-1: مقدمه
در سالهای اخیر صنایع تولیدی پیشرفت های قابل توجهی کرده است. این پیشرفت با افزایش تعداد سیستمهای خودکار در صنایع تولیدی قابل اندازه گیری می باشد. رمز موفقیت این سیستمها در انتخاب مناسب و استفاده کارآ از منابع قابل دسترس از قبیل ماشینها، ابزارها، قید و بندها، و سیستمهای حمل و نقل مواد می باشد. انتخاب و استفاده مناسب از این منابع، بهره وری را افزایش می دهد. در عین حال، مشخصات طراحی مربوط به سیستمهای جدید پیچیده تر می شود. طراحان و استفاده کننده گان از سیستمهای تولیدی خودکار سعی کرده اند که با به کارگیری ابزار جدید از عهده این پیچیدگیها برآیند.
سیستمهای مبتنی بر دانش، دسته ای از ابزارهای جدید را ارائه می دهند که برای بهبود وظایف طراحی و مدیریت در سیستم های تولید خودکار بکار می روند. اگر چه تکنیکهای بهینه سازی می توانند در حل مسائل پیچیده تولیدی موثر باشند، اما به دلایل زیر، همیشه استفاده از آنها به راحتی امکان پذیر نیست:
- اطلاعات مورد نیاز برای مدلهای بهینه سازی، ممکن است براحتی در دسترس نباشند.
- حدود و عملکرد آنها ممکن است محدود باشد.
- آنها احتیاج به نیروی انسانی متخصص دارند.
- به علت پیچیدگی مسائل صنعتی، الگوریتم ها اغلب قادر به تهیه جواب بهینه برای آنها نیستند.
از سوی دیگر سیستم های مبتنی بر دانش مثلاً در حل مسائلی که برای فرمولهای ریاضی هم بسیار پیچیده هستند یا مشکل استفاده راه حل بهینه وجود دارد مورد استفاده قرار گرفته اند. از جمله مشکلاتی که با آن روبرو هستیم وقتی است که تکنیکهای بهینه سازی با سیستمهای مبتنی بر دانش ترکیب می شود. همانطور که گفته شد نیروی انسانی متخصص با استفاده از راههای بهینه سازی مسائل به حل مسائل پرداختند. اگر استفاده از سیستمهای مبتنی بر دانش موفقیت آمیز باشد باید به روشی استفاده شود که جایگزین نمودن نیروی انسانی متخصص بیشتر از تکنیکهای بهینه سازی باشد(هاراگووکاسیاک 1987).
در این فصل سیستم مبتنی بر دانش که KBSES نامیده می شود و در حل مسائل انتخاب تجهیزات تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد ارائه می شود.
7-2: طرح سیستم ساخت و تولید
طرح سیستم تولید یک ترکیب فعال است که احتیاج به حل یک سری مسائل مرتب شده در یک طبقه را دارد. در این طبقه بندی ممکن است که یک مسئله بیش از یکبار حل گردد. به طور مثال حل مسئله انتخاب تجهیزات در یک سطح بالا به وسایل هدایت خودکار (AGV ) که در سیستم حمل و نقل مواد (MHS) برای قراردادن روی ماشینهای MS استفاده شده اشاره می کند. مادامیکه مسئله جانمایی ماشین آلات را در یک سطح پایین تر حل می کنیم، محدودیت ها (برای مثال، محدودیت فضا) ممکن است که استفاده از یک رباط را در سیستم حمل و نقل مواد در نظر بگیرد، در این مورد ، مسئله انتخاب ماشین آلات با محدودیتهای تغییر یافته برای برقرارکردن یک سری جدید ماشین TS. به طور صحیح مورد تحلیل قرار گیرد.
دو طبقه بندی که در زیر آمده است راههای طراحی و دستیابی به سیستم های تولیدی می باشد که مورد استفاده قرار می گیرد.
- طبقه بندی چهار طبقه ای موجود با چهار سطح دسترسی طبقه ای.
- طبقه بندی دو طبقه ای موجود با دو سطح دسترسی طبقه ای.
طبقه بندی چهار سطحی در شکل 1-7 نشان داده شده است که موارد زیر را در بردارد:
شکل 1-7 : چهار سطح طبقه بندی در راه دستیابی به سیستمهای تولیدی خودکار
-انتخاب ماشین آلات
-احداث محل ماشین
-جانمایی ماشین
-جانمایی مورد نظر در کل
1-2-7 : مسئله انتخاب ماشین آلات
چون خرید ماشین آلات مدرن تولیدی ممکن است هزینه بالایی را در برداشته باشد ، در طرح سیستم تولیدی این مسئله بسیار حیاتی به نظر می آید .
