Stochastic assembly line balancing problems involving robots and reliability restriction
Robotları ve güvenilirlik kısıtlamasını içeren stokastik montaj hattı dengeleme problemleri
- Tez No: 745294
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KEMAL TURAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
İmalat ekosistemindeki montaj süreçleri göz önüne alındığında, özellikle manuel işlemlerin yoğunlukta olduğu montaj hatlarında görev süreleri çevrimden çevrime değişebilir. Montaj süreçlerindeki belirsizliğin neden olduğu hat duruşları, arızalı ürünler ve hat dışı işler şirketler için oldukça maliyetli olabilir. Stokastik montaj hattı dengeleme problemleri (SALBP'ler), gerçek hayattaki montaj işlemlerindeki belirsizlikle başa çıkmak için iş sürelerini rastgele değişkenler olarak ele alır. Montaj süreçlerindeki belirsizlikler nedeniyle yaşanan zorluklar, ileri teknolojik çözümler kullanılarak azaltılabilir. İmalat şirketleri, Endüstri 4.0 teknolojik devrimine ayak uydurmak ve rakiplerine üstünlük sağlamak için montaj süreçlerinde işçileri robotlarla değiştiriyor. İmalat endüstrisinde popüler bir yaklaşım, insan-robot işbirliği ile bir montaj hattı tasarlamaktır. Bu tezin ilk bölümünde, işçilerin ve robotların farklı iş istasyonlarında çalıştığı stokastik montaj hatlarında robotların çevrim süresi üzerindeki etkilerini gözlemlemek amacıyla bir robotik stokastik montaj hattı dengeleme problemini (RSALBP) araştırıyoruz. Literatürde robotik montaj hattı dengeleme sadece deterministik iş süreleri ile çalışılmaktadır. Ancak montaj hattı dengeleme, gerçek hayatta stokastik süreçleri içerir. Her iş süresinin, robotların iş sürelerinde işçilerden çok daha az (muhtemelen sıfır) varyasyona sahip olduğu, parametreleri görevi gerçekleştiren operatörün türüne bağlı olan bir normal dağılım izlediğini varsayıyoruz. İnsan işçilerin tüm işleri yapma yeteneği olduğu, robotların ise işlerin bir alt kümesini yapabildiği varsayılmaktadır. İş istasyonu sayısı, robot sayısı, ve iş istasyonları için güven seviyeleri sabit kabul edilen, stokastik iş sürelerine sahip bir montaj hattı için çevrim süresini en aza indirmeyi amaçlayan tip-II RSALBP'yi inceliyoruz. Bu problem NP-zordur ve doğrusal olmayan kısıtlar içerir. Problemi çözmek için bir karma tamsayılı ikinci dereceden koni programlama formülasyonu ve bir kısıt programlama formülasyonu öneriyoruz. Önerilen formülasyonların etkinliğini test etmek için literatürden örnekler kullanılmaktadır. Ayrıca kapsamlı bir deneysel tasarım ile hesaplamalı bir çalışma yapılarak robotların çevrim süreleri üzerindeki etkileri değerlendirilmektedir. Bu tezin ikinci bölümünde, tüm operatörlerin özdeş olduğu, bir güvenilirlik kısıtlaması ile tip-II stokastik montaj hattı dengeleme problemini (tip-II SALBP-R) ele alıyoruz. Sabit bir çevrim süresi verildiğinde, bir montaj hattının güvenilirliği, iş istasyonlarının hiçbirinin iş yükünün çevrim süresini aşmama olasılığı olarak tanımlanır. Tip-II SALBP-R'de, sabit sayıda iş istasyonu ve sabit bir güvenilirlik alt sınırı ile, stokastik iş sürelerine sahip bir montaj hattı için çevrim süresini en aza indirmeyi amaçlıyoruz. Bu problem literatürde çok az çalışmada incelenmiştir. Problem için ilk mat-sezgisel yöntemi öneriyoruz ve performansını literatürdeki mevcut bir sezgisel yöntem ile karşılaştırıyoruz.
Özet (Çeviri)
When considering assembly processes in the manufacturing ecosystem, the task times may vary from cycle to cycle, especially in assembly lines where manual operations are abundant. Line stops, defective products, and off-line tasks caused by the uncertainty in assembly processes can be highly costly for companies. Stochastic assembly line balancing problems (SALBPs) consider the task processing times as random variables to deal with uncertainty in real-life assembly operations. The difficulties faced due to uncertainties in assembly processes can be alleviated by using advanced technological solutions. Manufacturing companies replace human workers with robots in their assembly processes to keep up with the Industry 4.0 technological revolution and get the upper hand over competitors. A popular approach in the manufacturing industry is to design an assembly line with human-robot collaboration. In the first part of this thesis, we investigate a robotic stochastic assembly line balancing problem (RSALBP), with the motivation to observe the effects of robots on the cycle time in stochastic assembly lines where human workers and robots operate in different workstations. In the literature, robotic assembly line balancing is only studied with deterministic task times. However, assembly line balancing contains stochastic processes in real life. We assume that the processing time of each task follows a normal distribution whose parameters depend on the type of the operator performing the task, with robots having much less (possibly zero) variation in task times than human workers. It is assumed that human workers are fully capable while robots can perform a subset of the tasks. We study type-II RSALBP, which aims to minimize the cycle time for an assembly line with stochastic task times, given a fixed number of workstations and robots, and fixed confidence levels for the workstations. This problem is NP-hard and includes non-linearity. We propose a mixed-integer second-order cone programming formulation and a constraint programming formulation to solve the problem. Instances from the literature are used to test the effectiveness of the proposed formulations. Additionally, the effects of robots on cycle times are evaluated by conducting a computational study with a comprehensive experimental design. In the second part of this thesis, we consider a type-II stochastic assembly line balancing problem with a reliability restriction (type-II SALBP-R) where all the operators are identical. Given a fixed cycle time, the reliability of an assembly line is defined as the probability that the workload of none of the workstations exceeds the cycle time. In type-II SALBP-R, we aim to minimize the cycle time for an assembly line with stochastic task times, given a fixed number of workstations and a fixed lower bound on reliability. This problem has been investigated in only a few studies in the literature. We propose the first matheuristic for the problem and compare its performance with an existing heuristic from the literature.
Benzer Tezler
- Bulanık çok modlu kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemlerinin çözümü için matematiksel bir model
A mathematical model for the solution of the fuzzy multi mode resource-constrained project scheduling problems
ÖMER ATLI
Doktora
Türkçe
2012
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN
- Stokastik paralel montaj hattı dengeleme problemi için yeni modeller
New models for the stochastic parallel assembly line balancing problem
HAKAN ÇERÇİOĞLU
Doktora
Türkçe
2009
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLAL TOKLU
- Stokastik montaj hattı dengeleme problemlerine kuyruk ağı yaklaşımı
Queuing network approach for stochastic assembly line balancing problems
HACI MEHMET ALAĞAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET KÜRŞAD TÜRKER
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA YÜZÜKIRMIZI
- An Assembly line balancing study in Hema tractor industry and trade, inc.
Başlık çevirisi yok
ŞÜKRÜ ÖZEN
- Assembly line balancing in an electronics company
Bir elektronik şirketinde montaj hattı dengelemesi
LEVENT ARIN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT KANDİLLER