طراحی الگوریتم فراابتکاری برای زمانبندی ماشین های موازی نامرتبط با تابع هدف چندگانه در محیط تولید بهنگام

رشته صنایع یکی از مهمترین زیر شاخه های فنی و مهندسی شامل گرایش های متعددی در مقطع کارشناسی ارشد میباشد . در ادامه به معرفی نمونه پایان نامه ارشد مهندسی صنایع گرایش مهندسی سیستم های اقتصادی و اجتماعی با عنوان : طراحی الگوریتم فراابتکاری برای زمانبندی ماشین های موازی نامرتبط با تابع هدف چندگانه در محیط تولید بهنگام  که در 114 صفحه در فرمت قابل ویرایش Word به نگارش در آمده میپردازیم .

چکیده تحقیق طراحی الگوریتم فراابتکاری برای زمانبندی ماشین های موازی نامرتبط با تابع هدف چندگانه در محیط تولید بهنگام :

در طول دهه گذشته، گسترش الگوریتم­های فراابتکاری بهینه سازی چند معیاره توجه بسیاری را به خود جلب کرد. مسائل برنامه ریزی تولید بهنگام به عنوان مهمترین مسئله برنامه­ ریزی بهینه سازی نیز مستثنی نبود. البته بسیاری از الگوریتم­های بهینه سازی که برای مسائل گوناگون به کار برده می­شدند رویکردی نامناسب داشتند. به زبان دیگر بسیاری از آنها هدف­ ها را ترکیب می­کردند و مسائل را با رویکرد تک هدفه حل می­کردند. البته بعضی از محققان الگوریتم­های پارتویی به کار می­برند. در این تحقیق یک برنامه ریزی ماشین­های موازی نامرتبط با زمان آماده سازی وابسته به توالی، زمان دسترسی پویا به کارها، زمان تحویل متفاوت کارها و محدودیت مجموعه پردازشی نشان داده شده است. توابع هدف مورد نظر، مجموع وزنی زمانهای زودکرد و دیرکرد کارها و همچنین مجموع زمان تکمیل کارها را کمینه می­کنند. برای حل مدل و اعتبار سنجی آن از الگوریتم­ مجموع وزنی و الگوریتم محدودیت اپسیلون استفاده شده است. همچنین نشان داده شده است که الگوریتم­هایی که از روش شاخه و کران برای حل استفاده می­کنند قادر به حل مسائل بزرگ در زمان معقول نمی­باشند. بنابراین برای حل این مسئله برنامه ریزی چند معیاره که از نوع چند جمله ­ای سخت (NP-Hard) می­باشد الگوربتم فراابتکاری (CENSGA)معرفی شده است. الگوریتم ارائه شده را  با استفاده از شاخص­های آماری با الگوریتم فراابتکاری (NSGA-II) مورد مقایسه و تحلیل قرار داده شده است که نتایج نشان دهنده کارایی بهتر الگوریتم فراابتکاری (CENSGA)  می­باشد.

کلمات کلیدی: تولید بهنگام  ; زمان آماده ­سازی وابسته به توالی ;  کنترل نخبه­ گرایی; بهینه سازی چند هدفه; الگوریتم مرتب سازی نامغلوب.

ضرورت انجام تحقیق

با توجه به اهمیت روزافزون مسائل ماشین های موازی در نظر گرفتن معیارهای مختلف مورد توجه محققان این علم می باشد.امروزه در اغلب کارخانجات تولیدی و شرکت های خدماتی تأمین به موقع سفارش مشتری یا خدمت رسانی به موقع حائز اهمیت است. هزینه های زودکرد و دیرکرد در این امور نه تنها مشتری را متضرر می گرداند بلکه به شرکت نیز هزینه وارد شده و علاوه بر آن اعتبار خود را نیز از نظر مشتری از دست می دهد. مسائل تخصیص موعد تحویل زمانی جنبه عملی دارد که یک شرکت یک موعد تحویل به مشتریان در طول مذاکرات فروش پیشنهاد می کند و یک قیمت تقلیل یافته (جریمه) برای زمانیکه موعد تحویل دور از موعد انتظار باشد پیشنهاد می کند. هر چه موعدهای تحویل ثابت شده تر باشد احتمال اینکه محصول به موقع تحویل داده شود بیشتر  است. به منظور نگهداشتن یک وجهه خوب در میان مشتریان بسیاری از شرکت ها برای حفظ موعدهای تحویل ایجاد شده، هزینه های نگهداری معقولی را متحمل می شوند .

در بحث زمانبندی ماشین های موازی ، هزینه برای هر ماشین وجود دارد که در واقع هزینه به کارگیری ماشین است که با زمان تکمیل کارها رابطه مستقیم دارد و لذا با توجه به این که زمان بکارگیری ماشین چه مقدار است توالی های مختلفی روی ماشین با مقدار زودکرد و دیرکرد می کند. در این پایان نامه مسأله حداقل کردن مجموع زمان تکمیل کارها و هم چنین مجموع هزینه های دیرکرد و زودکرد به طور همزمان در نظر گرفته شده است.

