Service time optimization of flow shop systems
Akış tipi işlik sistemlerde işlem süreleri eniyilemesi
- Tez No: 216694
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. KAĞAN GÖKBAYRAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirlenimci akış tipi işlik sistemler, En iyi denetleme, Denetlenebilir işlem süreleri, Denetlenebilir/denetlenemez makineler, Dışbükey programlama, Altgradyan algoritması, Deterministic flow shop systems, Optimal control, Controllable service times, Controllable/Uncontrollable machines, Convex programming, Subgradient algorithm
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Mühendislerin akış tipi işlik sistemlerde cevaplaması gereken en kilit sorulardan birisi işlem sürelerinin nasıl denetleneceğidir yani işlerin her makinede ne kadar süre işlem görmesi gerektiğidir. Bu önemli bir sorudur çünkü işlem sürelerinin akış tipi işlik sistemlerin maliyet verimliliği üzerinde çok büyük etkileri olabilir. İşleri son bitim zamanına kadar tamamlamak ve envanter maliyetlerini düşürmek için işlem süreleri mümkün olduğunca küçük tutulabilir, fakat bu yaklaşım genellikle işlem maliyetlerini yükselten kısaltılmış takım ömürlerinden doğan masrafarı beraberinde getirir. Biz bu tezde akış tipi işlik sistemlerde bu tip ilişkiler üzerine çalıştık. Bilinen zamanlarda gelen işleri geldikleri sırayla işleyen belirlenimci akış tipi işlik sistemlerde işlem süreleri eniyilemesi problemini ele aldık.Enküçültülecek maliyet fonksiyonunu makinelerdeki işlem maliyetlerinden ve kurallı iş bitim zamanı maliyetlerinden oluşturduk. Bir kısıt dahilinde denetlenebilir işlem sürelerini karar değişkenleri olarak belirledik.Öncelikle, başlangıçta denetlenebilir, yani işlem süreleri sistemin çalışmaya başlama anında belirlenen ve işlemler arasında bir daha değiştirilemeyen, ve denetlenemez, yani işlem süreleri sabit olan ve önceden bilinen, makinelerden oluşan sabit işlem süreli akış tipi işlik sistemleri ele aldık. Bu tip sistemler için standart çözüm yöntemi yüksek bellek gereksinimli bir dışbükey eniyileme problemine olanak sağlayan kısıtların doğrusallaştırılması metoduna dayanan dışbükey olmayan ve türevlenemeyen bir eniyileme problemi oluşturduk. Maliyet fonksiyonundan bağımsız olarak, bu tip akış tipi işlik sistemler için bir dizi bekleme ve iş bitim zamanı özellikleri gösterdik ve bu özellikleri kullanarak çözüm sürelerini geliştiren ve daha büyük sistemlerin çözülmesine olanak sağlayacak şekilde bellek gereksinimini azaltan daha basit ve denk bir dışbükey eniyileme problemi çıkardık. Ne var ki sonuçta ortaya çıkan basitleştirilmiş dışbükey eniyileme problemi hala bazı imalatçı şirketlerin tedarik edemeyeceği dışbükey eniyileme çözücüsü kullanımına ihtiyaç duymaktadır. Bu ihtiyacı gidermek için çözüm sürelerinde ve çözülebilir sistem boyutlarında oldukça ciddi iyileştirme sağlayan altgradyan algoritması eşliğinde bir başka denk dışbükey eniyileme problemi önerdik. Ayrıca, altgradyan algoritmasından çok daha hızlı çalışan yeni bir tarama algoritması geliştirmemize olanak sağlayan doğrusal olmayan ve azalan özel bir işlem maliyet yapısını da çözümledik.Sabit işlem süreli akış tipi işlik sistemler için geçerli sonuçların üzerine inşa etmek suretiyle, bu tezde ayrıca tamamen denetlenebilir, yani işlem süreleri her işlem için ayrı ayrı ayarlanabilen, başlangıçta denetlenebilir ve denetlenemez makinelerden oluşan akış tipi işlik sistemleri de ele aldık. Benzer şekilde, bu tip sistemler için dışbükey olmayan ve türevlenemeyen bir eniyileme problemi oluşturduk ve oluşturduğumuz bu probleme standart çözüm yöntemi olarak, kısıt doğrusallaştırma metodu uygulamak suretiyle yüksek bellek gereksinimli bir dışbükey eniyileme problemi ortaya koyduk. Daha sonra, bu tip akış tipi işlik sistemler için bir dizi en iyi bekleme özellikleri gösterdik ve bu özellikleri kullanarak daha basit ve denk bir dışbükey eniyileme problemi çıkardık. Sadece tamamen denetlenebilir ve denetlenemez makinelerden oluşan akış tipi işlik sistemler için, sonuçta ortaya çıkan basitleştirilmiş dışbükey eniyileme problemini daha küçük dışbükey eniyileme problemlerine ayrıştıran“zamanda ilerleyen”bir algoritma da önerdik. Deneysel hesaplamalarımız gösterdi ki basitleştirmeler ve ayrıştırma sadece çözüm sürelerini geliştirmekle kalmadı aynı zamanda bellek gereksinimini azaltmak suretiyle daha büyük sistemleri çözmemize olanak sağladı.