شرکت با انتخاب تعداد و نوع مناسبی از ماشین آلات می تواند :
-میزان هزینه را کاهش دهد .
-کاهش تعمیرات و هزینه نیروی انسانی
-افزایش میزان استفاده از ماشین
-اصلاح و ارائه یک جانمایی از ماشین آلات که فقط خرید تعدادی از ماشین آلات لازم باشد .
-افزایش کارائی در طرح ریزی تولید با جانمایی اصلاح شده و کاهش ترافیک بیش از حد .
مسئله انتخاب ماشین آلات با به کارگیری تعدادی از آنالیز و مدلسازی شده اند میلرودیویس ( 1977 ) تعدادی از روشهای معین در مساله انتخاب ماشین آلات را بررسی ، مقایسه و طبقه بندی نموده اند .
تعدادی از روشها مسلماً به صورت فرضیه مطرح شده اند که در این رویه ایجاد اشکال نمی‌کند . برای مثال در روش برنامه ریزی ولریا ( هایزودیویس و ویسک 1981) فرض می شود که ماشینها در سیستم تولیدی همگی مشابه هستند . مسئله انتخاب تجهیزات می تواند به دو قسمت مسائلی انتخاب ماشین آلات و انتخاب حمل و نقل مواد تقسیم شود .
انواعی از کارها و قسمتها تنها عواملی نیستند که روی مساله انتخاب تجهیزات تاثیر دارند بلکه الگویی از جانمایی ماشینها نیز باید در نظر گرفته شود . به طور مثال استفاده از یک روبات با بازوی بند بند در طرح حمل و بستن استفاده کنیم آرایش ماشین آلات به صورت چرخشی (R ) خواهد بود همانطور که در شکل 2-7 نشان داده شده است . اگر یک سیستم AGV برای چیدمان ماشین انتخاب شود ، لازم است که در انتخاب تغییرات لازم به عمل آید ، زیرا برای مرتب کردن ماشینها در یک الگوی چرخنده یک رباط مناسبتر از AGV است .
سیستم AGV برای لی اوت در شکل (b ) 2/7 مناسب است .
شکل 2-7 : لی اوت ماشینها
2-2-7 : احداث محل ماشین
در بعضی سیستمهای تولیدی از طرح GT ( تکنولوژی گروهی ) استفاده شده است جائیکه ماشینها بر پایه شباهت فرایند گروه بندی می شوند . از طرح GT ( تکنولوژی گروهی ) استفاده شده است . امکانات تکنولوژی گروهی که یک سری مزایا را فراهم می آورند در فصل 8 مورد بحث قرار داده شده است .
3-2-7 : مسئله لی اوت ماشین
غالباً در مرتب کردن ماشین آلات هدف مورد توجه حداقل نمودن هزینه حمل و نقل مواد است . اگر مسئله لی اوت ما شامل بیش از ده ماشین باشد حل بهینه سازی کار مشکلی است پس بنابراین پی می بریم که باید متوسل به استفاده از الگوریتمها شویم . مادامیکه مسئله لی اوت ماشینها را حل می کنیم فاکتورهایی مانند محدودیت فضا ، ایمنی ، انواع سیستم حمل و نقل مواد و موارد دیگر را باید در نظر داشت . مسئله لی اوت ماشین در فصلهای 10 و 11 تجزیه و تحلیل شده است .
4-2-7 : مسئله چیدمان قسمت
مسئله چیدمان قسمت شامل استقرار هر قسمت ماشین در جایگاه خودش است
به طریقی که حمل و نقل مواد را به حداقل برساند .
اگر همه قسمتها ( فضای ماشین آلات ) دارای اندازه بزرگ هستند آنگاه مسئله چیدمان بوسیله توابع درجه دوم ( معدلاتی ) مدل سازی می گردد .
اگر چه اجرای تکنولوژی گروهی در سیستمهای تولیدی می تواند تعدادی از مسائل ما را پاسخگو باشد اما همیشه وسیله خوبی نیست و دلایل عمده و اصلی آن عبارتند از :
1-بخشها و ماشین آلات ممکن است دسته بندی نشوند .
