بهبود چیدمان خط تولید با استفاده از شبیه سازی سیستم های صف

فهرست مطالب

فصل اول : کلیات طرح     1
مقدمه     2
۱-۱    بیان مسئله تحقیق     4
۱-۲    اهداف تحقیق     5
۱-۳    اهمیت موضوع تحقیق و انگیزش انتخاب آن     5
۱-۴    فرضیه تحقیق     6
۱-۵    مدل تحقیق     7
۱-۶    واژه‌های کلیدی و تعاریف عملیاتی متغیرها     8
۱-۷    روش تحقیق     9
۱-۸     قلمرو تحقیق     10
۱-۹    جمع آوری اطلاعات     10
۱-۱۰    محدودیتها و مشکلات تحقیق     11
۱-۱۱    مراحل انجام تحقیق     12
فصل دوم : مطالعات نظری     14
۲-۱-۱ برنامه ریزی تولید     15
۲-۱-۲ تعادل خط تولید     15
۲-۱-۳ اطلاعاتی که برای تعادل خط تولید نیاز است     17
۲-۱-۴ ذخیره موجودیهای میان فرآیند     18
۲-۱-۵ تعادل خط تولید (‌مونتاژ)     19
۲-۱-۶ تعیین تعداد بهینه ایستگاه‌های کاری     20
۲-۱-۷ تقدم و تأخر عملیات     21
۲-۲-۱ تئوری صف     22
۲-۲- ۲ تاریخچه     23
۲-۲-۳ برخی از کابردهای گوناگون تئوری صف     24
۲-۲-۴ مشخصه‌های فرآیند صف بندی    25
۲-۲-۴- ۱ الگوی ورود متقاضیان     26
۲-۲-۴-۲ الگوی خدمت دهی     27
۲-۲-۴-۳ تعداد خدمت دهندگان (‌کانالهای خدمت )     27
۲-۲-۴-۴ ظرفیت صف ( گنجایش سیستم )     28
۲-۲-۴-۵ جمعیت مشتریان بالقوه     28
۲-۲-۴-۶ نظم سیستم     28
۲-۲-۴-۷ مراحل خدمت     29
۲-۲-۵ نحوه نمایش یک سیستم صف     29
۲-۲-۶ معیارهای ارزیابی یک سیستم صف     30
۲-۲-۷ فرایند تولد و مرگ    32
۲-۲-۷-۱ مدل M/M/1    34
۲-۲-۷-۲ مدل M/M/C    34
۲-۲-۷-۳ مدل M/M/C/K    35
۲-۲-۷-۴ مدل M/M/C/C    36
۲-۲-۷-۵ مدل      36
۲-۲-۷-۶ مدل M/M/C/K/M    36
۲-۲-۸ مدلهای مارکوفی صف     36
۲-۲-۸-۱ مدل باورود گروهی M(x)/M/1    38
۲-۲-۸-۲ مدل با خدمت دهی گروهی     38
۲-۲-۸-۳ مدلهای ارلنگ     39
۲-۲-۸-۳-۱ مدلهای M/EK/1    40
۲-۲-۸-۳-۲ مدل EK/M1    40
۲-۲-۸-۴ مدل M/HE2/1    41
۲-۲-۸-۵ نظام اولویت     41
۲-۲-۹-۱ شبکه‌های صف     42
۲-۲-۹-۲ شبکه‌های جکسون     43
۲-۲-۹-۲-۱ شبکه‌ صفهای سیکلی     43
۲-۲-۹-۲-۲ سیستمهای سری صف     44
۲-۲-۹-۲-۳ شبکه‌های باز جکسون     45
۲-۳ مدلهای آماری سودمند     46
۲-۳-۱ توزیع برنولی     47
۲-۳-۲ توزیع دو جمله‌ای     47
۲-۳-۳ توزیع دو جمله‌ای منفی     47
۲-۳-۴ توزیع هندسی     48
۲-۳-۵ توزیع چند جمله‌ای     48
۲-۳-۶ توزیع پواسون     49
۲-۳-۷ توزیع یکنواخت     49
۲-۳-۸ توزیع نمایی     50
۲-۳-۹ توزیع نرمال     50
۲-۳-۱۰ توزیع گاما     51
۲-۳-۱۱ توزیع بتا     52
۲-۳-۱۲ توزیع لاجستیک     53
۲-۳-۱۳ توزیع مثلثی     53
۲-۳-۱۴ توزیع ارلنگ     54
۲-۳-۱۵ توزیع ویبل ۵۴
۲-۴ آزمونهای برازندگی     55
۲-۴-۱ آزمون مربع کای     55
۲-۴-۲ آزمون برازندگی کولموگروف – اسمیرنف     57
۲-۵ تصمیم گیریهای چند معیاره     58
۲-۵-۱ روش تاپسیس     59
