Esnek üretim sistemlerinde çizelgeleme
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 41986
- Danışmanlar: PROF.DR. GÜNEŞ GENÇYILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İşletme, Business Administration
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1995
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Sosyal Bilimler Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
VII ÖZET Esnek üretim sistemlerinin genel tanımı için onaylanmış standart birtanımlama olmamakla beraber Esnek Üretim Sistemleri (EÜS), çeşitli parça tiplerinin üretiminin bir arada gerçekleştirilebilmesiamacıyla tasarlanmış, bir anabilgisayartarafından merkezi olarakkontrol edilen, parçaların sistem içindeki hareketlerinin Otomatik Malzeme Taşıma (OMT) sistemi yardımıyla sağlandığı ve parçalar üzerindeki işlemlerin çok yetenekli NCtezgahlan tarafından otomatik olarak gerçekleştirildiği üretim araçlan topluluğudur. Bir EÜS, uçana bileşenden oluşur. Bunlar 1 - Nümerik kontrollü tezgahlar 2- Otomatik malzeme taşıma ve depolama sistemi 3- Bilgisayarlı kontrol sistemi. Esnek üretim sistemlerinde şu iki faktör çok önemlidir. a- Bilgisayarla bütünleştirme b- Sistemin esnekliği. Bilgisayarlar EÜS* lerin çizeigeleme, operasyonların düzenlenmesi, malzeme taşıma kontrolü, sistemdeki ani değişiklikler karşısında hareket etme vb. fonksiyonlannı yerine getirirler. Bilgisayarla Bütünleşik Üretim (BBÜ)' nün pratik hedefi; parçaların doğru karışımını, doğru sayısını, doğru zamanda ve gerekli kalitede üretmektir. BBÜ' nün başarılı uygulanabilmesi için yapısal yaklaşım gereklidir. BBÜ' nün kuvvetli bir sonucu olan EÜS kendi başına küçük bir fabrikadır ve bütün fonksiyonlara, kontrol mekanizmalarına, organizasyonel teknolojilere, malzeme ve bilgi akışına sahiptir. Esneklik ise; ürün, proses, yükleme ve işleme başarısızlıktan gibi faktörlerde meydana gelen herhangi bir değişikliği düzeltmek amacıyla geliştirilmiş sistem yeteneğidir. Bilgisayarla bütünleştirmeyle, sistem belli derecede şartlara ve çevreye uyma, kontrol ve kendi sorununu teşhis kabiliyeti ile donatılabilir. Browne tarafından tanımlaması yapılan esneklik türleri; Makina esnekliği, malzeme taşıma esnekliği, operasyon esnekliği, proses esnekliği, ürün esnekliği, rota esnekliği, hacim esnekliği, kapasite esnekliği, program esnekliği, üretim esnekliği ve pazar esnekliğidir. Makina, malzeme taşımaveoperasyon esneklikleri diğer esnekliktürlerinin sağlanmasında temel teşkil eder. Sistemin teknolojik özellikleri, uygulanan üretim politikaları, benimsenen stratejik hedeflerve uygulamalardaki deneyimler esnekliğe etki eden faktörlerdir. EÜS'lergünümüzünrekabetli pazarlama ortamında talepleri karşılamak için, üretimde esneklik ve yüksek verimliliğin her ikisini de başarmaya çalışmaktadır. EÜS' ler çok hızlı gelişmektedirler ve günümüz üretim şartlarında pek çok etkili esnek üretim sistemi monte edilmiştir. Şunu söyleyebiliriz ki; doğru tanımlama ve etkili sınıflandırma şemasının eksikliği araştırmanın gelişiminive EÜS analiz, dizayn ve işletim pratiğini engelleyecektir.VIII EÜS seçiminde operasyon ve kontrol karakteristikleri anlaşılırolmalı ve etkili yönetilmelidir. Bu sebepten dolayı, EÜS' ler operasyon ve kontrol karakteristliklere göre sınıflandırılmalıdırlar. Buaçıklamalar ışığında EÜS' lerşöyle sınıflandınlabilir; - EsnekTek Makina (ETM) - Esnek Üretim Hücresi (EÜH) - Çok Makinalı Esnek Üretim Sistemi (ÇMEÜS) - Çok Hücreli Esnek Üretim Sistemi (ÇHEÜS) EÜS' lerde bilgisayarlı kontrol sisteminin ana amacı, üretim programını istenilen süre, miktar ve kalitede gerçekleştirmektir. Bu amaçla kullanılan kontrol bileşenlerinin fonksiyonları aşağıdaki gibidir. -CNC donanımının kontrolü - Malzeme taşıma donanımının kontrolü - Sistem içindeki iş parçası hareketlerinin kontrolü -Sistem performansının ölçülmesinde kullanılan bilgilerin kontrolü EÜS' nin geliştirilmesindeki anaamaçlardan biride hammaddenin çabuk, etkili ve kontrol edilebilir bir