2-اطلاعات لازم ممکن است در دسترس نباشد .
در این بخش طرحی از سیستم تولیدی که شامل تنها دو قدم ، انتخاب ماشین آلات چیدمان ماشینها می باشد در شکل 3-7 نشان داده شده است . مسئله چیدمان قسمت در یک مسئله چیدمان ماشینها می تواند در جائیکه هر ماشین در یک قسمت نشان داده شده است به چشم بخورد .
البته در عمل ممکن است تکرار کل و یا حداقل بخشی از مراحل انتخاب شرح داده شده در شکل 1-7 و 3-7 لازم باشد .
3-7 : مدلسازی مسئله انتخاب تجهیرات تولیدی :
قبل از بحث و تحلیل ساختار و راههای حل مسائل سیستم های مبتنی بر دانش برای انتخاب تجهیزات لازم است که مدلی جهت استفاده در حل مسئله انتخاب ماشین آلات تولیدی تهیه گردد . در گذشته روشهایی در حل مسئله انتخاب تجهیزات مورد استفاده قرار گرفت . میلرودیویس (1977) بعضی از آنها را برآورد ، طبقه بندی و مقایسه نمودند .
سطح 2
سطح 1
شکل 7-3 رویکرد سلسله مراتبی دو سطحی برای طراحی سیستم های ساخت و تولید
راه رسیدن به طرحی از سیستم های تولیدی
مدلهای پویای مرتی (1983) ، مدلهای انتخاب تجهیزات تولیدی کاسیاک ( ) و مدل برنامه ریزی تولید انبوه و برنامه ریزی ماشینهای مورد نیاز بهنزهه و کشنویس (1988) مثالهایی از مدل هایی هستند که برای که بر مسئله انتخاب ماشین آلات تولیدی توسعه یافته بودند .
در این بخش یک فرموله سازی برنامه ریزی عدد صحیح از مسئله انتخاب ماشین آلات ارائه شده است . تنظیم این مدل در زیر مطرح گردیده است :
= تعدادکل کارها
= تعداد کل ماشینها
= تعداد کل بخشها
= تعداد کل حمل کننده ها مواد
= هزینه انجام شدن کار روی ماشین
= هزینه نگهداری بخش برای استفاده از حمل کننده
= زمان لازم انجام کار روی ماشین
= زمان لازم جهت حمل از بخش با استفاده از حمل کننده
= زمان موجود برای ماشین
= زمان موجود برای حمل کننده
= تعداد کارهایی که انجام می دهد
= تعداد واحدهایی از بخش که تولید می کنند
= هزینه ماشین
= هزینه حمل و نقل مواد توسط حمل کننده
= کل بودجه موجود
= تعداد کارهای که توسط ماشین
= تعداد اجزای از بخش که حمل به آن توسط حمل کننده های مواد صورت می گیرد .
= تعداد واحدهایی از ماشین که انتخاب می شود .
= تعداد واحدهایی انتخابی که حمل و نقل مواد توسط حمل کننده به آنها انجام می گیرد .
1-3-7 : مدل M7.1
تابع هدف مدل M7.1 کار انجام شده و هزینه نگهداری در همه بخشها را مینیمم می کند و هزینه ماشین ها وئحمل و نقل کننده هارا تعیین می کند .
(7.1)
subject to :
(7.2)
(7.3)
(7.4)
(7.5)
(7.6)
integer (7.7)
integer (7.8)
integer (7.9)
integer (7.10)
محدودیت (7.2) و (7.4) تعداد کارها انجام شده مورد نیاز و تعداد بخشهای که حمل و نقل را انجام می دهند و متوالی و ترتیب لازم را تامین می کند . محدودیت (7.3) و (7.5) زمان لازم را به هر ماشین و اختصاص می دهد و تعداد حمل کننده ای مواد را کاهش می دهد . محدودیت (7.6) اندازه بودجه موجود را در نظر می گیرد . محدودیت (7.7) تا (7.10) نامنفی بودن و صحیح بودن پارامتر را بیان می کند .
مدل ذکر شده M7.1 و محدودیت های 7.10) تا (7.1 برای انتخاب ماشینها و حمل کننده های مواد می تواند مورد استفاده قرار گیرد اما اگر حمل کننده های مواد قبلاً انتخاب شده باشند .
