Աբստրակտ
Այս հոդվածում փորձարկվում են տարբեր հևրիստիկ մոտեցումների կիրառումը կահույքի արտադրող ընկերության իրական օբյեկտի դասավորության խնդրի լուծման համար: Բոլոր մոդելները համեմատվում են AHP մեթոդի միջոցով, որտեղ օգտագործվում են մի շարք հետաքրքրության պարամետրեր: Փորձը ցույց է տալիս, որ դասավորության ֆորմալ մոդելավորման մոտեցումները կարող են արդյունավետորեն օգտագործվել արդյունաբերության մեջ առկա իրական խնդիրների լուծման համար՝ հանգեցնելով զգալի բարելավումների:
1. ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ
Կահույքի արդյունաբերությունը, ինչպես շատ ուրիշներ, ապրում է շատ մրցակցային դարաշրջան, ուստի դժվարությամբ է գտնում արտադրական ծախսերը կրճատելու, որակը բարելավելու և այլն մեթոդներ: Այստեղ կոչվող արտադրական ընկերության (Ընկերություն = TC) արտադրողականության բարելավման ծրագրի շրջանակներում մենք իրականացրինք մի նախագիծ՝ այս ընկերության արտադրամասի արտադրական գծի դասավորության դիզայնը օպտիմալացնելու համար՝ նպատակ ունենալով հաղթահարել անարդյունավետ դասավորությանը վերագրվող առկա խնդիրները: Որոշվեց կիրառել դասավորության մոդելավորման մի շարք տեխնիկաներ՝ գործնականում հազվադեպ օգտագործվող ֆորմալ մեթոդների հիման վրա գրեթե օպտիմալ դասավորություն ստեղծելու համար: Օգտագործվող մոդելավորման տեխնիկաներն են՝ գրաֆների տեսությունը, բլոկային պլանը, CRAFT-ը, օպտիմալ հաջորդականությունը և գենետիկական ալգորիթմը: Այնուհետև այս դասավորությունները գնահատվել և համեմատվել են 3 չափանիշներով՝ ընդհանուր մակերես, հոսք * տարանջատում և հարևանության տոկոս: Ընդհանուր մակերեսը վերաբերում է յուրաքանչյուր մշակված մոդելի արտադրական գծի կողմից զբաղեցված տարածքին: Հոսք * տարանջատում հաշվարկում է հոսքի և յուրաքանչյուր 2 օբյեկտների միջև հեռավորության արտադրյալների գումարը: Հարևանության տոկոսը հաշվարկում է օբյեկտների տոկոսը, որոնք բավարարում են հարակից լինելու պահանջը:
Լավագույն դասավորության ընտրությունը նույնպես պաշտոնապես կատարվել է օգտագործելով
Գործարանի դասավորության խնդրի սահմանումն է գտնել ֆիզիկական կառույցների լավագույն դասավորությունը՝ արդյունավետ գործունեություն ապահովելու համար (Հասան և Հոգ, 1991): Դասավորությունը ազդում է նյութերի մշակման արժեքի, արտադրական ժամանակի և արտադրողականության վրա: Հետևաբար, այն ազդում է գործարանի ընդհանուր արտադրողականության և արդյունավետության վրա: Թոմփկինսի և Ուայթի (1984) համաձայն՝ կառույցների նախագծումը գոյություն է ունեցել ողջ գրանցված պատմության ընթացքում, և իրոք, քաղաքային կառույցները, որոնք նախագծվել և կառուցվել են, նկարագրված են հնագույն ժամանակներում:
* Համապատասխան հեղինակ
Հունաստանի և Հռոմեական կայսրության պատմությունը: Այս խնդիրն ուսումնասիրած առաջիններից են Արմուրը և Բուֆան և այլք (1): 1964-ականներին, կարծես թե, քիչ բան է հրապարակվել: Ֆրենսիսը և Ուայթը (1950) առաջիններն էին, ովքեր հավաքագրեցին և թարմացրին այս ոլորտի վերաբերյալ վաղ հետազոտությունները: Հետագա հետազոտությունները թարմացվել են 1974 ուսումնասիրություններով՝ առաջինը՝ Դոմշկեի և Դրեքսլի (1), իսկ մյուսը՝ Ֆրենսիսի և այլոց (2): Հասանը և Հոգը (1) ներկայացրել են մեքենաների դասավորության խնդրի համար անհրաժեշտ տվյալների տեսակի վերաբերյալ լայնածավալ ուսումնասիրություն: Մեքենաների դասավորության տվյալները դիտարկվում են հիերարխիկ կարգով՝ կախված նրանից, թե որքան մանրամասն է նախագծված