کلمات کلیدی: تشکیل سلول ، تخصیص کارگر ، سازگاری شبکه ای، کارایی ، محدودیت اپسیلن؛ ژنتيك مرتب سازي نامغلوبفهرست مطالبفهرست مطالبأفصل اول مقدمه و کلیات تحقیق11-1 مقدمه21-2 تولید سلولی21-3 تعریف مساله31-4 ضرورت و اهداف پروژه41-5 ساختار تحقیق5 فصل دوم ادبیات موضوع و پیشینهی تحقیق72-1 مقدمه82-2 مزایای تولید سلولی112-2-1. کاهش در ابزار مورد نیاز و زمان آماده سازی122-2-2.................................. تسهیل در تولید و کنترل موجودی122-2-3.... کاهش هزینه های حمل و نقل مواد و زمان سفر122-2-4................................................................... بهبود کیفیت محصول132-2-5................................................................. رضایت مندی کارگران132-2-6......................................................................... کاهش زمان تولید132-2-7.............................................................. کاهش اندازه بسته ها142-2-8............................. کاهش میزان موجودی در جریان ساخت142-2-9کاهش فضای مورد نیاز و استفاده بهینه از فضاها142-3 معایب تولید سلولی152-3-1................................................ هزینه های بالای انجام کار152-3-2مشکلات مرتبط با خراب شدن، اضافه بار، بیکاری و ایجاد تعادل ماشینها152-3-3نیاز به نیروی کار ماهر و آماده برای کار های جدید152-3-4مشکل همزمان کردن قطعات مختلف برای مونتاژ با هم درمراحل بعدی162-3-5تعامل بین " بهترین طرح تولیدی " و " طرح تولیدی مناسب"162-3-6.......... مشکلات مربوط به عملیات های خارج از سلول162-3-7.................................. تغییر در طیف تولید و ترکیب آن162-4 مروری بر ادبیات موضوع :172-4-1...................................................... رهیافت تحلیل خوشه ای :182-4-2.............................................................. رهیافت افراز گراف :232-4-3................................................... رهیافت های هوش مصنوعی :252-4-4........................................................... تصمیم گیری چند شاخصه322-4-5................................................................... برنامه ریزی ریاضی332-5 انتخاب روش و پارامترهای طراحی :432-6 تصمیم گیری چند معیاره (MCDM )442-6-1............................................................................ مسائل چند هدفه442-6-2................................................................. مفهوم تسلط (چیرگی)472-6-3............... مفهوم بهینگی پارتو و مجموعه غیر مسلط492-6-4................................................ روشهای حل مسائل چند هدفه50 فصل سوم ارائه مدل ریاضی و روش حل533-1 مقدمه543-2 مفروضات مدل543-3 نماد های مدل553-3-1.................................................................................... زیر نویس ها553-3-2...................................................................... پارامترهای ورودی553-3-3........................................................... تعریف متغیرهای مسئله563-4 مدل ریاضی573-5 تشریح جزئیات مدل583-6 رویکرد حل چند هدفه پیشنهادی593-6-1............................................. روش محدودیت اپسیلن معمولی593-6-2الگوريتم ژنتيك مرتب سازي نامغلوب 66 فصل چهارم محاسبات و تجزیه و تحلیل نتایج814-1 مقدمه824-2 ارائه مثال عددی824-2-1........................................................ تست مسئله متوسط مقیاس854-2-2............................................................................................ مسئله یک894-2-3.............................................................. مسئله دو و مسئله سه934-2-4...................................................... مسئله چهار و مسئله پنج954-2-5............................................................................................ مسئله شش984-3 تحلیل حساسیت101 فصل پنجم جمع بندی و پیشنهادات برای تحقیقات آتی1035-1 جمع بندی1045-2 پیشنهادات برای تحقیقات آتی1045-2-1پیشنهادات در زمینه ساختار مسائل مورد بررسی1045-2-2............................................. پیشنهادات در زمینه روش حل105 کد نرم افزار GAMS برای تست مسئله شش1066-1 بخش اول مسئله (داده های اولیه )1066-2 بخش دوم مسئله110 منابع و مراجع124 فهرست جداول جدول 1‑1 دلیل بکارگیری تولید سلولی................................................................................................ 3جدول 3-1 جدول بازده بدست آمده از روش بهینه سازی معمولی .............................................64جدول 4-1 تست مسئله ها ....................................................................................................................84جدول 4-2 تعداد عملیات هر قطعه ..................................................................................................... 85جدول 4-3 ظرفیت سلول ها ................................................................................................................ 85جدول 4-4 قابلیت انجام عملیات توسط ماشین ها ......................................................................... 85جدول 4-5 روابط کارگران با هم ......................................................................................................... 86جدول 4-6 کارایی کارگران بر روی ماشین آلات ............................................................................. 87جدول 4-7 هزینه خرید ماشین آلات ................................................................................................. 87جدول 4-8 جدول بازده بدست آمده از روش بهینه سازی ........................................................... 88 فهرست اشکالشکل 2-1 چیدمان سیستم خط جریان............................................................................................. 9شکل 2-2 چیدمان سیستم تولید سلولی ........................................................................................... 11شکل 2-3 دیاگرام خوشه بندی ........................................................................................................... 20شکل 2-4 فضای متغیر تصمیم و فضای هدف................................................................................... 46شکل 2-5 بیان تصویری بهینگی پارتو و روابط ممکن بین جوابها............................................47شکل 3-1 نمایش تصویری نقاط در مسئله چند هدفه ................................................................... 62شکل 3-2 ناحیه شدنی برای مسئله g ............................................................................................... 64شکل 3-3 نتیجه روش محدودیت اپسیلن معمولی .......................................................................... 65شکل 3-5 : نمایش کروموزوم................................................................................................................. 72شکل 3-6 محاسبه فاصله ....................................................................................................................... 73شکل 3-7 تقاطع ...................................................................................................................................... 78شکل 3-8 عملگر جهش ....................................................................................................................... 79شکل 4-1 نمودار پارتو حل مسئله ........................................................................................................ 89شکل 4-2 ترسیم تجسمی جواب مسئله 1 تست مسئله 6 ......................................................... 92شکل 4-3 جوابهای لبه پارتو الگوریتم (NSGA-II) ................................................................... 100شکل 4-4 نمودار پارتو جواب با تغییرات ....................................................................................... 