مدل بعدی مدل M7.2 مورد استفاده قرار می گیرد . توجه داشته باشید که مدل M7.2 فرم ساده شده مدل M7.7 (7.6) (7.7) می باشد .
2-3-7 : مدل M7.2
(7.11)
subject to
(7.12)
و محدودیت های (7.7) (7.3) (7.2) و (7.9)
از طرف دیگر اگر ماشین آلات مورد نیاز قبلاً انتخاب شده باشند آنگاه برای انتخاب حمل کننده های مواد مورد نیاز نمونه های مختلفی از مدل M7.1 (7.1 تا 7.1) می تواند مورد استفاده قرار گیرد .
3-3-7 : مدل M7.3
subject to :
و محدودیت های (7.8) (7.5) (7.4) و (7.10)
اگر بودجه در دسترس معین نباشد سپس مدل M7.1 بدون محدودیت (7.6) می تواند برای انتخاب ماشین آلات تولیدی مورد استفاده قرار گیرد . بدین ترتیب مدل M7.1 با توجه به مسائلی که با آن روبرو می شویم و نیازهای متفاوت می تواند تغییر یابد . همانطور که در این بخش دیدیم این مشخصه از مدل M7.1 جزء مدلهای با انعطاف سیستم ها مبتنی بر رانش برای انتخاب تجهیزات به شمار می آید ، سه مدل مورد بحث M7.1 ممکن است حل مشکلی داشته باشد بویژه وقتی که مسئله انتخاب تجهیزات خیلی بزرگ باشد . مدل M7.4 (بحث بعدی) برای حل مسائل انتخاب تجهیزات در مقیاس بزرگ سازگاری یافته .
مدل برای کار با data modifying knowledge baseol.sxs طراحی شده است (به فصل 3 مراجعه کنید) . سیستم مبتنی بر رانش دسته ای از داده ها سازگار با (ستونهای مربوط به ماتریس در مدل M7.4 ) مدل را مهیا می کند . به صورتیکه نهایتاً بوسیله یک الگوریتم حل گردد .
4-3-7 : مدل M7.4
تنظیم مناسب یک مدل پایه ای انتخاب ماشین آلات و عمومیت دادن آنها در کارهای تولیدی ماشین آلات بوسیله یک ماتریس در نظر گرفته می شود :
بخش 3-7 مدل سازی انتخاب مسئله ساخت و تولید تجهیزات .
هر سطر در این ماتریس برابر با یک کار انجام گرفته است و هر ستون به یک مقیاس اشاره می کند . یک مقیاس ترکیبی از ماشین آلات تجهیزات حمل و نقل مواد می باشد . مقایس ها می توانند در گروههایی توسط یک سیستم فراهم شوند هر گروه از مقیاس ها (مجموعه ستونها) بر پایه ترکیب مجموعه ماشین ابزارها و حمل و نقل مواد شکل گرفته اند . این روش از تعداد ستونهای بوجود آمده می کاهد . سه ستون اول در ماتریس (گروه مقایسها ) به شرح زیر بیان می شوند :
ستون 1 : یک قسمت ( ) و یک ربات ( )
ستون 2 : یک قسمت ( ) و یک ربات ( )
ستون 3: یک قسمت ( ) و یک قسمت و یک ربات
هر عدد غیر صفر در ماتریس ارزش دارد و ارزش به معنی اینست که کار فقط می تواند بوسیله یک ماشین ابزار از مقایس j انجام می شود . ارزش به معنی اینستکه کار می تواند از و ماشین ابزاری از مدل j انجام دهد و این یکی از اصول لازم برای سیستم های تولیدی با انعطاف می باشد . در این جا چندین ماشین ابزار به این قسمت اختصاص داده می شود . در یک نمونه از سیستم تولیدی با انعطاف تنها یکی از همه کارها را برای چندین ماشین طراحی می کنند . تنظیم مدل انتخاب ماشین بدین ترتیب است :
= تعداد کارها انجام شده
= تعداد مقایسهای ماشین آلات
= هزینه مقیاس ماشین آلات j
اگر کار بتواند در زمان L روی ماشینهای مقایس j کار انجام دهد.
مقادیر دیگر
= تعداد لازم (مینیمم) از ماشینهایی که کار را بتوانند انجام دهند .
= گروهی از مقیاسهای k ام
= تعدادی از گروههای مقیاسی
اگر مقیاس j انتخاب شده باشد .
