زمانبندی کارها و فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات در محیط ماشین‌های موازی نامرتبط

نوع مقاله: مقاله صنایع

نویسندگان

1 گروه مهندسی صنایع،موسسه صنعتی مازندران، بابل

2 گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی مواد و صنایع، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

زمانبندی کارها و فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات از مسائل مهم دریک سیستم تولیدی است. در محیط کسب و کار حاضر، رقابت شرکت‌های تولیدی برپایه قابلیت آنها در پاسخگویی به تغییرات سریع در تقاضا، با کیفیت بالا و هزینه کم هست. در این مقاله، مسأله زمانبندی کارها و فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات در یک سیستم تولیدی با ماشین‌های موازی نامرتبط مورد ملاحظه قرارگرفته است. با در نظر گرفتن زمان‌های پردازش قابل‌کنترل، یک مدل برنامه‌ریزی ریاضی چندهدفه برای کمینه نمودن مجموع هزینه‌های توسعه و فشرده‌سازی زمان های پردازش و نگهداری و تعمیرات، حداکثر زمان تکمیل، دیرکرد‌ها و زودکردها ارائه‌شده است. برای حل مدل چندهدفه پیشنهادی، از رویکرد کلاسیک برنامه‌ریزی آرمانی چند انتخابی (MCGP) استفاده ‌شده است. همچنین، با توجه به اینکه مسأله زمانبندی موردنظر جزء مسائل NP-hard می‌باشد، لذا الگوریتم NSGA-II برای حل نمونه مسائل در ابعاد متوسط و بزرگ توسعه داده شده است. نتایج به‌دست‌آمده از حل مدل توسط الگوریتم NSGA-II و مقایسه آن با جواب‌های بدست‌ آمده با رویکرد MCGP، نشان داده است که الگوریتم پیشنهادی، جواب‌های نامغلوب مناسب و در زمان کوتاهی ارائه نموده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Scheduling of jobs and maintenance activities in an unrelated parallel machines environment

نویسندگان [English]

  • Abed Hesam 1
  • Saeed Emami 2
  • Ramezan Nemati Keshteli 2
1 Department of Industrial Engineering, Mazandaran Institute of Technology, Babol, Iran
2 Department of Industrial Engineering, Babol Noshiravani University of Technology
چکیده [English]

Scheduling of jobs and maintenance activities is a vital problem in a production system. In the current business environment, the competitiveness of manufacturing companies is based on their ability to response the rapid changes in demand with high quality and low costs. Therefore. in this paper, the Scheduling of jobs and maintenance activities in an unrelated parallel machines environment is studied. By considering the controllable processing times, a multi-objective mathematical programming model is presented to minimize the sum of the compression and expansion of processing times and maintenance costs, makespan, tardiness, and earliness. The multi-choice goal programming (MCGP) is applied. The problem is NP-hard, therefore, the NSGA-II algorithm is developed to solve the medium and large size instances. The obtained results from solving the proposed model with NSGA-II and comparing with the results from MCGP demonstrates that the proposed algorithm is presented a non-dominated solution set in a short time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • scheduling
  • unrelated parallel machines
  • controllable processing time
  • MCGP
  • NSGA-II

[1] M. Bevilacqua, M. Braglia, (2000) “The analytic hierarchy process applied to maintenance strategy selection” Reliability Engineering and System Safety, Vol.70, No. 1,  pp.71-83.

[2] V. Kayvanfar, GH.M.   Komaki, A. Aalaei, M. Zandieh, (2014)  “Minimizing total tardiness and earliness on unrelated parallel machines with controllable processing times”, Computers & Operations Research, Vol .41, pp.31-43.

[3] G. Schmidt, (2000) “Scheduling with limited machine availability” European Journal of Operational Research, Vol.121, No. 1, pp.1–15.

[4] M. Tavana, Y. Zarook,  J. Francisco, A. Santos, (2015) “  An integrated three-stage maintenance scheduling model for unrelated parallel machines with aging effect and multi-maintenance activities ”, Computers & Industrial Engineering, Vol. 83, pp. 226–236.

[5] M. Afzalirad, J. Rezaeian, (2017) “A realistic variant of bi-objective unrelated parallel machine scheduling problem: NSGA-II and MOACO approaches” Applied Soft Computing, Vol. 50,  pp.109–123.