101 1-1 مقدمهبا توجه به اینکه قسمت اعظم هزینه های یک واحد صنعتی ، مربوط به هزینه های بخش تولید آن میباشد ؛ لذا استفاده موثر از ظرفیت، افزایش بهره وری کارگران،استفاده از سیستم های اتوماسیون و رباتیک جهت افزایش کیفیت و نرخ تولید ،کاهش سطح موجودی، کاهش حجم حمل و نقل مواد و افزایش انعطاف پذیری از جمله اهدافی می باشند که امروزه اکثر واحد های صنعتی سعی در دستیابی به آنها دارند. جهت دستیابی به اهداف مذکور تا کنون سیستم های متنوع تولیدی همانند سیستم تولید کارگاهی ، تولید محصولی، تولید انبوه، تولید دسته ای ، تولید سلولی ، تولید سلولی مجازی و سیستم های انعطاف پذیر معرفی شده اند ،که هریک دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند .تفاوت بین سیستم های فوق عمدتا ً در نحوه چیدمان تسهیلات و چگونگی مسیر یابی پردازش عملیات می باشد. ساختار این سیستم ها بیشتر تحت تاثیر حجم تولید و تنوع محصول است. 1-2 تولید سلولیتولید سلولی جزء روش های نوین تولید میباشد که امروزه در اکثر مراکز بزرگ با تنوع نسبتا بالای محصول و دارای تسهیلات چند منظوره، به عنوان یک رویکرد مناسب تولیدی مورد استفاده قرار میگیرد که بر مبنای آن هر سلولی متشکل از تعدادی ماشین آلات و تجهیزات تولیدی است و قادر به پردازش گروهی از قطعات تحت عنوان خانواده قطعات که دارای فرآیند های تولیدی مشابهی هستند می باشند. مفهوم تولید سلولی اخیرا ًدر بسیاری از محیط های تولیدی به طور موفقیت آمیزی بکار گرفته شده و مزیت های فراوانی را کسب کرده است .ومرلاو و جانسون در سال 1997 مطالعه ای را در 46 کارخانه تولیدی در آمریکا که مجموعاً دارای 126 سلول بودند انجام دادند و بر طبق آن دلایل استفاده از سیستم تولید سلولی و میزان اهمیت هر یک را بصورت جدول جدول 1‑1 بیان نمودند [8]. جدول 1‑1 دلیل بکارگیری تولید سلولی[8]متوسط اهمیتدلیلردیف4.51کاهش زمان عملیاتی14.33کاهش موجودی در جریان ساخت24.22بهبود کیفیت محصول /قطعات34.22کاهش زمان پاسخ گویی به سفارش مشتری44.14کاهش زمان . مسافت حرکت مواد53.81افزایش انعطاف پذیری تولید63.8کاهش هزینه واحد73.62اصلاح برنامه ریزی و کنترل تولید83.57تسهیل در رفتار و ترافیک پرسنل93.43کاهش زمان راه اندازی103.41کاهش موجودی ساخته شده11هر ردیف از یک تا پنج امتیاز دهی میشود که درآن یک کمترین اهمیت و پنج بیشترین اهمیت را دارد بنابراین با داشتن یک سیستم تولید سلولی مناسب میتوان به مهم دست یافت . 1-3 تعریف مسالهيکي از مهمترين کاربردهاي تکنولوژي گروهي، طراحي سيستم هاي توليد سلولي است که تشکيل خانواده قطعات و ماشين را در اولين گام شامل میشود. از آنجائیکه امروزه صنايع توليدي به طرز افزايشي در حال رقابت هستند، چرخههاي عمر کوتاهتر محصول، زمان ورود به بازار، ونيازهاي متفاوت مشتري، توليد کنندگان را براي بهبود کارايي وبهره وري فعاليتهاي توليديشان به رقابت واداشته است. سيستم هاي توليدي بايد قادر باشند تا محصولات را با هزينه هاي توليد کم وکيفيت بالا وتا حد امکان سريع، به منظور تحويل به موقع محصولات به مشتريان آماده سازند. به علاوه، اين سيستم ها بايد قادر باشند تا به سرعت خود را نسبت به تغييرات در طراحي محصول وتقاضاي محصول بدون سرمايه گذاري عمدهاي تطبيق دهند وپاسخگوي آن باشند. سيستم هاي توليدي سنتي، از قبيل توليد کارگاهي وخط جريان، قادر به برآورده ساختن چنين نيازهايي نيستند. توليد سلولي يک سيستم توليدي است که مي تواند انواع قطعات با حجم متوسط وتنوع متوسط را مقرون به صرفهتر (اقتصاديتر) از انواع ديگر سيستم هاي توليدي تأمين نمايد.در این تحقیق روابط بین کارگری و کارایی کارگر بر روی ماشین به صورت شبکه ای مورد بررسی قرار میگیرد که باعث به وجود آمدن دو هدف که یکی کمینه سازی حرکات بین سلولی و دیگری بیشینه سازی کارایی کارگر و سازگاری بین کارگرها میباشد. در این موضوع شرایط ارتباطات شبکه ای نیروی انسانی و ماشین در محیط سلولهای تخصیص به صورت معیار سازگاری و کارایی در انجام فعالیت های تولید مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرد تا ضمن کنترل وکاهش حرکات بین سلولی، افزایش راندمان فعالیت های تولیدی تحقق یابد.