مسئله لانه‌سازي و زمان‌بندي ساخت افزايشي با درنظرگرفتن محدوديت زمان شروع در يك مزرعه چاپ سه‌بعدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي صنايع و سيستم ها

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، ساخت افزايشي كه به عنوان چاپ سه‌بعدي نيز شناخته مي‌شود، به دليل مزاياي منحصربه‌فرد در مقايسه با ساير روش‌هاي مرسوم توليدي، به عنوان يك فناوري نوظهور، در دانشگاه و بخش‌هاي مختلف صنعت توجه زيادي را به خود جلب كرده است. پيشرفت‌هاي اخير در فناوري ساخت افزايشي باعث افزايش قابل توجه تعداد محصولات توليد شده توسط اين روش شده و به عنوان يك فناوري نويدبخش در نسل چهارم صنعت شناخته مي‌شود. چاپگرها اين قابليت را دارند كه با توجه به محدوديت ظرفيت و ارتفاع خود، چندين قطعه را در قالب يك دسته، به طور همزمان پردازش كنند. به همين منظور مكان قرارگيري قطعات روي صفحه ساخت چاپگرها و نحوه تخصيص و زمان‌بندي آنها، تبديل به يك مسئله جذاب براي پژوهشگران شده است. در اين پژوهش، با توجه به وابستگي عمليات‌هاي مرحله آماده‌سازي و شروع چاپ قطعات به حضور نيروي انساني، با در نظرگيري محدوديت تقويم و محدود كردن زمان شروع چاپ دسته‌ها به شيفت كاري، به حل مسئله زمان‌بندي و لانه‌سازي ساخت افزايشي پرداخته شده است. در واقع اين پژوهش سعي دارد با توجه به امكان چاپ قطعات بدون لزوم به حضور نيروي انساني در طول فرآيند چاپ و به منظور استفاده حداكثري از ظرفيت ماشين‌ها در طول شبانه روز، با درنظرگرفتن شرايطي نزديك‌تر به دنياي واقعي، به كاهش زمان تكميل چاپ قطعات بپردازد. ابتدا براي حل مسئله مورد نظر يك مدل برنامه‌ريزي عددصحيح مختلط ارائه شده است. نتايج به دست آمده از مدل نشان مي‌دهد كه با محدوديت زماني 3600 ثانيه، مدل قادر به حل نمونه‌هايي تا ابعاد 17 قطعه و 5 ماشين به صورت بهينه مي‌باشد. زمان‌بندي مناسب با هدف كاهش زمان تكميل چاپ قطعات و استفاده هر چه بيشتر از ظرفيت چاپگر‌ها در مزرعه چاپ سه‌بعدي، كه شامل تعداد بسيار زيادي چاپگر بوده و تعداد و تنوع سفارشات قابل توجه است، نوآوري ديگر اين پژوهش مي‌باشد. به همين دليل و به منظور امكان حل مسائل با ابعاد بزرگ‌تر، يك الگوريتم ابتكاري براي توليد جواب اوليه و يك الگوريتم فراابتكاري جست‌وجوي همسايگي بزرگ تطبيقي، ارائه شده است. مقايسه عملكرد اين الگوريتم‌ها با جواب بهينه حاصل از مدل در نمونه‌هاي كوچك نشان داده، كه الگوريتم ابتكاري با صرف زماني بسيار ناچيز براي هر نمونه و ميانگين درصد خطاي 12.83 نسبت به جواب‌هاي بهينه، عملكرد خوبي براي توليد جواب اوليه از خود نشان داده است. الگوريتم فراابتكاري نيز با حل نمونه‌ها در مدت زماني كوتاه نسبت به مدل و با ميانگين درصد خطاي 0.18 در مقايسه با نتايج بهينه حاصل از مدل، بسيار خوب عمل كرده است. در نهايت از الگوريتم‌هاي ارائه شده براي حل نمونه‌هاي بسيار بزرگ، تا ابعاد 2000 قطعه و 200 چاپگر استفاده شده، كه نشان دهنده كارايي بالاي اين الگوريتم‌ها مي‌باشد.

233072

بهينه سازي سيستم ها

مهندسي صنايع و سيستم ها

دانشگاه صنعتي اصفهان