şekilde transferinin sağlanmasıdır. Malzeme taşıma faaliyeti hammaddenin sisteme girişinden bitirilip depoya kaldırılmasına kadar sürer. Etkin bir MalzemeTaşıma (OMT) sistemi iş istasyonlarının etkinliğini arttırır. Otomatik Kılavuzlu Araçlar (OKA), bir miktar malı bir yerden diğerine otomatik olarak taşıyan araçlardır. Genellikle önceden belirlenmiş rota ya da kümeleri üzerinde faaliyet gösterirler. OKA' lanngenişletilebilme özelliği onu çekici kılan bir özelliğidir. Robotlar bir işleyici ve programlı kontrol sistemiyle donatılmış, imalat prosesinde insanın kısmen veya tamamen yerini almak için tasarlanmış araçlardır. Robotlar; takım veya parça kaldırma, itme, çekme, yükleme, bir yerden başka bir yere transfer etme, çeşitli parçaların montajını gerçekleştirme gibi ardışıkgeien işlemleriyapabilen makinalardır. Otomatik Depolama ve Yeniden Elde Etme Sistemi (ODYS) envanter taşımasını tamamıyla bilgisayar kontrolünde yapmaktadır. İhtiyaç duyulan parçalar gerekli yerlere tam zamanında iletilmektedir. Sistemdeki yatay ve dikey hareketleri aynı anda yapabilen istifleme kreyni daha önce bilgisayarca atanılmış yerdeki yükü, yükleme istasyonundan alıp boşaltma istasyonuna aktarmaktadır. EÜS araştırmasında genel eğilim sistem kararlarını iki ana grupta toplamaktın 1 -Tasarım Kararlan 2- İşletim Kararları EÜS' lerin tasarım aşamasında birtakım karariannzaman içerisinde diğerlerinden önce alınması gerekir. Bu kararlar ise; BaşlangıçTanımlama Kararları ve SonuçUygulama Kararlan olmak üzere iki başlıkaltında incelenebilir. Tasarım kararlan şunları içermektedir; Ekonomikyapı labilirlik, sistemde üretilecek parça tiplerinin seçimi, OMT sisteminin seçilmesi, kullanılacaktezgalann, takımların, fikstürlerin ve paletlerin seçilmesi vb.DC EÜS işletim kararları ise bu yapının ikinci bölümünü oluşturmaktadır. Bu bölümde alınan kararlar sistemin uzun dönemli üretim amaçlarının belirlenmesinden, takım ve tezgah bozulmalan durumundaalınacak önlemlerin belirlenmesine kadargeniş biralan kapsamaktadır. Stecke, EÜS işletim problemlerini üç grupta toplamaktadır: a- Planlama Problemleri b- Çizelgeleme Problemleri o- Kontrol Problemleri EÜS' de planlama problemleri, parçalan üretmeye başlamadan önce alınması gereken kararlardır. Ancak sistem ayarlandıktan sonra üretim başlayabilir. EÜS' de çalışmasırasındaortaya çıkan problemler, çizelgeleme problemleri adı altında incelenmektedir. Çizelgeleme problemi bu aşamalı yapı içerisinde kaçınılmaz olarak birçok üst düzey kararlarından etkilenmektedir. Çizelgeleme problemlerinin konusu; sisteme girişi yapılacak parça tiplerinin hangi sırasının optimum sırayı vereceğinin belirlenmesi, uygun çizelgeleme metodlarının ve algoritmalarının geliştirilmesi ve aynı tezgahta bekleyen bir kaç parçanın varolması halinde bu parçalar arasındaki öncelik ilişkilerinin belirlenmesidir. Esnek üretim sistemlerinde kontrol problemleri,sistemin sürekli takibi, üretim gereksinimleri ve teslimat tarihlerinin kontrol altında tutulmasıolarak tanımlanabilir. EÜS' de çizelgeleme üst seviye kararvermeden detaylı karar vermeye kadar değişen hiyerarşik yapı ile tanımlanabilir. Üst seviye çizelgeleme, genişletilmiş zaman periyodunda üretim ve fabrika operasyonları için planlamayı belirtir. Detaylı seviyede ise çizelge gün boyunca talebi kontrol eder ve üretim hedeflerinin gerçekleştirlmesini sağlar. Detaylı seviyede üretim çizelgelemesi birbirinden farklı fakat ilişkili iki aktiviteyi içerir: yükleme ve dağıtım. Yükleme problemi operasyonların, makina grupları arasındaki seçilmiş parça setlerinin, ilişkilendirilmiş kesme araçlannın, üretim sistemlerinin teknolojik ve kapasite sınırlandırmaları altında tahsis edilmesidir. Yüklemeden sonraki adım gerçekzamanda EÜS' nin çalıştınlmasıdır. Yani uygun dağıtım problemlerine göre her makinanın uygun olması durumunda bir kerede operasyonların çizelgelenmesidir. EÜS' de çizelgeleme, sistemin verimi ile direkt ilişkili ve karmaşık bir işlemdir. Bu