierdie gebied versamel en bygewerk het. Latere navorsing is opgedateer deur 1 studies, die 2ste deur Domschke en Drexl (1) en die ander deur Francis et al. (1985). Hassan en Hogg (1992) het 'n uitgebreide studie gerapporteer oor die tipe data wat in die masjienuitlegprobleem vereis word. Die masjienuitlegdata word in 'n hiërargie beskou; afhangende van hoe gedetailleerd die uitleg ontwerp is. Wanneer die uitleg wat benodig word slegs is om die relatiewe rangskikking van masjiene te vind, is data wat masjiennommer en hul vloeiverwantskappe verteenwoordig voldoende. As 'n gedetailleerde uitleg egter nodig is, word meer data benodig. Om data te vind kan probleme ontstaan, veral in nuwe vervaardigingsfasiliteite waar die data nog nie beskikbaar is nie. Wanneer die uitleg vir moderne en geoutomatiseerde fasiliteite ontwikkel word, kan die vereiste data nie uit historiese data of van soortgelyke fasiliteite verkry word nie, aangesien dit dalk nie bestaan ​​nie. Wiskundige modellering is voorgestel as 'n manier om 'n optimale oplossing vir die fasiliteituitlegprobleem te kry. Sedert die 1991ste wiskundige model wat deur Koopmans en Beckmann (1) ontwikkel is as 'n kwadratiese opdragprobleem, het belangstelling in die gebied aansienlike groei gelok. Dit het 'n nuwe en interessante veld vir die navorser oopgemaak. In die soeke na 'n oplossing vir die fasiliteituitlegprobleem, het navorsers hulself begin om wiskundige modelle te ontwikkel. Houshyar en White (1957) het na uitlegprobleem as 'nheelgetal-programmeringmodel terwyl Rosenblatt (1986) die uitlegprobleem as 'n dinamiese programmeringsmodel geformuleer het. Palekar et al. (1992) handel oor onsekerheid en Shang (1993) gebruik amulti-kriteriabenadering. Aan die ander kant het Leung (1992) 'n grafiekteorie-formulering aangebied.

Groen enAl-Hakim(1985) het 'n GA gebruik om die deelfamilie sowel as die uitleg tussen selle te vind. In sy formulering het hy die rangskikking van sel beperk as óf lineêre enkelry óf lineêre dubbelry. Die ontwikkelde algoritme is meer na die sellestelseluitleg, of die uitleg van produksievloer, eerder as die seluitleg, of die masjienuitleg. Die werklike uitleg van masjiene binne selle is nie oorweeg nie. Banerjee en Zhou (1995) het die fasiliteitsontwerpoptimeringsprobleem geformuleer vir aenkellusuitleg met behulp van genetiese algoritmes. Die ontwikkelde algoritme is vir die selstelseluitleg en neem dus nie die uitleg van masjiene binne sel in ag nie. Fu en Kaku (1997) het 'n aanleguitlegprobleemformulering vir 'n werkwinkelvervaardigingstelsel aangebied waar die doel is om die gemiddelde Werk in Proses te minimaliseer. Hulle het die aanleg gemodelleer as 'n oop tounetwerk onder 'n stel aannames. Die probleem verminder tot 'n Queuing Assignment Probleem (QAP). Simulasie is gebruik om die gemiddelde Materiaalhanteringskoste te minimaliseer en die Gemiddelde Werk in Proses te minimaliseer.

2. MODELLERINGSBENADERING

Modelle word gekategoriseer na gelang van hul aard, aannames en doelwitte. Die 1ste generiese sistematiese uitlegbeplanning-benadering, ontwikkel deur Muthor (1955), is steeds 'n nuttige skema, veral as dit deur ander benaderings ondersteun word en deur rekenaar bygestaan ​​word. Konstruksiebenaderings, Hassan en Hogg (1991), bou byvoorbeeld 'n uitleg van nuuts af terwyl Improvement Methods, Bozer, Meller en Erlebacher (1994) byvoorbeeld poog om 'n bestaande uitleg vir beter resultate te wysig. Optimalisering van metodes en ook heuristiek vir uitleg deur is goed gedokumenteer deur Heragu (2007).De-Alvarengaen Gomes (2000) bespreek ameta-heuristiesbenadering as 'n manier om die NP-harde aard van optimale modelle te oorkom.