تقریبا همه مقالاتی که هدف های زودکرد و دیرکرد را در نظر می گیرند فرض می کنند که زمان آماده سازی ناچیز و یا مستقل از توالی است و همه  کارها در زمان صفر در دسترس هستند لیکن زمان در دسترس بودن کار و زمان آماده سازی وابسته به توالی برای برخی صنایع از قبیل سازندگان اتومبیل و صنعت شیمی بسیار مهم است. با توجه به اهمیت زمان دسترسی و زمان آماده سازی وابسته به توالی در این پایان نامه زمان در دسترس بودن کار و زمان آماده سازی وابسته به توالی در نظر گرفته شده است.

یک مدل ترکیبی بهینه سازی برای این منظور ایجاد شده که از نوع مسائل NP Hard است. که برای مسائل با اندازه کوچک از روشهایی مستقیم که حل بهینه را می دهند استفاده شده و برای مسائل با اندازه متوسط و بزرگ از روش فراابتکاری که جواب بهینه یا نزدیک به بهینه را در یک زمان کوتاه می دهد استفاده شده است .

فهرست طراحی الگوریتم فراابتکاری برای زمانبندی ماشین های موازی نامرتبط با تابع هدف چندگانه در محیط تولید بهنگام

فصل اول مقدمه و کلیات.. 1

1-1.       مقدمه. 2

1-2. تعریف مسأله زمانبندی.. 5

1-3. ضرورت انجام تحقیق.. 7

1-4. اهداف تحقیق.. 8

1-5. مفروضات مسئله. 9

1-6. جنبه هاي نوآوري تحقيق.. 10

1-7. محتوای تحقیق.. 10

فصل دوم ادبیات و پیشینه تحقیق.. 11

2-1. مقدمه. 12

2-2. طبقه بندی محیط های زمان بندی.. 15

2-3. مسائل ماشينهاي موازي.. 19

2-3-1.  زمان نصب و آماده سازی.. 20

2-3-2. دسترسي محدود به ماشينها 26

2-3-3. زمان دسترسی متفاوت به کارها 27

2-4. مسائل با تمرکز بر موعد تحويل براي کارها 27

2-4-1. زمان تکمیل کارها 29

2-4-2. زمانهاي زودکرد و ديرکرد. 29

2-5. مروری بر رویکرد و اصول سیستم تولیدی  بهنگام. 31

2-6. توالي ماشينﻫاي موازي با معيارهاي زودکرد و ديرکرد. 33

2-7. جمع بندی.. 34

فصل سوم مدل ریاضی و بهینه سازی چند هدفه. 36

3-1. مقدمه. 37

3-2. تعريف مسئله. 37

3-2-1. مفروضات مسئله. 39

3-3. مدل پيشنهادي.. 39

3-3-1.نمادها، تعاریف، پارامترها و متغیر های تصمیم. 40

3-3-2.  پارامترهاي ورودي.. 40

3-3-3.  توابع هدف.. 41

3-3-4.  محدوديتها 41

3-4. اعتبارسنجي مدل. 43

3-5. پيچيدگي مسئله. 45

3-6  بهینه سازی چند معیاره. 47

3-6-1. ارتباط غالب.. 47

3-6-2. نقاط بهینه موضعی.. 48

3-6-3. نقاط بهینه سراسری.. 48

3-6-4. مرز بهینه. 48

3-7. روشهای بهینه سازی.. 49

3-7-1. روشهای اسکالر. 49

3-7-2. روش مجموع وزنی.. 51

3-7-2-1. طراحی روش مجموع وزنی برای حل مسأله مورد نظر. 54

3-7-3. روش محدودیت- . 55

3-7-3-1. طراحی روش محدودیت –  برای حل مسأله. 57

3-7-4. روشهای عکس العملی.. 57

3-7-5. روش های مبتنی بر منطق فازی.. 58

3-7-6. روش های فرا ابتکاری.. 59

3-7-7. الگوریتم NSGA-II. 60

3-7-7-1. مرتب سازی سریع. 61

3-7-7-2. عملگر گزینش تورنمنت تراکمی.. 63

3-7-7-3. فاصله تراکمی.. 63

3-7-8. طراحی روش فراابتکاری NSGA-II برای حل مسأله. 65

3-7-9. طراحی روش فراابتکاری CENSGA برای حل مسأله. 70

3-8. مقایسه روش های بهینه سازی چند هدفه. 71

3-8-1.  شاخص متوسط فاصله از نقطه ایدهآل. 73

3-8-2.  شاخص نرخ دستیابی به توابع هدف.. 74

3-8-3.  شاخص گستردگی جواب های غیر مغلوب (SNS) 74

3-8-4. شاخص یکنواختی فضا 74

3-9. جمعﺑندي.. 75

فصل چهارم محاسبات و نتایج تحقیق.. 77

4‐1. مقدمه. 78

4‐2. تنطیمات پارامترها و شرایط اجرای الگوریتم ها 79

4-3. الگوریتمهای  NSGA-II,CENSGA.. 80

4-4. روش مجموع وزنی.. 80

4-5. روش محدودیت- . 81