karmaşıklık üretim sistemindeki birçok makina çeşidinin arttırılmış olan esnekliğinden kaynaklanır. Karar verme prosesinin karmaşıklığı yerine getirilmesi gereken çok sayıda amaçlardan dolayı artmaktadır. EÜS çizelgeleme probleminin altı genel amacı aşağıdakigibi tanımlanmaktadır: 1- Atanılan makina işleme zamanlarını dengeleme 2- Makinadan makinaya olan hareketlerin sayısının azaltılması 3- Eşit boyuttaki makina gruplarının iş yükünü makina başına dengesi, kılmak 4- Eşit olmayan gruplardaki makina gruplarınıniş yükünü makina başına dengesiz ki İma 5- Takım ve tezgahlan mümkün olduğunca etkili kullanmak 6- Operasyon önceliklerinin tamamını maksimum yapmak.Sınıflandırma EÜS' nin çizelgeleme işleminin yeniden gözden geçirilmesini sağlamaktadır. Smıflandınna çerçevesinde kullanılan iki katagoriden biri sistemin şeklini belirleyen ûçfaktörü, ikincisi ise çizelgelemeyi belirleyen ûçfaktörü kapsamaktadır. Birinci kategorideki sistem faktörleri: parça tiplerinin sayısı, akış şekli ve talep şeklidir. İkinci kategorideki birinci sınıflandırma faktörü çizelgeleme planlandır. Girdi sıralaması ve detaylı çizelgeleme bu faktörün seviyeleridir.Girdi sıralama kararlan bir sonraki periyodda sisteme hangi sıklıkta parça setlerinin gireceğini belirier.Detaylı çizelgeleme karan, parçanın hangi makinada işleneceği ve bunun ne zaman gerçekleşeceğini kapsamaktadır. İkincifaktör alınacak karariann zamanıdır. Burada periyod dışı çizelgeleme, bir grupiş için alınacak tüm çizelgeleme kararları bu işler sisteme girmeden önce verilmektedir. Gerçek zamanlı çizelgelemede ilk olarak işlerin sisteme hangi sırada gireceği karan verilir. Daha sonra herhangi bir makinada bir işin ilk işlemi bitirildikten sonra, o işin hangi makinaya gideceği karan verilir. Bu kategorideki son faktör sistemin özellikleridir.Bu özellikler çizelgeleme konusunun karmaşıklığını ve sonuçolarak çizelgeleme seçimini etkiler. Bu faktörler makina bozulması, malzeme taşıma kapasitesi, takım kapasitesi, palet -fikstür kapasitesi, sistemdeki depolama kapasitesi ve rota esnekliğidir. Çizelgeleme kurallan statik veya dinamik olabilirler. Kurallar çok basitveya çok kompleks olabilir ve onların özel niteliklerine göre fazla şekillerde sınıflandırılabilir. Burada yirmi adet çizelgeleme kuralı sunulmuştur. Bu bölümün iki amacı vardır: birincisi, bir ilgili performans kriteri yardımıyla bir kararvermeyi göstermek ve ikincisi, bir performans kriteri vermektir. Bu çalışmada çizelgeleme kurallarını değerlendirmek için seçilen kriterler - Parça başına bekleme zamanının ortalaması ve varyansı - Makina kullanımı ortalaması ve varyansı -Tampon kullanımı ortalaması - Mekik kullamımı ortalaması -Taşıyıcı kullanımı ortalaması -Makespan Bu çalışmada esnek işleme ve montaj sistemlerinin toplam çizelgelenmesiyle tesadüfi sipariş tipi esnek üretim sistemleri için çizelgeleme modelleri ve algoritmaları örneklerle verilmiştir. Aynca işleme ve montaj altsistemlerini içeren bir EÜS' nin ikiaşamalı çizelgelenmesi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Yapılan uygulamada işleme ve montaj sistemleri bir OKA sistemiyle birbirlerine bağlanmıştır. İlk aşaması iki makinalı akış tipi atölye problemine benzetilebilir. İiknci aşamada ise işler parça ve ürün önceliklerine göre çizelgelenmişlerdir. Her ne kadar sunulan yaklaşım optimallik konusunda garanti değilse de pratik olması nedeniyle gelecekteki EÜS' lerde kullanılması önerilebilir.
Özet (Çeviri)
