مقاله بهمراه ترجمه : تعیین یک گستره انعطاف پذیر برای سیستمهای تولید سلولی تحت تغییرات ترکیبی محصول

تعیین یک گستره انعطاف پذیر برای سیستمهای تولید سلولی تحت تغییرات ترکیبی محصول

چکیده

یکی از فرضیات اساسی در تولید سلولی این است که محصول ترکیبی در طول زمان نسبتا دارای ثبات است. در این مقاله روشی برای تحلیل حساسیت عملکرد یک سیستم تولید سلولی با در نظر گرفتن تغییرات در محصول ترکیبی ارائه شده و یک گستره انعطاف پذیری، توانایی سیستم را در مواجهه با این تغییرات ارائه میکند که با استفاده از مدلسازی شبیه سازی شده تعیین میشود. نتایج شبیه سازی انجام شده در این پژوهش نشان میدهد که هر چه تغییرات در محصول ترکیبی افزایش یابد، اولویت عملکردها در سیستم تولید سلولی نسبت به بخش کاری متناظر آنها کاهش میابد.

مقدمه

یکی از مهمترین انتقالات در سیستم تولید گروهی در دهه های اخیر، ضرورت تولید سلولی به عنوان یک متغیر موفقیت آمیز برای تولید کارگاهی است. در تولید سلولی، عملیات تولیدی، در واحدهای تولیدی سازماندهی میشوند که "سلولهای ماشینی" نام دارند. هر سلول ماشینی قادر به پردازش گروهی از قطعات مشابه است. ( خانواده قطعات). تولید سلولی سیستم تولید را از طریق کاهش زمان راه اندازی، نو آوریهای حین فرآیند، و زمانهای ظرفیت پذیرش (توانش زمانی) بهبود میدهد.( هایِر و وِمِرلاو 1984 و باربِج 1992).

سلول ماشینها در تولید سلولی بر اساس داده های ماتریسِ بخش ماشینی شکل یافته اند که یک ماتریس دوتایی بوده و ورودیهای صفر و یک را میپذیرد. حضور یا عدم حضور ورودی "یک" در ردیف  i و ستون j ماتریس نشان دهنده عملیات یک بخش در ماشین i یا عدم وجود آن است. ماتریس بخش ماشینی ارائه دهنده نیازهای ماشین آلاتی آن بخشها در تولید محصول ترکیبی بوده و تاثیر مشخصی بر عملکرد سیستمهای تولید سلولی دارد.

با افزایش اهمیت تولید سلولی در حیطه تولید گروهی، تلاشهای تحقیقاتی نیز در این حوزه افزایش یافته است. در نتیجه رویکردهای متعددی در شکل گیری سلولهای ماشینی ارائه شده که شامل تحلیل گروه اجزای ماشینی است.( کینگ و ناکورنچای 1982، چان و میلنر 1982، کوزیاک و چاو 1986). روش ضرایب مشابه ( مک آلی 1972، کری 1973، سیف الدینی و ولف 1986، بالاسوبامانیان و پانیل سلوو 1993) روش تئوری گراف( راجاگوپالان و باترا 1982) و برنامه ریزی ریاضی (پِرچِک 1975، گوناسین و لشکری 1989، اشتاب 1989). مقالات متعددی نیز در رابطه با مطالعات تطبیقی راجع به کارگاهها و سیستمهای تولید سلولی منتشر شده است.( فلین 1986، سیف الدینی و جاسمی 1995).