Die verskillende modelleringstegnieke wat in hierdie werk gebruik word, is Grafiekteorie, CRAFT, Optimum Sequence, BLOCPLAN en Genetiese Algoritme. Hieronder word parameters verduidelik wat deur elke algoritme vereis word om dieselfde te modelleer.

Grafiekteorie

Grafiekteorie (Foulds en Robinson, 1976; Giffin et al., 1984; Kim en Kim, 1985; en Leung, 1992) pas 'nrand-gewigmaksimum planêre grafiek waarin die hoekpunte (V) die fasiliteite voorstel en die rande (E) aangrensings voorstel en Kn die volledige grafiek van n hoekpunte aandui. Gegewe 'n geweegde grafiek G, is die fasiliteit-uitlegprobleem om 'n maksimum geweegde spanning te vindsubgrafiekG' van G wat vlak is.

Hierdie vraestel gebruik 2 verskillende soorte benaderings om die gevallestudie te modelleer. Die 1ste benadering is dieDelta-eedermetode deur Foulds en Robinson (1976). Die metode behels eenvoudige invoeging met 'n aanvanklike K4, en hoekpunte word dan een vir een volgens 'n voordeelmaatstaf ingevoeg. Die 2de benadering wat gebruik word, is die wieluitbreidingsalgoritme (Groen enAl-Hakim,1985). Hier word die aanvanklike K4 verkry deur 'n rand met die hoogste w8 te kies en dan 2 opeenvolgende hoekpuntinvoeging toe te pas volgens die voordeelkriteria. Die algoritme gaan dan voort met 'n invoegproses, wat die wieluitbreidingsprosedure genoem word. 'n Wiel op n hoekpunte word gedefinieer as 'n siklus aan(n-1)hoekpunte (genoem die rand), sodat elke hoekpunt aangrensend is aan een bykomende hoekpunt (genoem die naaf). Laat W 'n wiel wees met die naaf x. Kies 2 hoekpunte k en l, wat die rande van hierdie siklus is. 'n Vertexy van die stel ongebruikte hoekpunte word dan in hierdie wiel in die huidige gedeeltelikesubgrafieksodanig dat y 'n spilpunt van die nuwe wiel W′ is wat k, l en x as sy vellings bevat, en alle vellings in W is nou aangrensend aan hoekpunt x of hoekpunt y. Deur elke ongebruikte hoekpunt agtereenvolgens op die bogenoemde wyse in te voeg, word die finale maksimum planêre subgrafiek verkry.

Gebruik CRAFT

CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique) gebruik 'n paar wyse uitruil om 'n uitleg te ontwikkel (Buffa et al., 1964; Hicks en Lowan, 1976). CRAFT ondersoek nie alle moontlike paarwyse uitruiling voordat 'n verbeterde uitleg gegenereer word nie. Die insetdata sluit in afmetings van die gebou en fasiliteite, vloei van materiaal of frekwensie van ritte tussen fasiliteitspare en koste per eenheidslas per eenheidsafstand. Die produk van die vloei (f) en afstand (d) verskaf die koste om materiaal tussen 2 fasiliteite te verskuif. Die kostevermindering word dan bereken op grond van die voor- en na-uitruilmateriaalhanteringskostebydrae.

Optimale volgorde

Die metode van oplossing begin met 'n arbitrêre opeenvolgende uitleg en probeer om dit te verbeter deur 2 departemente in die volgorde om te skakel (Heragu, 1997). By elke stap bereken die metode die vloei*afstandveranderinge vir alle moontlike skakelaars van 2 departemente en kies die mees effektiewe paar. Die 2 afdelings word omgeskakel en die metode herhaal. Die proses stop wanneer geen skakelaar 'n verlaagde koste tot gevolg het nie. Die insette wat nodig is om 'n uitleg te genereer deur Optimum Sequence te gebruik, is hoofsaaklik dimensies van die gebou en fasiliteite, die vloei van materiaal of frekwensie van ritte tussen fasiliteitspare en koste per eenheidslas per eenheidsafstand.