مقادیر دیگر
مدل M7.4 مینیمم می کند مجموع کل هزینه های تهیه ماشین آلات راکه در زیر آورده ایم :
(7.15)
(7.16)
(7.17)
(7.18)
محدودیت (16-7) از زمان لازم (کمترین) انجام کارها بدست آمده است . محدودیت (7.17) به معنی گروهی از مقیاسها می باشد که تنها یکی از آنها انتخاب شده است . محدودیت (7.18) از کل پارامترها نتیجه گرفته می شود .
مثال 1-7 : مطلوبست تعداد بهینه ماشین آلات با توجه به اطلاعات زیر :
1-یک بردار o از کارهای انجام شده
2-یک بردار R از مقیاسها
جائکیه گروهی ازمقیاسها
3-یک بردار C از هزینهها در هر مقیاس
4- یک بردار از تعدادماشینهای لازم که بتوان کار OI را انجام دهند.
5- یک ماتریس (با توجه به اطلاعات بالا) از ماشین آلات تولیدی به صورت زیر ارائه میشود.
برای این اطلاعات مقادیر حل بهینه سازی (صحیح) به صورت زیر است:
داریم
بر اساس ماتریس (7.19) تجهیزات تولیدی عبارتند از: ماشین ابزار M1 و M2 و M3 و M4 و M5 و M5 و حمل کننده ها مواد H3 و H5 و H6 می باشد و هزینه کل ماشین آلات برابر 420000 دلار می باشد.
فایل ورودی برای مسئله در مثال 1-7 در ضمیمه آورده شده است.
5-3-7- حالت خاصی از مدل M7.4
مدل M7.4 به ما اجازه انتخاب ماشین آلات وحمل کننده های مواد را میدهد.
حالتهای مختلفی را می توان در مورد هر یک از بخشهای (دو بخش ماشین آلات و حمل و نقل کنندهها) ذکر شده در نظر داشت به طور مثال توسعه قابلیت ماشین آلات را در یک سیستم تولیدی با وسائل هدایت خودکار در نظر بگیرید در این حالت احتمال زیاد آن است که همان فرمهای سیستم حمل و نقل مواد (به طور مثال، سیستم (AGV برای سرویس دهی به ماشین آلات جدید استفاده بشود.
مسئله انتخاب ماشین آلات (یا ترکیبهای حمل ونقل مواد) درحالت خاص مدل M7.4 و 7.18-7.15 به صورت زیر می تواند تنظیم شود.
این مدل می تواند طبقه بندی شود تا مسائل زیادی را در برگیرد. شامل ضرایب مدلها M7.4 و حالت خاص (7.22)-(7.20) می تواند بوسله قوانین برنامه ریزی شده بازرگانی یا الگوریتمهای ویژه حل شود.
4-7 راههای دستیابی به حل مسائل در KBSES :
سیستم علوم پایه برای انتخاب ماشین آلات KBSES که صورتی از اطلاعات آینده و اطلاعات اصلاح شده سیستم علوم پایه را دارا می باشد در سه بخش بعدی مورد بحث و بررسی قرار میگیرد. تکنیک حل مسائل ارائه میشود.
مرحله1: جمع آوری اطلاعات از استفاده کننده
مرحله2: اطلاعات ارتباط بین بخشها و کارها و ماشینها را در قالب خود ارائه میدهد.
مرحله 3: انتخاب یا می سازیم مدلی جهت مورد نظر قرار گرفته
مرحله 4: تعدادی از ماشینها (حمل و نقل کننده های مواد) در نظر گرفته شده را حذف می کنیم بطوریکه تعدادی از متغیرهای صحیح در مسئله کم خواهد شد و از اینرو اندازه مسئله کاهش می یابد
مرحله 5: ماتریسهای مورد نیاز زیر را بدست می آوریم:
a : ماتریس هزینه کار با ماشین
b : ماتریس زمان کار با ماشین
c: ماتریس هزینه قسمتها و حمل و نقل کننده های مواد
d: ماتریس زمان قسمتها وحمل ونقل کننده های مواد
بردارهای زیر را بدست می آوریم.
a: زمان مورد نیاز هر ماشین
b: زمان مورد نیاز هر حمل و نقل کننده مواد
c: تعدادی از کارهایی که انجام شده است.
d : تعداد از واحدهایی ازهر بخش که تولید کرده اند
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 53 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله KBSES: یک سیستم مبتنی بر دانش برای انتخاب تجهیزات