դասավորությունը: Երբ պահանջվող դասավորությունը միայն մեքենաների հարաբերական դասավորությունը գտնելն է, մեքենաների համարը և դրանց հոսքի հարաբերությունները ներկայացնող տվյալները բավարար են: Այնուամենայնիվ, եթե անհրաժեշտ է մանրամասն դասավորություն, ապա անհրաժեշտ են ավելի շատ տվյալներ: Տվյալներ գտնելիս կարող են առաջանալ որոշ դժվարություններ, հատկապես նոր արտադրական օբյեկտներում, որտեղ տվյալները դեռևս հասանելի չեն: Երբ ժամանակակից և ավտոմատացված օբյեկտների համար մշակվում է դասավորություն, անհրաժեշտ տվյալները չեն կարող ստացվել պատմական տվյալներից կամ նմանատիպ օբյեկտներից, քանի որ դրանք կարող են գոյություն չունենալ։ Մաթեմատիկական մոդելավորումը առաջարկվել է որպես օբյեկտի դասավորության խնդրի օպտիմալ լուծում ստանալու միջոց։ Կուպմանսի և Բեքմանի (1985) կողմից քառակուսային վերագրման խնդրի տեսքով մշակված առաջին մաթեմատիկական մոդելից ի վեր, ոլորտի նկատմամբ հետաքրքրությունը զգալիորեն աճել է։ Սա բացեց նոր և հետաքրքիր ոլորտ հետազոտողի համար։ Օբյեկտի դասավորության խնդրի լուծում փնտրելիս հետազոտողները ձեռնամուխ եղան մաթեմատիկական մոդելների մշակմանը։ Հուշյարը և Ուայթը (1992) դասավորության խնդիրը դիտարկել են որպես...
Կանաչ և
2. Մոդելավորման մոտեցումներ
Մոդելները դասակարգվում են՝ կախված իրենց բնույթից, ենթադրություններից և նպատակներից: Մութորի (1) կողմից մշակված առաջին ընդհանուր համակարգված դասավորության պլանավորման մոտեցումը դեռևս օգտակար սխեմա է, հատկապես, եթե այն աջակցվում է այլ մոտեցումներով և աջակցվում է համակարգչի կողմից: Կառուցման մոտեցումները, օրինակ՝ Հասանը և Հոգը (1955), դասավորությունը կառուցում են զրոյից, մինչդեռ, օրինակ՝ Բոզերը, Մելլերը և Էրլեբախերը (1991), «Բարելավման մեթոդները», փորձում են փոփոխել առկա դասավորությունը՝ ավելի լավ արդյունքներ ստանալու համար: Դասավորության մեթոդների և նաև էվրիստիկայի օպտիմալացումը լավ փաստաթղթավորված է Հերագուի (1994) կողմից:
Այս աշխատանքում օգտագործվող մոդելավորման տարբեր տեխնիկաներն են՝ գրաֆների տեսությունը, CRAFT-ը, օպտիմալ հաջորդականությունը, BLOCPLAN-ը և գենետիկական ալգորիթմը: Ստորև բացատրված են այն պարամետրերը, որոնք պահանջվում են յուրաքանչյուր ալգորիթմի կողմից՝ այն մոդելավորելու համար:
Գրաֆիկի տեսություն
Գրաֆների տեսությունը (Ֆաուլդս և Ռոբինսոն, 1976; Գիֆին և այլք, 1984; Կիմ և Կիմ, 1985; և Լյունգ, 1992) կիրառում է
Այս աշխատանքում օգտագործվում են 2 տարբեր տեսակի մոտեցումներ՝ դեպքի ուսումնասիրությունը մոդելավորելու համար։ Առաջին մոտեցումը հետևյալն է.
CRAFT-ի օգտագործումը
CRAFT-ը (Հաստատությունների Համակարգչային Հարաբերական Բաշխման Տեխնիկա) մեթոդը կիրառում է զույգերով փոխանակումը՝ հատակագիծ մշակելու համար (Բուֆա և այլք, 1964; Հիքս և Լոուեն, 1976): CRAFT-ը չի ուսումնասիրում բոլոր հնարավոր զույգերով փոխանակումները՝ բարելավված հատակագիծ ստեղծելուց առաջ: Մուտքային տվյալները ներառում են շենքի և կառույցների չափսերը, նյութերի հոսքը կամ կառույցների զույգերի միջև տեղաշարժերի հաճախականությունը և մեկ միավոր հեռավորության վրա բեռի արժեքը: Հոսքի (f) և հեռավորության (d) արտադրյալը տալիս է նյութերը 2 կառույցների միջև տեղափոխելու արժեքը: Այնուհետև ծախսերի կրճատումը հաշվարկվում է փոխանակումից առաջ և հետո նյութերի մշակման ծախսերի ներդրման հիման վրա:
Օպտիմալ հաջորդականություն