۲-۶-۱ تاریخچه شبیه سازی     61
۲-۶-۲ مقدمه‌ای بر شبیه سازی     61
۲-۶-۳ مزایا و معایب شبیه سازی     63
۲-۶-۴ زمینه کاربرد     64
۲-۶-۵ سیستمها و پیرامون سیستم     66
۲-۶-۶ اجزای سیستم     66
۲-۶-۷ سیستمهای گسسته و پیوسته     67
۲-۶-۸ مدل سیستم     68
۲-۶-۹ هنر مدلسازی     68
۲-۶-۱۰ انواع مدلها     70
۲-۶-۱۱ شبیه سازی سیستمهای گسسته – پیشامد    71
۲-۶-۱۲ جاذبه‌های شبیه سازی به عنوان ابزار تجزیه و تحلیل مسئله     71
۲-۶-۱۳ گامهای اساسی در بررسی مبتنی بر شبیه سازی     74
۲-۶-۱۴ نقل قولهای مشهور شبیه سازی     79
۲-۷ تاریخچه شرکت شرق جامه    81
۲-۸ پیشینه تحقیق     84
۲-۸-۱ تخمین ماکزیمم طول صف با استفاده از شبیه سازی     84
۲-۸-۲ مدلسازی و شبیه سازی فرآیند تولید کارخانه روغن نبانی گلناز کرمان     84
۲-۸-۳ مدیریت صف در درمانگاه با استفاده از شبیه سازی     85
۲-۸-۴ استفاده از شبیه سازی در رستوران     85
۲-۸-۵ استفاده از الگوریتم ژنتیک برای حل مشکلات چیدمان تجهیزات     85
فصل سوم : مدل سازی تحقیق     86
۳-۱ معرفی کارخانه     87
۳-۱-۱ واحد برش     87
۳-۱-۲ واحد دوخت     88
۳-۱-۳ واحد شست     89
۳-۲ نمونه‌گیری و توزیعهای نمونه‌گیری     89
۳-۲-۱تعیین اندازه نمونه     91
۳-۲-۲ تعیین توزیع حاکم بر هر یک از دستگاهها     92
۳-۳ ایجاد ، آزمایش و تعیین اعتبار مدل     92
۳-۳-۱ تعیین اعتبار مدل و تطبیق با سیستم واقعی     95
۳-۳-۲ تعیین اعتبار تبدیلهای ورودی به خروجی مدل     95
فصل چهارم : تجزیه و تحلیل یافته‌های تحقیق     97
۴-۱ بررسی واحد برش     98
۴-۱-۲-۱ تعیین چیدمان موجود در واحد دوخت     99
۴-۱-۲-۲ آشنایی مختصر با ماشین آلات واحد دوزندگی     102
۴-۱-۳ بررسی فرآیند تولید در واحد شست     105
۴-۲-۱ شبیه سازی خط تولید     106
۴-۲-۲ عناصرمورد استفاده در مدل     107
۴-۲-۳ زمان سنجی     109
۴-۲-۴واحد بازرسی     112
۴-۲-۵ شرایط شروع شبیه سازی     112
۴-۲-۶ تعیین اعتبار مدل     112
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات     116
۵-۱ انجام آزمایشها و ثبت نتایج     117
۵-۲ انتخاب شاخصها     117
۵-۲-۱ شاخص هزینه     118
۵-۲-۲ شاخص تعداد تولید     118
۵-۲-۳ شاخص ضریب بهره‌وری     119
۵-۲-۴ شاخص متوسط زمان انتظار     119
۵-۳ بررسی نتایج مدل واقعی و مدلهای اصلاحی بعدی     121
۵-۳-۱ مدل شماره ۱( مدل واقعی )     121
۵-۳-۲ مدل شماره ۲    124
۵-۳-۳ مدل شماره ۳    125
۵-۳-۴ مدل شماره ۴    126
۵-۳-۵ مدل شماره ۵    127
۵-۳-۶ مدل شماره ۶     128
۵-۳-۷ مدل شماره ۷    129
۵-۳-۸ مدل شماره ۸    130
۵-۳-۹ مدل شماره ۹     131
۵-۴ تجزیه و تحلیل نتایج     132
۵-۵ پیشنهادات     141
۵-۶ تحقیقات آتی     142
پیوست    143
منابع فارسی     196
منابع لاتین    198
 
فهرست جداول

فهرست اشکال
 
فصل اول:

کلیات طرح
 

مقدمه
« همه ما ناراحتی انتظار کشیدن در صف را تجربه کرده ایم. متأسفانه این پدیده با افزایش تراکم جمعیت و شهری شدن روز افزون جامعه بیش از پیش گسترش می‌یابد. در تراکم ترافیک و یا برای پرداخت عوارض راه، در اتومبیلمان به انتظار می‌نشینیم. در فروشگاههای بزرگ برای پرداخت بهای اقلامی که انتخاب کرده ایم در صف به انتظار می‌ایستیم. در آرایشگاهها، در سالنهای زیبایی در صف به انتظار می مانیم. در اداره پست به صف می ایستیم و قس علی هذا. ما به عنوان متقاضی عموماً این گونه انتظار کشیدن را دوست نداریم. مدیران مؤسساتی که ما در صفهای آنان نوبت گرفته‌ایم نیز انتظار کشیدن ما را دوست ندارند، زیرا ممکن است این صفها برای آنان هزینه‌هایی داشته باشد. پس چرا باید انتظار کشید؟ پاسخ این سؤال نسبتاً ساده است. زیرا درخواست سرویس، بیش از امکانات سرویس دهی است. چرا چنین است؟ ممکن است دلایل زیادی موجود باشد. مثلاً ممکن است سرویس دهندگان موجود کم باشند. ممکن است فراهم کردن سطحی از سرویس تا حد جلوگیری از تشکیل صف انتظار، از نظر اقتصادی غیر عملی باشد و یا ممکن است فضای لازم برای سرویسی که می توان ارائه داد محدود باشد. معمولاً این محدودیتها را می توان با صرف هزینه از میان برداشت. برای دانستن اندازه سرویسی که باید موجود باشد احتیاج به دانستن پاسخ سؤالهایی نظیر سؤالهای زیر است.
«چه مدت متقاضی باید انتظار بکشد؟» و یا «چند متقاضی در صف خواهند بود؟» نظریه صف سعی دارد که به این قبیل سؤالها بر اساس تحلیل ریاضی مبسوط پاسخ دهد. یک سیستم صف‌بندی را می توان چنین توصیف کرد که متقاضیان برای اخذ سرویس مراجعه می کنند، اگر ارائه سرویس بلافاصله مقدور نباشد منتظر می‌مانند و بعد از اخذ سرویس سیستم را ترک می‌کنند.»(شاهکار ، ۱۳۷۲، ۸-۷)
    در این قسمت به ارائه دلایلی برای استفاده از شبیه سازی به عنوان ابزاری جهت تجزیه و تحلیل سیستم های صف می پردازیم. اولین سؤالی که به نظر می رسد این است که چرا می‌بایست سیستم های صف را شبیه سازی کرد؟ در جواب باید گفت که معمولاً اگر بتوان سیستمی را مدلسازی ریاضی نمود آنرا شبیه سازی نمی‌کنند. هنگامیکه سیستم مورد نظر پیچیده بود و شامل عناصر متقابل الاثر زیادی باشد، تجزیه و تحلیل ریاضی سیستم ممکن است خارج از تواناییهای تحلیلگر باشد، اما از آنجائیکه شبیه سازی معمولاً توانایی تجزیه و تحلیل هر سیستمی را دارد پیچیدگی سیستم مسئله لاینحلی نخواهد بود. بنابراین مهمترین فایده شبیه سازی این است که از مدلهای شبیه سازی می‌توان برای تنوع وسیعی از مسائل از جمله سیستمهای پیچیده ای که مدلسازی ریاضی آنها مناسب نباشد استفاده نمود.
    دومین نکته مهم آن است که معمولاً ساخت یک مدل شبیه سازی احتیاج به تجربه کمتری در ریاضیات و تئوری احتمالات در مقایسه با میزان مورد نیاز برای تحلیل مشابهی از طریق مدلسازی ریاضی دارد. لذا آسانی استفاده از شبیه سازی را می‌توان جزء نکات مثبت آن به شمار آورد که همین آسانی استفاده بعضی مواقع می‌تواند زیان آور باشد، مثلاً بعضی از تحلیلگران حتی در جایی که تکنیکهای ریاضی به آسانی قابل استفاده هستند، استفاده از شبیه‌سازی را ترجیح می‌دهند.
(ایروانی، ۱۳۷۲، ۴۴۶- ۴۴۵)
 