Gebruik BLOCPLAN

BLOCPLAN is 'n interaktiewe program wat gebruik word om beide enkel- en meerverdieping-uitleg te ontwikkel en te verbeter (Groen en Al-Hakim,1985). Dit is 'n eenvoudige program wat goeie aanvanklike uitlegte genereer as gevolg van sy buigsaamheid gebaseer op verskeie ingebedde opsies. Dit gebruik beide kwantitatiewe en kwalitatiewe data om

genereer verskeie blokuitlegte en hul maatstaf van fiksheid. Die gebruiker kan die relatiewe oplossings kies op grond van omstandighede.

Genetiese Algoritme

Daar is talle maniere om fasiliteite te formuleer Uitlegprobleme deur genetiese algoritmes (GA). Banerjee, Zhou en Montreuil (1997) het GA op seluitleg toegepas. Die sny van boomstruktuur is eerste deur Otten (1) voorgestel as 'n manier om 'n klas uitlegte voor te stel. Die benadering is later gebruik deur baie skrywers insluitend Tam en Chan (1982) wat dit gebruik het om die ongelyke area-uitlegprobleem met meetkundige beperkings op te los. Die GA-algoritme wat in hierdie werk gebruik is, is ontwikkel deur Shayan en Chittilappilli (1995) gebaseer op snyboomstrukture (STC). Dit kodeer 'n boom-gestruktureerde kandidaat-uitleg in 'n spesiale struktuur van 2004-dimensionele chromosome wat die relatiewe ligging van elke fasiliteit in 'n snyboom toon. Spesiale skemas is beskikbaar om die chromosoom in GA-operasies te manipuleer (Tam en Li, 2). 'n Nuwe "kloning"-operasie is ook in Shayan enAl-Hakim(1999). Die gekose oplossing deur GA word dan omgeskakel na 'n snyuitleg. Dit begin met een aanvanklike blok wat al die fasiliteite bevat. Soos die uitleg-konstruksie-algoritme vorder, word nuwe partisies gemaak en fasiliteite word tussen nuutgegenereerde blokke toegewys, totdat daar net een fasiliteit in elke blok is. Intussen word die koördinate van elke fasiliteit ook bereken. Reglynige afstand tussen sentroïede van fasiliteite word gebruik om die fiksheid van die onderskeie chromosoom te evalueer. Wanneer die GA eindig, neem 'n tekenprosedure oor om die uitleg te druk deur die gestoorde waardes van die koördinate te gebruik. Die objektiewe funksie het 'n strafterm om nou skywe te vermy.

3. EKSPERIMENTERING VIA 'N GEVALLESTUDIE

Om die werkverrigting van die metodes wat voorheen beskryf is te toets, is hulle almal toegepas op 'n werklike geval scenario in meubelvervaardiging. Die maatskappy vervaardig 9 verskillende style van stoele, 2-sitplek en3-Sitplekonderskeidelik. Produksie van al die style volg dieselfde stel bedrywighede, maar behels verskillende grondstowwe. 5 dele, naamlik Sitplekkussings, Rugkussings, Armsitplekke en Rugstukke word intern vervaardig in groepe van verskillende groottes, in verspreide areas (afdelings). Beweging van onderdele genereer probleme soos werk aan die gang, ontbrekende onderdele, tekorte, opeenhoping en verkeerde plasing.

Elke produk gaan deur 11 bewerkings wat begin by Fasiliteit 1 – Snyarea en eindig by Fasiliteit 11 – Opbougebied. Elkeen van die finale samestelling kan opgebreek word in subsamestellings wat dieselfde genoem word. Hierdie subsamestellings ontmoet by die Bolt-OpFasiliteit vir finale samestelling. Elkeen van die subsamestellings begin hul bedrywighede onafhanklik en almal gaan deur 'n vaste stel bewerkings wat in die vorm van 'n samestellingskaart in Fig 1 getoon word. Die fasiliteite van die huidige uitleg word nie volgens die volgorde van bewerkings geplaas nie.