Özet (Çeviri)
One of the key questions that engineers face in flow shop systems is the service time control, i.e., how long jobs should be processed at each machine. This is an important question because processing times can have great impacts on the cost efficiency of the flow shop systems. In order to meet job completion deadlines and to decrease inventory costs, one may set the service times as small as possible; however, this usually comes at the expense of reduced tool life increasing service costs. In this thesis, we study the flow shop systems under such trade-offs. We consider the service time optimization of deterministic flow shop systems processing identical jobs that arrive at the system at known times and are processed in the order they arrive within deadlines. The cost function to be minimized consists of service costs at machines and regular completion-time costs of jobs. The decision variables are the service times that are controllable within constraints. We first consider the fixed service time flow shop systems formed of initially controllable machines, where the service times are set only once at the start-up time and cannot be altered between processes, and uncontrollable machines, where the service times are fixed and known in advance. For such systems, we formulate a non-convex and non-differentiable optimization problem with a standard solution procedure based on the linearization of the constraints allowing for a convex optimization problem with high memory requirements. Regardless ofthe cost function, we present a set of waiting and completion time characteristics in such flow shop systems and employ them to derive a simpler equivalent convex optimization problem which improves solution times and alleviates the memory requirements enabling solutions for larger systems. However, the resulting simplified convex optimization problem still needs the use of a convex optimization solver which may not be available at some of the manufacturing companies. To overcome such need, we introduce another equivalent convex optimization problem along with its subgradient algorithm yielding substantial improvements in solution times and solvable system sizes. We also consider a specific nonlinear decreasing service cost structure allowing us to introduce a new search algorithm much faster than the subgradient solution algorithm.Building on the results for fixed service time flow shop systems, we also consider the mixed line flow shop systems formed of fully controllable machines, where the service times are adjustable for each process, initially controllable machines, and uncontrollable machines. Similarly, we formulate a non-convex and non-differentiable optimization problem for such systems and, as a standard way of solving the formulated problem, we apply the method of linearization on the constraints to present a convex optimization problem with high memory requirements. Then, we present a set of optimal waiting characteristics in such flow shop systems and employ them to derive simpler equivalent convex optimization problems. A“forward in time”algorithm is also proposed to decompose the resulting simplified equivalent convex optimization problem into smaller convex optimization problems for the flow shop systems formed of only fully controllable and uncontrollable machines. The computational results demonstrate that the simplifications and the decomposition not only improve the solution times considerably but also allow us to solve larger problems by alleviating memory constraints.
Benzer Tezler
- Melez akış tipi çizelgeleme problemi için tepkisel bir algoritma
A reactive algorithm for the hybrid flow shop scheduling problem
ABDULLAH AKTEL
Doktora
Türkçe
2015
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET MUTLU YENİSEY
- Kazanların incelenmesi ve kontrol tipleri
Operation principles and control types of sleam generators
M.HÜSEYİN YILDIRIM
- Üretim kaynakları planlaması ve optimize üretim sistemlerinin analizi
Analysis of manufacturing resources planning and optimized production technologd2s
YEŞİM EMANET
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TANYAŞ
- Düşük hacimli iş atölyelerinde zaman pencereli üretim çizelgesinin optimizasyonu
Time windows scheduling optimization in low volume job shops
HALİT ALPER TAYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İşletmeİstanbul Üniversitesiİşletme Yönetimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM AKÇAY KASAPOĞKU
- Customer order scheduling on two identical parallel machines with job setup times
Kurulum süreli iki özdeş paralel makinada müşteri siparişi çizelgelemesi
NİHAN ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDA CAN ÇETİNKAYA
YRD. DOÇ. ABDÜL KADİR GÖRÜR