[6] Y.M. Lin, M.E. Pfund, J.W. Fowler, (2011) “Heuristics for minimizing regular performance measures in unrelated parallel machine scheduling problems”, Computers & Operations Research, Vol.38, No. 6, pp. 901–916.

[7] T.C.E. Cheng, J. H. Chou, L. Y. Dar, (2011 ) “Unrelated parallel-machine scheduling with deteriorating maintenance activities”, Computers & Industrial Engineering, Vol. 60, No. 4, pp. 602-605.

[8] M. Rambod,  J. Rezaeian, (2014)   “Robust meta-heuristics implementation for unrelated parallel machines scheduling problem with rework processes and machine eligibility” , Computers & Industrial Engineering, Vol. 77, pp. 15–28.

[9] بهشتی‌نیا، م.، قاضی وکیلی، ن. (1394)" ارزیابی الگوریتم‌های زمانبندی تولید کارگاهی انعطاف‌پذیر و مقایسه آنها با الگوریتم ژنتیک دو بخشی". مجله مدلسازی در مهندسی، دوره 13، شماره 40.

[10] حسینی، س. م. ح.، حسنی، ع. ا. (1396) " توسعه یک الگوریتم شاخه وکران برای حل مسأله زمانبندی در سیستم تولید جریان کارگاهی مونتاژی" مجله مدلسازی در مهندسی، دوره 15، شماره 51.

[11] حسنی، ع. ا. (1396) "الگوریتم فراابتکاری ترکیبی برای حل یک مدل دو هدفه استوار جریان کارگاهی انعطاف‌پذیر دو مرحله‌ای با خط مونتاژ اختصاصی تحت عدم قطعیت" مجله مدلسازی در مهندسی، دوره 15، شماره 50.

[12] فخرزاد، م. ب.، رجائی، ب. (1396) "نگهداری پیشگیرانه در زمانبندی ماشین‌های موازی نامرتبط با احتساب اثر زوال و زمان‌ آماده‌سازی" فصلنامه علمی-پژوهشی مطالعات مدیریت صنعتی، سال پانزدهم، شماره 45.

[13] A. J. Ruiz-Torres, G. Paletta, R. M’Hallah, (2017) “Makespan minimisation with sequence-dependent machine deterioration and maintenance events”, International Journal of Production Research, Vol. 55, No. 2, pp. 462–479.

[14] M. Abedi, H. Seidgar, H. Fazlollahtabar, (2017) “Hybrid scheduling and maintenance problem using artificial neural network based meta-heuristics” Journal of Modelling in Management, Vol.12, No.3, pp.525–550.

[15] L. H. Su, M. C. Hsiao, H. Zhou, F. D. Chou, (2018) “ Minimizing the number of tardy jobs on unrelated parallel machines with dirt consideration” Journal of Industrial and Production Engineering, Vol. 35, No.6, pp.383–393.

[16] L. Qinming, M. Dong, F. F. Chen, W. Lv, C. Ye, (2019) “Single-machine-based joint optimization of predictive maintenance planning and production scheduling” Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 55, pp.173-182.

 

[17] H. Tian,  Y. Shuaijing, L. Wenchang (2019) “Parallel Machine Scheduling on Jobs and Partial Maintenance Activities due to job-Dependent Machine Deteriorations” American Journal of Mathematical and Management Sciences, pp. 1-11.

[18] O. Jadidi , S. b. Cavalieri, S. Zolfaghari, (2015) “An improved multi-choice goal programming approach for supplier selection problems”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 39, No. 14, pp. 4213–4222.

[19] S. A.Torabi, N. Sahebjamnia, S. A. Mansouri, M. Aramon Bajestani, (2013) “A particle swarm optimization for a fuzzy multi-objective unrelated parallel machines scheduling problem” Applied Soft Computing, Vol.13, No.12, pp.4750–4762.

[20] K. Deb, S. Agarwal, T. Meyarivan, (2002) “A fast and elitist multiobjective genetic algorithme: NSGA-II,” IEEE Trans. Evol. Comput, Vol. 6, No. 2, pp. 182-197.

[21] E. Zitzler, K. Deb, L.Thiele, (2000) “Comparison of multiobjective evolutionary algorithms: Empirical results”, Evolutionary Computation journal, Vol.8, No.2,  pp. 125-148.

[22] J.R. Schott, (1995) “Fault tolerant design using single and multi criteria genetic algorithms” Master's Thesis, Boston, MA: Department of Aeronautics and Astronautics Massachusetts Institute  of technology.