Üretim çizelgeleme problemlerine simülasyon yaklaşımı ile çözüm geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, dinamik bir ortamda parti tipi üretim sisteminin çizelgelenmesi için gerçek zamanlı-geri beslemeli bir kontrol algoritması üzerinde durulmuştur. Üretim sistemi çok parçalı, çok tezgahlı olarak düşünülmüş olup, söz konusu algoritma tezgah ve parça sayısının farklı değerlerine anında cevap verebilecek şekilde tasarlanmıştır. Sistemde operasyonlar, tezgah arıza ve tamirleri, tezgahlara yüklenecek parça gelmemesi (tezgahın aç kalması) ve bir sonraki aşamanın dolu olması nedeniyle parça çıkışının yapılamaması (tezgahın bloklanması) olmak üzere üç tip aktivite kısıtı dikkate alınmıştır. Çizelgeleme amaçlan olarak da; üretimi mümkün olduğunca talebe yakın tutmak, çevrim zamanı ve üretim içi stok miktarlarını minimum seviyelere indirebilmek kabul edilmiştir. Algoritmada olaylar hiyerarşik bir yapıda ele alınmıştır. Üç evreden oluşan bu hiyerarşinin en üst seviyesinde her parçanın her operasyonu için, olması istenen WIP stok büyüklükleri ve hedef üretim seviyeleri tesbit edilmektedir. Orta seviyede tezgahların arıza, aç kalma veya bloklanma oranlarına göre üretim hızları hesaplanmakta ve en alt seviyede ise tek tek tüm parçalar için yükleme zamanları tesbit edilmektedir. Bu yaklaşımda tezgah hazırlık süreleri, söz konusu üretim sistemi esnek olarak düşünüldüğünden, ihmal edilebilecek bir süre kabul edilmiştir. Algoritmaya, gerçek üretim sistemi verilerinin sürekli geri beslenmesi ile, değişimlere anında cevap verebilecek esnek bir yapı kazandırılmıştır. Bu çalışma, literatürden alman çizelgeleme yaklaşımının (Bai ve Gershwin 1991, 1992, 1994, 1995) gerçek üretim sistemi üzerinde denenmesi doğrultusunda bir uygulamayı kapsamaktadır. Bu uygulama öncelikle gerçek sisteminin kurulan simulasyon modeli üzerinde performans ölçümünü hedeflerken, aynı zamanda gelişmiş bir simulasyon paketi olan Promodel 'e çizelgeleme yeteneği kazandırmayı da amaçlamaktadır. Matlab 'ın doğrusal ve doğrusal olmayan optimizasyon alt programları kullanılması ile de sistemle ilgili gerekli parametreler (stok kapasitesi, hedef üretim seviyesi gibi) tesbit edilmektedir. Ayrıca iki program arasında kurulan bir bağ ile programların senkronize çalışması sağlanmıştır.

In this work, firstly, a computer program has been written for a real-time feedback control algorithm for scheduling of jobs in dynamic batch production environments. Secondly, testing the performance of this algorithm has been studied in a simulation environment. The production system is taken to be of multiple-part, and multiple-machine type. Three types of constraints in the scheduling approach are; operations, machine down and maintenance, starving and blocking of machines. The scheduling goal is to keep the production as close as to the demand and to minimize the cycle time and WTP inventories. The setup times are ignored in this approach. In the scheduling algorithm, the events are handled in a hierarchical structure. This hierarchy consists of three levels. At the top level, for each part, the desired levels of WIP buffers and the objective production rates are determined. At the mid level, instant production rates are determined based on the machine down, blocking and starvation conditions. At the bottom level, the loading times for each batch is prioritized by searching for parts with minimum surplus production. While the previous work of Bai and Gershwin establishes the base of this work, here the linear and nonlinear programming effort is conveniently handled within Matlab environment. The required real time surplus production values are generated by the simulation of the production system modelled in ProModel environment. The optimization program in Matlab recalculates the production rates as required as a consequence of the events taking place in the system running in ProModel. These optimization and the simulation programs are connected to a shared database. Therefore, in this work, not only the performance measurement of the scheduling approach is made but also the implementation of a scheduling capability into a simulation program is achieved.