در جهان رقابتی امروز نقش نیروی انسانی را نمیتوان دست کم گرفت و کارایی آن و تاثیر آنها بر هم باعث افرایش یا کاهش کیفیت و سرعت تولید شده و همچنین رشد سطح فکری کارگران و روابط اجتماعی آنها باعث ارتباط موثر آنها با هم شده کم کردن تنش بین کارگران دغدغه ای اساسی میان مدیران صتعت میباشد پس توجه به این موضوع میتواند باعث تحولی شگرف در زمینه تولید شود با در نظر گرفتن نتایج تولید سلولی و بیشینه کردن کارایی کارگران و سازگاری آنها امکان افزایش تولید با کیفیت بهتر را میسر میسازد.ساختار این تحقیق به شرح زیر می باشد:در فصل دوم با تمرکز بر روی سیستم های تولیدی، به بیان تعریف مسئله اعم از تکنولوژی گروهی و تولید سلولی ، مزایا و معایب آن و مباحثی همچون چیدمان ماشین آلات ، تولی عملیات قطعات ، همچنین روش های تشکیل سلول و حل آن و روش های برنامه ریزی ریاضی مسائل چند هدفه در سیستم تولید سلولی پرداخته شده و در ادامه مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه تولید سلولی صورت می گیرد و مسائلی که توسط محققین مختلف در این زمینه مطرح گردید مورد بررسی قرار میگیرد .در فصل سوم مدل مورد نظر و فرضیات آن و روش حل مبتنی بر الگوریتم محدودیت اپسیلن محدود یافته ارائه می شود.نتایج محاسباتی در فصل چهارم تجزیه و تحلیل شده و مسائل گوناگونی مورد بررسی قرار گرفته و کارایی مدل بیان میگردد.در نهایت در فصل پنجم به نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات برای انجام تحقیقات آتی مبادرت ورزیده می شود. 2- فصل دوم ادبیات موضوع و پیشینهی تحقیقچرخة عمر کوتاه محصول، محصولات سفارشی شده، تقاضای متغیر، احتیاجات متنوع مشتری و رقابت های بین المللی تولیدکنندگان را مجبور کرده است تا از تولید انبوه به سمت تولید ترکیب گسترده ای از محصولات حرکت کنند. به منظور تطبیق با چنین تغییراتی، تولیدکنندگان باید سیستم های تولیدی خود را انعطاف پذیر و کارآ کنند.سیستم های تولید سنتی همچون کارگاهی[1] و خط جریان[2] قادر با تأمین توأمان کارایی و انعطاف پذیری نیستند. در سیستم کارگاهی ماشینهای بر اساس فرآیند ساخت گروه بندی می شود مثلاً ماشین های تراش در دپارتمان تراش، ماشینهای دریل در دپارتمان دریل کاری قرار می گیرند. هدف از این نوع چیدمان بدست آوردن حداکثر انعطاف پذیری برای تولید مجموعة گسترده ای از محصولات در اندازه انباشته های کوچک است. این نوع سیستم ها بیشتر ماشینهای عمومی را بکار می گیرند چرا که قادر به انجام عملیات های متنوعی هستند چیدمان سیستم کارگاهی را نشان می دهد.در این نوع سیستم تولیدی وقتی عملیاتها در یک دپارتمان به پایان می رسد، قطعه باید مسافت نسبتاً طولانی را برای رسیدن به دپارتمانهای بعدی طی کند. همانطور که در شکل 2-1 چیدمان سیستم خط جریان ديده مي شود، ممکن است یک قطعه برای تکمیل عملیاتهای مورد نیازش، مجبور باشد بین کل تسهیلات حرکت کند، لذا برای اقتصادی کردن حرکت قطعه درون سیستم، قطعات باید درون یک انباشته از بین دپارتمانها انتقال داده شوند. هر قطعه درون انباشته قبل از انتقال به دپارتمان بعدی باید برای تکمیل شدن باقی قطعات انباشته منتظر بماند. این موضوع منجر به طولانی شدن زمان تولید، سطح بالای درون فرآیند[3] ، هزینة بالای تولید و پایین آمدن نرخ تولید می شود.سیستم های خط جریان برخلاف سیستم کارگاهی، بر طبق توالی عملیات مورد نیاز برای یک محصول چیده می شوند. این سیستم ها برای تولید محصولات با تنوع زیاد ، طراحی می شوند. (شکل 2–1) چیدمان سیستم خط جریان را نشان میدهد.شکل 2-1 چیدمان سیستم خط جریان در هر خط ماشین های خاص برای تولید محصولی مشخص، در نرخ تولید مورد نظر چیده می شوند. ماشینهای خاص معمولاً گران قیمت هستند. به منظور تأمین هزینة سرمایه گذاری چنین ماشین آلاتی، حجم زیادی از محصول باید تولید شود. نقطة ضعف اصلی این نوع سیستم ها ، فقدان انعطاف پذیری است. خطوط جریان برای تولید محصولاتی که هنوز طراحی نشده اند، مناسب نمی باشند زیرا ماشینهای خاص برای انجام عملیات های محدودی تنظیم می شوند . اگر طراحی یک محصول عوض شود، ممکن است یک پیکره بندی جدید که تفاوت زیادی با حالت قبل دارد ، مورد نیاز باشد. اگر محصولات جدیدی معرفی شوند، احداث یک خط تولید جدید با سرمایه گذاری اضافی ضروری خواهد بود . بنابر آنچه گفته شد، سیستمهای کارگاهی و خط جریان نمی توانند کارآیی و انعطاف پذیری موردنیاز برای تولید امروزی را همزمان تأمين کنند .