۱-۱- بیان مسئله تحقیق
در دنیای امروز با توجه به پیشرفت تکنولوژی، سازمانها در تلاش هستند که از رقبا پیشی بگیرند و این جز با برنامه ریزی دقیق و به کارگیری صحیح منابع و امکانات امکان پذیر نیست. بنابراین مدیران با توجه به پیچیدگی سیستمها، باید با استفاده از ابزارهای مناسب مانند برنامه ریزی خطی، برنامه ریزی پویا، برنامه ریزی اعداد صحیح، شبیه سازی، تئوری صف و … که برای تحلیل سیستم های وجود دارند، برنامه‌ریزی صحیحی انجام داده و از به هدر رفتن منابع جلوگیری کنند.
تمامی روشهای فوق به جز شبیه سازی سعی در ساده سازی سیستم دارند و قادر نیستند بسیاری از روابط پیچیده و عوامل تصادفی سیستم واقعی را در نظر بگیرند و دقت تحلیل سیستم را پایین می آورند و مدلسازی نیز به روشهای فوق بسیار مشکل است. بنابراین شبیه سازی را می‌توان یکی از پرقدرت ترین ابزارهای تحلیل موجود برای افراد مسئول طراحی و بهره برداری از فرآیندها دانست.
مدیریت باید در مورد نوع تجهیزات مورد لزوم، میزان خروجی قابل قبول، استفاده از انواع مواد بین ایستگاهها، ثابت یا انعطاف پذیر بودن خط تصمیم گیری نماید. با استفاده از شبیه سازی در برنامه ریزی تولید می توان مدیران و سازمانها را در دسترسی به اهداف از پیش تعیین شده یاری نمود. خط تولید کارخانه شرق جامه یزد به سه بخش اصلی برش، دوخت و شست تقسیم شده است. کارخانه در قسمت برش به دلیل بهره‌مندی از دستگاههای بسیار پیشرفته با حجم بسیار بالا با مشکل خاصی مواجه نمی‌باشد. بخشهای دوخت و شست با مشکلاتی در هنگام تولید مواجه می‌شوند.
بنابراین مسئله در این تحقیق، بالانس تجهیزات تولیدی، شناسایی گلوگاهها و بهبود چیدمان خط تولید با استفاده از شبیه سازی می باشد.
 
۱-۲- اهداف تحقیق
سازمانها برای رسیدن به اهداف خود نیاز به برنامه ریزی دقیق و سریع دارند و با توجه به اینکه یکی از کاربردهای علم شبیه سازی برنامه ریزی تولید می‌باشد، آشنایی مدیران با این علم ضروری به نظر می رسد. علم یا به تعبیری هنر شبیه‌سازی در بسیاری از مسائل از جمله: برنامه ریزی تولید، تخصیص منابع، کنترل موجودی، مسائل مالی، تبلیغات، حمل و نقل، تعمیرات و نگهداری کارایی خود را نشان داده است.
در این پژوهش سعی بر این است که برنامه ریزی تولید را از طریق شبیه سازی انجام دهیم تا با این روش و تخصیص منابع به طور صحیح و به کارگیری ظرفیتها به اهداف زیر دست یابیم:
۱-    افزایش میزان تولید
۲-    شناسایی گلوگاههای سیستم
۳-    بالانس تجهیزات تولید
۴-    کاهش مدت زمان بیکاری اپراتورها
۵-    شناسایی عملکرد سیستم در برابر تغییر پارامترهای تجهیزات و یا روش های تولید و آزمون جایگزینهای مختلف.
۶-    کاهش هزینه
۷-    کاهش متوسط زمان انتظار تولید محصول
۱-۳- اهمیت موضوع تحقیق و انگیزش انتخاب آن
خط تولید کارخانه شرق جامه به سه واحد اصلی برش، دوخت و شست تقسیم شده است. کارخانه در قسمت برش به علت بهره گیری از دستگاه بسیار پیشرفته با حجم کار بسیار بالا با مشکل خاصی روبرو نیست و حتی این توانایی را دارد تا سه برابر ظرفیت فعلی خود را پاسخگو باشد. در واحد شست به علت زمانبر بودن فعالیتها، وجود تنوع کاری و انجام بسیاری از عملیات به صورت دستی صف بوجود می آید و محصولات با سرعت مناسب تکمیل نمی شوند.
:
فارسی
منابع