Լուծման մեթոդը սկսվում է կամայական հաջորդական դասավորությունից և փորձում է բարելավել այն՝ հաջորդականության մեջ 2 բաժին փոխելով (Հերագու, 1997): Յուրաքանչյուր քայլում մեթոդը հաշվարկում է հոսքի*հեռավորության փոփոխությունները 2 բաժինների բոլոր հնարավոր անջատիչների համար և ընտրում է ամենաարդյունավետ զույգը: 2 բաժինները փոխվում են, և մեթոդը կրկնվում է: Գործընթացը կանգ է առնում, երբ անջատիչի բացակայության դեպքում ծախսերը կրճատվում են: Օպտիմալ հաջորդականությունը օգտագործելով դասավորություն ստեղծելու համար անհրաժեշտ մուտքային տվյալները հիմնականում շենքի և կառույցների չափսերն են, նյութի հոսքը կամ կառույցների զույգերի միջև տեղաշարժերի հաճախականությունը և մեկ միավոր բեռի արժեքը մեկ միավոր հեռավորության համար:
BLOCPLAN-ի օգտագործումը
BLOCPLAN-ը ինտերակտիվ ծրագիր է, որն օգտագործվում է ինչպես մեկ, այնպես էլ բազմահարկ շենքերի դասավորությունը (կանաչ և...) մշակելու և բարելավելու համար։
ստեղծել մի քանի բլոկային դասավորություններ և դրանց պիտանիության չափանիշը: Օգտատերը կարող է ընտրել հարաբերական լուծումները՝ ելնելով հանգամանքներից:
Գենետիկական ալգորիթմ
Գենետիկ ալգորիթմների (GA) միջոցով կառույցների դասավորության խնդիրները ձևակերպելու բազմաթիվ եղանակներ կան: Բաներջին, Չժոուն և Մոնտրեյը (1997) կիրառել են GA-ն բջիջների դասավորության համար: Կտրող ծառի կառուցվածքն առաջին անգամ առաջարկվել է Օթենի (1) կողմից՝ որպես դասավորությունների դաս ներկայացնելու միջոց: Այս մոտեցումը հետագայում օգտագործվել է բազմաթիվ հեղինակների կողմից, այդ թվում՝ Թամի և Չանի (1982), որոնք այն օգտագործել են երկրաչափական սահմանափակումներով անհավասար մակերեսի դասավորության խնդիրը լուծելու համար: Այս աշխատանքում օգտագործված GA ալգորիթմը մշակվել է Շայանի և Չիտտիլապիլիի (1995) կողմից՝ հիմնված կտրող ծառի կառուցվածքների (STC) վրա: Այն կոդավորում է ծառի կառուցվածքով թեկնածու դասավորությունը երկչափ քրոմոսոմների հատուկ կառուցվածքի մեջ, որը ցույց է տալիս յուրաքանչյուր կառույցի հարաբերական դիրքը կտրող ծառում: ԳԱ գործողություններում քրոմոսոմը մանիպուլացնելու համար կան հատուկ սխեմաներ (Tam and Li, 2004): Շայանի և...
3. ՓՈՐՁԱՐԿՈՒՄ ԴԵՊՔԻ ՈՒՍՈՒՄՆԱՍԻՐՈՒԹՅԱՆ ՄԻՋՈՑՈՎ
Նախկինում նկարագրված մեթոդների արդյունավետությունը ստուգելու համար դրանք բոլորը կիրառվել են կահույքի արտադրության իրական սցենարի վրա: Ընկերությունը արտադրում է աթոռների, երկտեղանի աթոռների և
Յուրաքանչյուր արտադրանք անցնում է 11 գործողությունների միջով, որոնք սկսվում են 1-ին օբյեկտում՝ կտրման տարածքում և ավարտվում 11-րդ օբյեկտում՝ պտուտակների ամրացման տարածքում: Վերջնական հավաքման յուրաքանչյուր մասը կարելի է բաժանել նույն անունով ենթահավաքվածքների: Այս ենթահավաքվածքները հանդիպում են պտուտակների մոտ:
Դրա պատճառով նյութերի հաջորդական հոսք չկա, ինչը հանգեցնում է ընթացիկ աշխատանքների: Օբյեկտների միջև փոխազդեցությունը կարող է որոշվել ինչպես սուբյեկտիվ, այնպես էլ օբյեկտիվ չափանիշների միջոցով: Հոսքագծի համար անհրաժեշտ հիմնական մուտքային տվյալներն են պահանջարկը, արտադրված նյութերի քանակը և յուրաքանչյուր մեքենայի միջև հոսող նյութի քանակը: Նյութի հոսքը հաշվարկվում է 10 ամսվա ընթացքում տեղափոխվող նյութի հոսքի քանակի հիման վրա * Չափման միավորը ցույց է տրված նկար 2-ում: Նկար 3-ը ցույց է տալիս դեպքի ուսումնասիրության մեջ օգտագործված յուրաքանչյուր բաժնի տարածքը: Նկար 4-ը ցույց է տալիս դեպքի ուսումնասիրության ներկայիս դասավորությունը:

Նկար 1. Ուսումնասիրության համար հավաքման սխեմա

Նկար 2. Դեպքի ուսումնասիրության համար նյութի հոսքը։

Նկար 3. Բաժնին համապատասխանող թիվը

Նկար 4. Կահույքի ընկերության ներկայիս դասավորությունը և ուսումնասիրության մոդելավորման մեջ օգտագործված յուրաքանչյուր բաժնի չափսերը։
4. Մոդելավորման մոտեցումների կիրառումը
Այստեղ 2-րդ բաժնում քննարկված տարբեր մոդելավորման մոտեցումները կիրառվում են ուսումնասիրության մեջ՝ համեմատության համար այլընտրանքային դասավորություններ ստեղծելու համար։
4.1 Գրաֆների տեսության կիրառումը
Աղյուսակ 1-ը ցույց է տալիս արդյունքների համեմատությունը՝ օգտագործելով գրաֆների տեսության 2 տարբեր մոտեցումներ՝ Ֆաուլդի և Ռոբինսոնի մեթոդը և անիվների և եզրերի մեթոդը։ Աղյուսակ 1-ը հստակ ցույց է տալիս, որ Ֆաուլդի և Ռոբինսոնի մեթոդը երկու արդյունքներից ավելի լավն է։ Ֆաուլդի և Ռոբինսոնի մեթոդի արդյունքները մանրամասն բացատրված են նկարներում։
Աղյուսակ 1. Աղյուսակ, որը ցույց է տալիս գրաֆների տեսության օգտագործված 2 տարբեր մեթոդների համեմատությունը:


Նկար 5. Ֆաուլդսի և Ռոբինսոնի մեթոդով ուսումնասիրության արդյունքների հարևանության գրաֆիկը։

Նկար 6. Բարելավված դասավորություն գրաֆների տեսության կիրառումից հետո (Ֆաուլդի և Ռոբինսոնի մեթոդ)

