Model-hat atama ve robotik çoklu montaj hattı dengeleme problemlerinin çok amaçlı çözümü
A multi-objective approach to model-line assignment and robotic multiple assembly line balancing problems
- Tez No: 960067
- Danışmanlar: PROF. DR. NEZİR AYDIN, PROF. DR. İBRAHİM KÜÇÜKKOÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Montaj hattı dengeleme problemleri, uzun yıllardır üzerinde çalışılan, yalın üretimden akıllı fabrikalara kadar her teknolojik dönüşümde önemini koruyan bir konudur. Bu çalışmada, model-hat atama problemi ile karışık modelli çoklu robotik montaj hattı dengeleme (MLA-RMMALB) problemi birlikte ele alınmıştır. Geliştirilen matematiksel modelde; (i) toplam maliyetin azaltılması, (ii) cobotların enerji tüketiminden kaynaklanan emisyon miktarının azaltılması ve (iii) operatörler üzerindeki fiziksel yükün dengeli biçimde dağıtılması amaçlanmıştır. Öncelikle, farklı model-hat atama stratejileri ve planlama periyotları ile oluşturulan üç senaryo üzerinden bir sayısal örnek çözülerek model analiz edilmiştir. Analizde, model-hat atamasının algoritma tarafından yapılmasının amaç fonksiyonu değerlerinde önemli iyileşmeler sağladığı görülmüştür. Sonrasında ise, literatürde yer alan ve görev sayıları artan problem setleri kullanılarak modelin performansı test edilmiştir. Problemin karmaşıklığı nedeniyle, kesin çözüm yöntemi orta boyutlu problem setlerinden itibaren optimal çözüme ulaşmakta zorlanmıştır. Bu nedenle literatürde çok amaçlı problemlerin çözümünde yaygın olarak kullanılan evrimsel algoritmalardan NSGA-II ve SPEA2 alternatif yöntemler olarak uygulanmıştır. Amaç fonksiyonlarının farklı stratejik yönelimleri ve iki farklı problemin birlikte ele alınmasıyla problem karmaşıklaştığından; algoritmalar, operatörlerin homojen varsayıldığı ve fiziksel yük dengelemesine yönelik amaç fonksiyonunun çıkarıldığı sadeleştirilmiş modele uygulanmıştır. Sonuçlar, evrimsel algoritmaların küçük ve orta boyutlu problem setlerinde çok daha kısa sürede optimal çözümleri de içeren pareto optimal çözümler üretebildiğini; büyük boyutlu problemler için ise kabul edilebilir sürelerde kaliteli çözümler sağladığını göstermektedir. Evrimsel algoritmalar çözüm kalitesi ve çözüm süresi değerleri üzerinden karşılaştırdığında, çözüm kalitesi bakımından SPEA2 çoğu problem setinde daha iyi sonuçlar üretirken; NSGA-II ise bazı problem setlerinde daha kısa çözüm süreleri ile öne çıkmıştır. Genel performans açısından ise iki algoritmanın birbirine karşı belirgin bir üstünlük sağlayamadığı görülmüştür. Elde edilen bulgular, geliştirilen matematiksel modelin farklı üretim hedeflerine duyarlı biçimde çalışabildiğini ve kaynak kullanımında yüksek esneklik sunduğunu göstermektedir. Ayrıca, model-hat atamasının üretim verimliliği üzerindeki etkisi açık biçimde ortaya konmuş ve meta-sezgisel yöntemlerin çok amaçlı montaj hattı dengeleme problemlerinde etkili bir alternatif olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Assembly line balancing problems have long been studied and continue to maintain their relevance by adapting to every technological transformation from lean production to smart factories. This study addresses the model-line assignment problem together with the robotic mixed-model multiple assembly line balancing (MLA-RMMALB) problem. The developed mathematical model aims to (i) minimize total cost, (ii) reduce emissions resulting from cobots' energy consumption, and (iii) uniformly distribute the physical workload among operators. Firstly, the model was analyzed through a numerical example based on three scenarios created using different model-line assignment strategies and planning periods. The analysis revealed that algorithm-based model-line assignment significantly improves objective function values. Then, the model's performance was evaluated using benchmark problem sets from the literature with increasing numbers of tasks. Due to the problem's complexity, the exact solution method struggled to reach optimal solutions starting from medium-sized problems. Therefore, widely used evolutionary algorithms, NSGA-II and SPEA2, were implemented as alternative approaches. Given the differing strategic directions of the objective functions and the simultaneous handling of two distinct problems, the algorithms were applied to a simplified version of the model, where operators were assumed to be homogeneous and the workload-balancing objective was removed. Results indicate that the evolutionary algorithms can generate pareto-optimal solutions, including optimal solutions, much faster for small and medium-sized problems, and produce high-quality solutions within acceptable times for larger problems. When comparing performance, SPEA2 generally provided better solution quality across most problem sets, while NSGA-II stood out with shorter solution times in specific cases. Overall, neither algorithm demonstrated a clear superiority. Findings show that the proposed model adapts effectively to varying production goals and offers high flexibility in resource utilization. Furthermore, the impact of model-line assignment on production efficiency is clearly demonstrated, and metaheuristic methods are shown to be effective alternatives for solving complex multi-objective assembly line balancing problems.
Benzer Tezler
- Karışık modelli montaj hattının robotik sistemlerle tasarımı
Design of mixed model assembly line with robotic systems
MERVE ATAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEL ÖZTÜRK
- Generalized robotic assembly line balancing problem
Genelleştirilmiş robotik montaj hattı dengeleme problemi
ZEYNEL ABİDİN ÇİL
Doktora
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EREN ÖZCEYLAN
- İşgören yetkinliklerini ve tampon istasyonları dikkate alan çok modelli montaj hatlarının tasarımı
Design of multi model assembly lines considering labour competencies and buffer stations
KADİR TUNÇ DOLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BÜLENT DURMUŞOĞLU
- Workload balancing in bus garages based on deadhead trip minimization
Ölü kilometre minimizasyonuna dayalı otobüs garajlarındaki iş yükünün dengelenmesi
YAPRAK TÜRKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİzmir Ekonomi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKTAY KARABAĞ
- Karma modelli düz ve U-tipi montaj hatlarının bazı özel durumlar altında dengelenmesine yönelik çözüm yaklaşımlarının geliştirilmesi
Developing solution approaches for balancing straight and U-type mixed model assembly lines under some particular conditions
NEŞE YALÇIN
Doktora
Türkçe
2011
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiErciyes Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL ÖZGÜVEN