4‐6. ساختار مسائل.. 82

4‐7. معیارهای ارزیابی الگوریتمها 83

4‐8. مسائل با ابعاد کوچک و متوسط.. 83

4-8-1. نتایج آزمایشات مسائل کوچک و متوسط.. 83

4‐9. مسائل با ابعاد بزرگ.. 90

4‐10. نتایج محاسباتی.. 90

4‐11. جمعﺑندي.. 96

فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات.. 97

5‐1. مقدمه. 98

5‐2. نتيجهﮔيري.. 99

5‐3. پيشنهادهاي آتي.. 100

فهرست منابع و مراجع. 102

فهرست جداول

جدول 2-1. محيط­هاي کارگاهي (نماد α) 13

جدول 2-2. توابع هدف رایج در ادبیات 15

جدول 3-1. زمان­های پردازش،موعدهاي تحويل و زمان دسترسی44

جدول 3-2. زمان نصب ماشین یک و دو برای کارهای مختلف 44

جدول 4-1.  حدهای بالا برای مسائل مختلف 82

جدول 4-2.  جوابهای نامغلوب مربوط به مسأله 5j2m به تفکیک روش ها84

جدول 4-3.  ارزیابی روشهای حل مسئله با شاخصهای کمی برای 5j2m 85

جدول 4-4.  جوابهای نامغلوب مربوط به مسأله 5j3m به تفکیک روش ها85

جدول 4-5. ارزیابی روشهای حل مسئله با شاخصهای کمی برای 5j3m 86

جدول 4-6. جوابهای نامغلوب مربوط به مسأله 8j2m به تفکیک روش ها87

جدول 4-7.  ارزیابی روشهای حل مسئله با شاخصهای کمی برای 8j2m88

جدول 4-8 . جوابهای نامغلوب مربوط به مسأله 8j3m به تفکیک روش ها 89

جدول 4-9.  ارزیابی روشهای حل مسئله با شاخصهای کمی برای 8j3m 90

جدول 4-10 نتایج شاخص­های متریک برای الگوریتم CENSGAوNSGA-II 91

جدول 4- 11.  ارزیابی آماری الگوریتم­های فراابتکاری بکار گرفته شده 94

فهرست شکل­ها و نمودارها

شکل 2-1. دسته بندی مسائل زمانبندی بر اساس مسیر تولید

شکل 3-1. سلسله­ مراتب پيچيدگي محيط­هاي کارگاهي در مسائل زمان­بندي   46

شکل 3-2. سلسله­ مراتب پيچيدگي توابع هدف در مسائل زمان­بندي     46

شکل 3-3. نقاط بهینه موضعی 48

شکل 3-4.  رابطه فضای جواب و ارتباط غالب     48

شکل 3-5.  نمایش روش مجموع وزنی با مرز بهینه پارتو محدب    52

شکل 3-6.  نمایش روش مجموع وزنی با مرز بهینه پارتو غیر محدب     54

شکل 3-7. روش محدودیت- 56

شکل 3-8.  نمایش الگوریتم NSGAII61

شکل 3-9.  محاسبه فاصله تراکمی 64

شکل 3-10.  ساختار کروموزوم66

شکل 3-11.  نحوه ایجاد جمعیت اولیه 67

شکل 3-12.  نحوه عملکرد عملگر تقاطع 69

شکل 3-13. عملگر تقاطع تک نقطه ای با نقطه برش 369

شکل 3-14. نحوه عملکرد عملگر جهش 70

شکل 3-15. استراتژی انتخاب در الگوریتم CENSGA  و NSGA-II 71

شکل 3-16.  دو هدف در بهینه سازی چند هدفه72

شکل 3-17.  یک مجموعه ایده آل از جواب های نامغلوب72

شکل 3-18.  همگرائی خوب، اما تنوع ضعیف (الگوریتم 1)73

شکل 3-19.  همگرائی ضعیف، اما تنوع خوب (الگوریتم 2)73

شکل 4-1.  نمایش جوابهای نامغلوب ε-محدودیت مسأله 5j2m 84

شکل 4-2.  نمایش جوابهای نامغلوب روش وزنی مسأله 5j2m 84

شکل 4-3. نمایش جوابهای نامغلوب روش وزنی مسأله 5j3m86

شکل 4-4.  نمایش جوابهای نامغلوب  روش محدودیت-  مسأله 5j3m86

شکل 4-5 . نمایش جوابهای نامغلوب روش وزنی مسأله 8j2m88

شکل 4-6 . نمایش جوابهای نامغلوب روش محدودیت-  مسأله 8j2m 88

شکل 4-7 . نمایش جوابهای نامغلوب روش وزنی مسأله 8j3m 89

شکل 4-8 .  نمایش جوابهای نامغلوب روش محدودیت-  مسأله 8j3m89

شکل 4- 9  نمودار نتایج محاسباتی شاخص های متریک در مسائل مختل92

شکل 4-10. نمودارجعبه ای (BoxPlot) نتایج ارزیابی الگوریتم­های  CENSGA,NSGA-II 93

شکل 4-11. نمودار میانگین و فواصل اطمینان (سطح اطمینان 95%)نتایج ارزیابی الگوریتم ها 95

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.