As gevolg hiervan is daar geen opeenvolgende vloei van materiaal nie, wat aanleiding gee tot werk aan die gang. Die interaksie tussen fasiliteite kan met behulp van subjektiewe sowel as objektiewe maatstawwe bepaal word. Die belangrikste insette wat vir vloeidiagramme benodig word, is die vraag, die hoeveelheid materiaal wat geproduseer word en die hoeveelheid materiaal wat tussen elke masjien vloei. Die vloei van materiaal word bereken op grond van die hoeveelheid vloei van materiaal wat per 10 maande beweeg * Eenheid van maat wat in Figuur 2 getoon word. Figuur 3 toon die area van elk van die departemente wat in die gevallestudie gebruik is. Figuur 4 toon die huidige uitleg van die gevallestudie.

Figuur 1 Saamstelkaart vir die gevallestudie

Figuur 2 Vloei van materiaal vir die gevallestudie.

Figuur 3 Nommer wat ooreenstem met die departement

Figuur 4 Huidige uitleg van die meubelmaatskappy en die afmetings van elke departement wat in die modellering van die gevallestudie gebruik is

4. TOEPASSING VAN DIE MODELLERINGSBENADERING

Hier word die verskillende modelleringsbenaderings wat in afdeling 2 bespreek is, op die gevallestudie toegepas om alternatiewe uitlegte vir vergelyking te genereer.

4.1 Gebruik van Grafiekteorie

Tabel 1 toon die vergelyking van die resultate deur 2 verskillende benaderings van Grafiekteorie te gebruik, naamlik die Foulds and Robinsons metode en die Wheels and Rims metode. Tabel 1 toon duidelik dat die Foulds en die Robinsons metode die beste van die 2 resultate is. Die resultate van die Foulds en Robinsons metode word in detail in Figure verduidelik5-7.

Tabel 1: 'n Tabel wat die vergelyking van die 2 verskillende metodes van grafiekteorie wat gebruik word, toon.

Figuur 5 Aangrensingsgrafiek van gevallestudieresultate deur gebruik te maak van Foulds en Robinson metode.

Figuur 6 Verbeterde uitleg na gebruik van grafiekteorie (Foulds en Robinsons-metode)

1-Sny,2- Naaldwerk, 3- Vul Calico, 4- Close-up, 5 - Vul kussing-insetsel, 6- Skuimsny, Skuimsny, 7- Raamsamestelling, 8- Plak,9-LenteOp,10-stoffering,11- Bout op.

Figuur 7 Vloei * Afstandevalueringskaart vir die gevallestudie met behulp van grafiekteorie (Foulds en Robinsons-metode)

4.2 Die gebruik van CRAFT

Die insetdata vir CRAFT word ingevoer en die aanvanklike koste vir die huidige uitleg word 1ste bereken. Hierdie koste kan verminder word deur 'n paar-wyse vergelyking te gebruik soos getoon in Figure 8,9.

Figuur 8 Aanvanklike koste vir die huidige uitleg wat CRAFT gebruik

Figuur 9 Stap vir stap uitruiling deur CRAFT

Die resultate verkry deur CRAFT word in Tabel 2 getoon. Op grond van bogenoemde berekeninge kan 'n nuwe en verbeterde uitleg geteken word wat in Figuur 10 getoon word

Tabel 2: 'n Tabel wat die resultate toon

Figuur 10 Verbeterde uitleg gegenereer deur CRAFT

4.3 Optimum volgorde-algoritme

Die insetdata is dieselfde as vir CRAFT behalwe dat dit 'n ander stel paarwyse vergelyking volg. Tabel 3 toon die resultate van die verbeterde uitleg. Figuur 11 toon die verbeterde uitleg met behulp van Optimum Sequence.

Tabel 3 'n Tabel wat die resultate met CRAFT toon