Նկար 7. Հոսք * Հեռավորության գնահատման գրաֆիկ՝ գրաֆների տեսության (Ֆաուլդի և Ռոբինսոնի մեթոդ) կիրառմամբ ուսումնասիրության համար։
4.2 CRAFT-ի օգտագործումը
CRAFT-ի մուտքային տվյալները մուտքագրվում են, և առաջին անգամ հաշվարկվում է ընթացիկ դասավորության սկզբնական արժեքը։ Այս արժեքը կարող է նվազեցվել զույգերով համեմատության միջոցով, ինչպես ցույց է տրված նկար 1, 8,9-ում։

Նկար 8. CRAFT-ի միջոցով ընթացիկ դասավորության սկզբնական արժեքը

Նկար 9՝ քայլ առ քայլ փոխանակում CRAFT-ի միջոցով
CRAFT-ի միջոցով ստացված արդյունքները ներկայացված են աղյուսակ 2-ում: Վերոնշյալ հաշվարկների հիման վրա կարելի է գծել նոր և բարելավված դասավորություն, որը ներկայացված է նկար 10-ում:
Աղյուսակ 2. Արդյունքները ցույց տվող աղյուսակ


Նկար 10 CRAFT-ի կողմից ստեղծված բարելավված դասավորություն
4.3 Օպտիմալ հաջորդականության ալգորիթմ
Մուտքային տվյալները նույնն են, ինչ CRAFT-ի դեպքում, բացառությամբ այն բանի, որ այն հետևում է զույգերով համեմատության տարբեր շարքի: Աղյուսակ 3-ը ցույց է տալիս բարելավված դասավորությունից ստացված արդյունքները: Նկար 11-ը ցույց է տալիս բարելավված դասավորությունը՝ օգտագործելով Optimum Sequence-ը:
Աղյուսակ 3։ CRAFT-ի միջոցով արդյունքները ցույց տվող աղյուսակ։


4.4 BLOCPLAN-ի օգտագործումը
Հոսքային մատրիցային դիագրամը վերածվել է REL դիագրամի, ինչպես ցույց է տրված նկար 12-ում՝ հետևյալ պարամետրերով.

Նկար 12՝ ուսումնասիրության REL դիագրամ

Աղյուսակ 4-ը ցույց է տալիս արդյունքները՝ օգտագործելով տարբեր տեսակի մոտեցումներ: Ինչպես երևում է, ավտոմատացված որոնում օգտագործող BLOCPLAN-ը ցույց է տվել ավելի լավ արդյունքներ, քան Կառուցման ալգորիթմը:

Նկար 13 Բարելավված դասավորության ավտոմատացված որոնում

Աղյուսակ 4։ BLOCPLAN դասավորությունների չափանիշները
4.5 Գենետիկական ալգորիթմի կիրառումը
Ալգորիթմի կողմից գտնված լավագույն լուծումը ներկայացված է Նկար 14-ում: Այնուհետև այն վերածվում է Նկար 15-ում ներկայացված դասավորության՝ այլ մոդելների հետ համեմատություններ կատարելու համար:

Նկար 14. Գենետիկական ալգորիթմի միջոցով մշակված դասավորություն

Նկար 15. Նկար 14-ում ներկայացված դասավորության փոխակերպումը
Աղյուսակ 5-ը ցույց է տալիս արդյունքները՝ օգտագործելով գենետիկական ալգորիթմը։

Աղյուսակ 5. Գենետիկական ալգորիթմի միջոցով ստացված արդյունքները ցույց տվող աղյուսակ
5. AHP-ի կողմից կատարված փորձերի արդյունքների համեմատություններ
Աղյուսակ 6-ում ամփոփված են բոլոր մոդելավորման մեթոդներից ստացված արդյունքները՝ համեմատության համար՝ ներկայիս դասավորության հետ։ Լավագույն դասավորության բաժինը կկազմվի 3 գործոնների հիման վրա՝ ընդհանուր մակերես (Minimze), հոսք * հեռավորություն (Maximize) և հարևանության տոկոս (Maximize): Հիմնական նպատակը նյութերի հոսքի կրճատումն է և համակարգված հոսքի կազմակերպումը: Արդյունքում, հոսք * հեռավորություն մատրիցը ամենակարևոր պարամետրն է:

Աղյուսակ 6. Բոլոր մոդելավորման մեթոդների կիրառմամբ արդյունքների ամփոփումը՝ ներկայիս դասավորության արդյունքների համեմատությամբ
Աղյուսակ 7-ը ցույց է տալիս այլընտրանքային դասավորությունների համակցված դասակարգումը՝ հիմնվելով տարբեր գործոնների վրա: Օրինակ՝ Դասավորություն 1-ը վատ դասակարգում ունի տարածքի և F*D-ի առումով, մինչդեռ լավագույնն է հարևանության առումով: Այս համադրությունը դժվարացնում է դրանցից մեկի ընտրությունը մյուսներից: Մենք խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել ֆորմալ մեթոդ՝ AHP, որը ներդրվել է Expert Choice ծրագրաշարի կողմից:

Աղյուսակ 7. Տարբեր այլընտրանքների դասակարգումը՝ ըստ նպատակների
AHP-ն համեմատում է երեխաների յուրաքանչյուր զույգի հարաբերական կարևորությունը ծնողի համեմատ: Զույգերի համեմատություններն ավարտվելուց հետո մոտեցումը սինթեզում է արդյունքները՝ օգտագործելով որոշ մաթեմատիկական մոդելներ՝ ընդհանուր դասակարգումը որոշելու համար: Նկար 16-ը ցույց է տալիս բոլոր ալգորիթմներից ստացված արդյունքների դասակարգումը՝ լավագույն ընտրության լուծման նպատակի համեմատ:

Նկար 16. Նպատակի նկատմամբ սինթեզ
Լավագույն լուծումը ստացվում է BLOCPLAN-ի (ավտոմատացված որոնում) միջոցով, որին հաջորդում է Ֆաուլդի և Ռոբինսոնի մեթոդով գրաֆների տեսությունը, ապա՝ գենետիկ ալգորիթմը։ Մյուս լուծումները շատ ավելի վատն են։ Նկատի ունեցեք, որ բնորոշ սուբյեկտիվության պատճառով դասակարգումը ավելի լավ ընտրության բացարձակ ցուցիչ չէ, այլ այն առաջարկություն է, որը օգտատերը կարող է հաշվի առնել՝ իր կարիքներին համապատասխանելու համար։
Մենք առաջարկում ենք որպես ընտրված լուծում օգտագործել ավտոմատացված որոնման միջոցով BLOCPLAN-ի միջոցով ստեղծված դասավորությունը։ Երբ սա որոշվեց, անցկացվեց զգայունության վերլուծություն՝ ընտրության հուսալիությունը ապահովելու համար։ Եթե ժամանակը թույլ է տալիս, դա պետք է արվի այլ մոտակա այլընտրանքների համար, նախքան ընտրություն կատարելը։
6. ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ
Այս աշխատանքի նպատակն էր օգտագործել մոդելավորման տարբեր մեթոդներ՝ կահույքի ընկերության համար լավագույն դասավորությունը ընտրելու համար: Լավագույն դասավորությունը ստեղծվել է BLOCPLAN-ի միջոցով՝ օգտագործելով ավտոմատացված որոնում, ինչպես ցույց է տրված նկար 17-ում:

Նկար 17. Լավագույն դասավորությունը՝ օգտագործելով մոդելավորման մոտեցումներ
Աղյուսակ 9-ը ցույց է տալիս առաջարկվող լուծման բարելավումները ներկայիս դասավորության համեմատ: Նկատի ունեցեք, որ դասավորությունը ցույց է տալիս բլոկները և դրանց հարաբերական տեղադրությունները: Գործնական սահմանափակումները պետք է կիրառվեն բոլոր կարիքները բավարարելու համար: Այնուհետև, անհրաժեշտության դեպքում, նույն ձևով կարելի է պլանավորել յուրաքանչյուր բլոկի լրացուցիչ մանրամասները:

Աղյուսակ 9. Մոդելավորման տեխնիկաների միջոցով ներկայիս դասավորության բարելավումներ
Արդյունքը բավականին գոհացնող էր ընկերության համար, որը որևէ գիտելիքներ չուներ գիտական մոտեցումների վերաբերյալ։