XI SUMMARY FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEMS SCHEDULING Flexible Manufacturing Systems (FMS) is a technology going forward in recent25 years. FMS is generally applied for metal machining, sheet forming and assembly processings. Recently, FMS is applied for electronical assembly processings, too. FMSs are regarded as one of the most efficient method to employ in reducing or eliminating problems in manufacturing industries. FMS is the latest level of automation along an evolutionary road to achieve ever more productivity and flexibility from manufacturing equipment. A FMS can be defined as a computer controlled production system capable of processing a variety of part types.The main aim of FMS is to achieve guieding of parts in system by means of an automated material handling and storage system and to carry out all processing to be treated in this parts by NC machines automaticly. The major components of a FMS are; - NC machines - Material handling and storage system -Computer control system Two factors are very important to any flexible manufacturing system, i) Computer integration if) Flexibility of the system. Computers perform several functions in these systems; scheduling and monitoring operations, handling material control and taking appropriate actions in case of sudden changes in the system. Flexibility is the ability of the system to quickly adjust to any changes in relevant factors like product, process and machine failures. With computer integration, it may be possible to equip the system with certain degree of adaptive control abilities. Browne attempt to classify flexibility into 8 categories are: Machine flexibility, Process flexibility, Product flexibility, Operation flexibility, Routeing flexibility, Volume flexibility, Expansion flexibility and Production flexibility. Most of these categories are interdependent. FMS attempt to achieve both production flexibility and high productivity in orderto meet the demands of today's competitive markets. They have gone through rapid evolution and devebpmentand many effective systems have been installed in a variety of configurations in awide range of manufacturing environments.We believe that the lack of both clear definitions and effective classification scheme hinders future development of research and practice in FMS analysis, desing and management. In orderto gain the advantages from any specific FMS configuration the operational and control characteristics must be understood and managed effectively. It is forthis reason that FMSs should be classified according to their operational and control characteristics.XII FMSs can be classified into 4 categories : -A single flexible machine (SFM) - Aflexible manufacturing celi (FMC) -A multi-machine flexible manufacturing system (MMFMS) -A multi-cell flexible manufacturing system (MCFMS) The main purpose of computer control systems istoachievethe requiredtiming, quantity of the production programme. The major components of control are: a- Controlling of CNC machines b- Controlling of material handling systems c- Controlling of activities of workparts in system d- Controlling of information which is used to measure the performance of the system. FMS is to ensure that the transformation of raw material to finished parts between the FMS and its Automated Storage and Retrieval System (ASRS) or between different FMS might be carried out using an Automated Guided Vehicle (AGV) system. The robots are reprogramable multif uctional manipulators that move material, parts and tools. The primary function of robots in flexible cells and systems is to load and unload parts. Automated storage and retrieval systems ( ASRSs) contain tall vertical storage racks, narrow aisles and stacker cranes and are coupled with computers for automatically storing tracking and retrieving material implementing an ASRS can succesfully reduce operating cost and gain control ever the material storage and retrieval process. The desing and use of FMSs involve some intricate operations research problems. FMS desing problems include, for example, determining the appropriate numberof machine tools of each type, the capacity of material handling system and the size of buffers. FMS planning problems include the determination of which parts should be simulta neously machined, the optimal partition of machine tools into groups, allocations of pallets and fixtures to part types andthe assignment of