بهینه سازی مسئله برنامه ریزی تولید و زمان بندی ارتباط انسان-ربات در شرایط فازی

مقدمه و اهداف: برنامه ریزی تولید، زمان بندی و توالی، هسته اصلی عملکرد شرکت های تولیدی را تشکیل می دهد. تقاضاهای جدید و در حال تغییر بازار، تولید را به یک چالش تبدیل می کند، زیرا شرکت ها باید با استفاده از حداقل منابع ممکن، محصولاتی با کیفیت بالا ارائه کنند و به تقاضاهای غیر قطعی بازار پاسخ دهند. بنابراین نیاز به برنامه ریزی، زمان بندی و توالی تولید کارآمد به یک حوزه تحقیقاتی بسیار مهم برای شرکت ها و محققان در دهه های اخیر تبدیل شده است. در این مقاله به مدل سازی و حل یک مسئله برنامه ریزی تولید و زمان بندی ارتباط انسان-ربات در شرایط فازی پرداخته شده است. مدل ارائه شده به دنبال تصمیماتی همچون مقدار بهینه تولید، تخصیص انسان-ربات به تولید محصولات در هر خط، زمان بندی پردازش و تولید محصولات می باشد. برای دستیابی به تصمیمات یکپارچه برنامه ریزی تولید و زمان بندی ارتباط انسان-ربات سه تابع هدف بیشینه سازی ارزش خالص فعلی، کمینه سازی حداکثر زمان اتمام تولید محصولات و کمینه سازی مجموع زمان زودکرد و دیرکرد در نظر گرفته شده است.روش ها: از آنجایی که مقدار تقاضا و زمان پردازش به عنوان پارامترهای غیرقطعی در این مسئله مطرح هستند، از روش برنامه ریزی فازی بدبینانه برای مواجهه با این پارامترها و برای حل مدل سه هدفه از روش اپسیلون محدودیت، الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب ۲ (NSGA-II)، بهینه سازی ازدحام ذرات چندهدفه (MOPSO) و بهینه سازی وال چندهدفه (MOWOA) استفاده شده است. از این رو برای حل مسئله در سایز کوچک و تحلیل حساسیت مدل ریاضی از روش اپسیلون محدودیت استفاده شده است و برای حل مسئله در سایزهای بزرگتر از الگوریتم های فرا ابتکاری بهره گرفته شده است.یافته ها: تحلیل مدل ریاضی در شرایط عدم قطعیت نشان می دهد که با کاهش مقدار حداکثر زمان اتمام تولید محصولات، مقدار ارزش خالص فعلی و همچنین مجموع زمان زودکرد و دیرکرد کاهش یافته است. کنترل مدل با استفاده از روش برنامه ریزی فازی و استفاده از نرخ عدم قطعیت نیز نشان می دهد که افزایش این پارامتر، منجربه کاهش ارزش خالص فعلی و افزایش حداکثر زمان اتمام تولید محصولات شده است. با تحلیل مثال های عددی مختلف در اندازه های مختلف نیز مشاهده می گردد که کیفیت جواب های تولید شده توسط الگوریتم های MOWOA، NSGA-II و MOPSO بالاتر از روش اپسیلون محدودیت می باشد. به طوری که در بین این الگوریتم ها، MOWOA بیشترین تعداد جواب کارا را با کمترین شاخه فاصله متریک و فاصله از نقطه ایده آل کسب کرده است.نتیجه گیری: تحلیل ها نشان می دهد که بیشترین مقدار مجموع زمان زودکرد و دیرکرد زمانی رخ می دهد که مقدار نرخ عدم قطعیت برابر با ۰.۵ باشد. همچنین با انجام تحلیل حساسیت بر روی نرخ بهره بانکی مشاهده گردید که با افزایش ۴ درصد در نرخ بهره بانکی، مقدار ارزش خالص فعلی، ۱۵.۶۸ درصد کاهش یافته است. مقدار نرخ بهره بانکی تاثیری بر روش مقدار حداکثر زمان اتمام تولید محصولات و مجموع زمان زودکرد و دیرکرد نداشته است. تحلیل مثال های عددی با اندازه های مختلف نیز نشان داد که روش اپسیلون محدودیت توانایی حل مثال های عددی با اندازه ای بزرگ را نداشته است و کیفیت جواب های حاصل از الگوریتم های فرا ابتکاری بالاتر از روش دقیق بوده است. همچنین تعداد جوب های کارا، بیشترین گسترش و زمان حل در الگوریتم های فرا ابتکاری بهتر از روش اپسیلون محدودیت بوده است. در بین الگوریتم های فرا ابتکاری نیز MOWOA کارایی مناسب تری نسبت به دیگر روش های حل داشته است.

کلیدواژه ها:

برنامه ریزی تولید ، زمان بندی ارتباط انسان-ربات ، عدم قطعیت ، الگوریتم های فراابتکاری ، بهینه سازی