۱-    آذر ، عادل ، آمار و کاربرد آن در مدیریت ، ۱۳۸۲ ، چاپ نهم ، تهران ، سازمان چاپ و انتشارات وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی
۲-    آریا نژاد ، میر بهادر قلی ، برنامه‌ریزیی سیستمهای تولید ،۱۳۸۲ ، چاپ اول ، تهران ، انتشارات ترمه .
۳-    اصغر پور ، محمد جواد ، تصمیم‌گیریهای چند معیاره ، ۱۳۸۵، چاپ چهارم ، تهران ، انتشارات دانشگاه تهران .
۴-    اصغر پور ، محمدجواد ، تصمیم گیری گروهی و نظریه بازیها با نگرش تحقیق در عملیات ، ۱۳۸۲، چاپ اول، انتشارات دانشگاه تهران .
۵-    ایروانی ، سید محمد رضا ، سیستمهای صف ، ۱۳۷۲ ، چاپ اول ، تهران ، انتشارات دانشگاه علم و صنعت تهران .
۶-    بنکس کارسن ، شبیه سازیهای سیستمهای گسسته – پیشامد ، ترجمه‌ هاشم محلوجی ، چاپ چهارم ، انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف .
۷-    جاوید ، ناصر ، ارزیابی کارو زمان ، ۱۳۷۹، چاپ اول، تهران ، انتشارات روزنه .
۸-    سید حسینی ، سید محمد ، مدیریت کارخانه ، ۱۳۸۳ ، چاپ هفتم ، تهران ، سازمان چاپ و انتشارات وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی .
۹-    سید حسینی ، محمد، اسدی نیا ، مدیریت تولید و خدمات برای مدیران اجرایی ، ۱۳۸۴، دانشگاه آزاد اسلامی – واحد علوم و تحقیقات .
۱۰-    شاهکار ، غلامحسین، مبانی نظریه صف ، ۱۳۷۲، چاپ اول ، تهران ، مرکز نشر دانشگاهی .
۱۱-    کریمی دردشتی ، کاوه ( ۱۳۸۳) ، مدلسازی وشبیه سازی فرآیند تولید کارخانه روغن نباتی گلناز کرمان ، استاد راهنما دکتر محمود البرزی ، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده مدیریت واحد تهران مرکزی دانشگاه آزاد اسلامی .
۱۲-    ماکویی ، احمد ، مقدمه‌ای بر برنامه‌ریزی تولید ، ۱۳۷۹، چاپ اول ،تهران ، انتشارات روزنه .
۱۳-    مدرس یزدی ، سید محمد تقی ، تئوری صف ، ۱۳۷۲ ، چاپ اول ، تهران ، انتشارات دانشگاه تهران .
 
منابع لاتین:
۱-    Aksoy, Hafzullah, Use of Gamma Distribution in Hydrological Analysis, TURKEY, Istanbul Technical University, 1999.
۲-    B.COOPER, ROBERT, QUEUEING THEORY, ENCYCLOPEDIA OF COMPUTER SCIENCE, Fourth Edition, 2000.
۳-    Bobbio, Andrea, Birth Death processes and Queuing Systems, Anro Accademico, 2000.
۴-    Bolch & Eta1, Queuing Networks and Markof Chains, Canada, John Willey & Sons, 2006.
۵-    Borson & Eta1, the WIYN Queue: Theory Meets Reality, National Optical Astronomy, 1996.
۶-    Ching, Wai- ki, Markof Chains: Models, Algorithms and Applications, Hong Kong, Springer Science, 2006.
۷-    Chung, Christopher, Simulation Modeling Handbook, 2 USA, CRC Press LLC, 2004.
۸-    Church, Newman, Using simulation in the optimization of food service delivery, Emerald, 2000.
۹-    Elfattah, Abd, Goodness of fit Tests for Logistic Distribution using the Stabilized probability plot, 2007, Journal of Applied Science Research, 3.
۱۰-    GOMEZ, Fernandez, Garcia, Using Genetic Algorithms to resolve layout problems in facilities where there are aisles, ELEVIER, 20003.
۱۱-    Limor Aharonson, Paul, Management of Queue in out – patient departments, The use of computer Simulation, Journal of Management in Medicine, 6. 1996.
۱۲-    Nolan, Dennis, Reliability Engineering handbook, USA, 1999.
۱۳-    Otamendi, Pastor, Estimation of Maximum Queue Lengths Using Simulation- Based Regression, I.J of Simulation, 9, 2006.
۱۴-    Shin, Yang Woo, An Algorithmic Solution for the Stationary Distribution of M/M/C/K Retrial Queue, China, Changwon National University, 2006.
۱۵-    Van Drop , Rene , A novel extension of the triangular distribution and its parameter estimation, USA, Royal Statistical Society, 2002.
۱۶-    Willig, Andreas, A short introduction to Queuing Theory, Germany, Technical University Berlin, 1999.
۱۷-    Zaindin, Mezen, parameters Estimation of the Modified Webull Distribution, Mathematical Science 11, 2009.02.03