operations and associated cuttingtoolsamongthe limited - capacity tool magazines of the machine tools. FMS scheduling problems include determining the optimal input sequence of parts and an optimal sequence at each machine tool given the current part mix. FMS scheduling problems are concerned with running the FMS during real time once it has been set up during the planning stage which is in advance of actual production. There are many possible approaches that can be taken to schedule the manufacture of parts through the system. Different approaches might be applicable in different situations. Some of the problems include the following: - Determine the optimal sequence at which the parts of the selected part types are to be input into the system. -Appropriate scheduling methods and algorithms have to be developed. - If there are several parts waiting to be processed by the same machine tool, determine the priorities among these parts. FMS control problems arethoose concerned with, for example, monitorningthe system to be sure that requirements and due dates are being met and that unreliability problems are taken care of.XIII The scheduling problem is complicated by subsystem constraints, routing flexibility and the need forsystem wide coordination. Scheduling in FMS can be described by a hierarchical structure ranging from top level decision making to detailed level scheduling decision. Top level scheduling emphasizes planning for production and plant operations over extended periods of time which may include, for example, resource planning and generation of sequences of operations. At the detailed level, scheduling controls demand over the course of each day and provides a means to achieve the production targets. It attempts to find the optimal routing of jobs combined with making efficient use of expensive resources which are subject to environmental and procedural constraints. FMS production scheduling, at the detailed level involves the consideration of two seperate but related activities loading and dispatching. Loading problem is to allocate the operations and associated cutting tools of the selected set of part types among the machine groups subject to the technological and capacity constraints of the manufacturing systems. The loading problems are also sometimes called a priori scheduling problems. After loading, the next step is running the FMS in real timeand scheduling operations one at atime as reach machine becomes avalible, according to the appropriate dispatching rules. FMS scheduling problem is very diffucult and complex.The complexity aries from the added flexibility of various machine types in the production system. The complexity of the decision making process is further increased by the fact that a multitude of objectives. There are six gereral objectives of FMS scheduling problems: a) Balancing the assigned machine processing times. b) Minimizing the number of movements from machine to machine. c) Balancing the workload per machine for a system of groups of pooled machines of equal sizes. d) Unbalancing the workload per machine for a system of groups of pooled machines of unequal sizes. e) Filling the tool magazines as densely as possible. f ) Maximizing the sum of operation priorities. Aclassrficationframeworkstrengthensa review of FMS scheduling procedures.There are two categories used the framework; the first involves three factors that define the type of systems, and the second includes three factors that define the scheduling scheme. In the first category the three factors that define the types of FMS are the number of different part types the system processes, predominant flow pattern of these parts and demand pattern the system encounters. In the second category, the nextthreeclassifyingfactors define the types of scheduling shemes. The first factor in this category is the scheduling problems the scheduling scheme adresses; input sequencing and detailed scheduling are the level of this factor. The input sequencing decision determines what sequence a set of parts usesto enterthe system in the upcoming period. Deciding on appropriate detail schedule involves determining which machine a part should visit and when the visit should take place.XIV One scheduling approach is to make all decisions for a group of jobs prior to the entry into the system. This approach is classified as the off-line scheme. Another approach is to delay individual scheduling decisions until the last moment, which requires making one decision at a time frequently throughout the period. This method is the real time scheme. The last factor in this category concerns characteristics of the system. The number of characteristics considered effects the complexity of the scheduling scheme. The six levels of this factor are: machine breakdowns, material handling capacity, tool magazine capacity, pallet and fixture capacity, in system storage capacity and routing flexibility. Scheduling rules can be static or dynamic. They can be very simple or extremely complex and may be classified in different ways according to their specific attributes. In the study twenty scheduling rules were presented. The purpose of this section istwofold: first, to show that one has to decide upon relevant performance criterion and second, given a performance criterion.The criteria chosen for evaluating scheduling rules in this study are: -Average and variance of waiting time per part - Average and variance of machine utilization -Average buffer utilization -Average shuttle utilization -Average carrier utilization -Makespan In summary, there appeare to be a number of conclusions that can be drawvn for that particular FMS. Finally, no single scheduling rules is found to be the winner on all performance measures. In this study, scheduling models and algorithms for aggregate scheduling of flexible machining and assembly systems and random job shop flexible manufacturing systems were explained with examples. Seperately, a scheduling algorithm for a flexible machining and assembly systems was presented. The machining and assembly systems are linked by the AGV system. The FMS scheduling problem is decomposed into two subproblems: a) Aggregate scheduling problem b) Detailed scheduling problem. The aggregate scheduling problem generate a schedulefor products and it is equivalent to the two machine flow shop scheduling problem. Before the detailed scheduling problem, we must know product priority, job priority and job schedulability status. Each job Ji is ready for scheduling when its schedulability status Xi = 1. Based on this considerations a scheduling algorithm forthe detailed level is presented. Although the presented approach does not guarantee optimality, it is very practical and involves features of FMS.
Benzer Tezler
- An Analysis of fms scheduling problem : A beam search based algorithm and comparision of scheduling schemes
Esnek üretim sistemlerinde çizelgeleme probleminin bir analizi= Işın arama tabanlı bir algoritma ve çizelgeleme metodlarının karşılaştırılması
SÜLEYMAN KARABÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İHSAN SABUNCUOĞLU
- Analysis of scheduling problems in dynamic and stochastic FMS environment comparison of rescheduling policies
Esnek üretim sistemlerinde çizelgeleme probleminin dinamik ortamda analizi: Çizelgeleme metodlarının karşılaştırılması
ÖMER BATUHAN KIZILIŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İHSAN SABUNCUOĞLU
- Dışsal iş akışı esnekliğine sahip hücresel üretim sistemlerinde çizelgeleme
Scheduling in cellular manufacturing systems with external work flow flexibility
MUSTAFA ÖZKIRIM
Doktora
Türkçe
2006
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. BÜLENT DURMUŞOĞLU
- Hücreden sisteme esnek üretim
Flexible manufacturing from the cell to system
NAFEL DOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ ERCAN