یکی از فرضیات بکار رفته در مدلسازی و توسعه سیستمهای تولید سلولی این است که تولید ترکیبی در افق برنامه ریزی پا بر جا است. در موقعیتهای دنیای واقعی، با این حال محصول ترکیبی تابعی از تقاضا است و با نوسانات تقاضا بخوبی تغییر میکند. نویسندگان اندکی سعی کرده اند تا به طبیعت متغیر محصول ترکیبی در توسعه سیستمهای تولید سلولی بپردازند. سیف الدینی (1990) یک مدل ایجاد سلول ماشین احتمالی را ارائه کرده است که در آن میزان هزینه های مواد درون سلولی به عنوان متغیری برای انتخاب از میان تمامی متغیرهای ممکن در سلول ماشین مورد استفاده قرار گرفته است. وخریا و کاکو (1993) تاثیرات تغییرات تقاضا را بر عملکرد سیستمهای تولید سلولی در نظر گرفته اند.آنها فرآیندی را بر اساس برنامه نویسی عدد صحیح صفر و یک ارائه دادند که در آن تخصیص بخشها در محصول ترکیبی برای سلولهای ماشین بر اساس تغییرات تقاضا تعدیل شده است. یک مدلِ برنامه ریزیِ عدد صحیح ِصفر و یکِ احتمالی، برای ایجاد سلول ماشینی توسط هَرهالاکیس و همکاران نیز در سال 1994 ارائه شد. این مدل به دنبال یک راه حل بهینه برای مساله ایجاد سلول ماشینی تحت تقاضای احتمالی است.

در تمامی موارد بالا، تلاشهایی به موثرترین نحو ممکن تعدیل ساخته و برای ارائه یک سیستم تولید سلولی انجام شده که بتواند تغییرات را در محصول ترکیبی به بهترین نحو وفق داده و تعدیل سازد. اما حتی یک سیستم تولید سلولی که به نحو بهینه برای گستره مشخصی از متغیرها در محصول ترکیبی طراحی شده است، ممکن است که نتیجه رضایتبخش و مطلوبی نداشته باشد، در صورتیکه تغییرات موجود در حوزه آن گستره مشخص قرار نگیرند. هنگامیکه تغییرات در محصول ترکیبی برای تولید سلولی سودمندی اندکی دارند، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است که سیستم کارگاهی را به همان شکل نگه داشت. برای تعیین اینکه کدامین گستره تغییرات برای محصول ترکیبی قابل تطبیق با یک سیستم تولید ترکیبی مشخص است، ضروری است که عملکرد چنین سیستمی را تحت یک محصول ترکیبی متغیر ارزیابی نمود.

در این مقاله فرایندی برای تحلیل حساسیت عملکرد سیستمهای تولید سلوای تحت یک محصول ترکیبی متغیر ارائه شده است. در این فرایند، ظرفیت یک سیستم تولید سلولی با وجود تغییرات در محصول ترکیبی تعین شده است و برای تعیین آن، از مقایسه عملکردهای یک سیستم تولیدی تحت روش کارگاهی و تولید سلولی برای گستره مشخصی از تغییرات محصول ترکیبی استفاده شده است.

2. تعریف مساله

یکی از نیازهای بسیار اساسی در تولید سلولی، ایجاد سلولهای ماشین برای پردازش قطعات هم خانواده است. این بر خلاف طبیعت تولید کارگاهی است که در آن هدف اصلی ماشینها بر اساس نیاز قطعات در محصول ترکیبی تنظیم میشود. بنابراین ایجاد انعطاف پذیری در مواجهه با تغییرات محصول ترکیبی بر اساس تقاضا مورد نیاز است. به همین دلیل، ثبات نسبی محصول ترکیبی لازمه عملکرد رضایتبخش سیستمهای تولید سلولی است. در حالیکه یک سیستم تولید سلولی سیستم کارگاهی مربوط به خود را تحت محصول ترکیبی که برای آن تعیین شده است، اداره میکند، با تغییر محصول ترکیبی ممکن است که دیگر قادر به انجام فعالیت خود نباشد.(سیف الدینی 1990)

به دلیل طبیعت تصادفی تقاضای محصول در موقعیتهای دنیای واقعی، ثبات در محصول ترکیبی به ندرت قابل دسترسی است. در نتیجه، منطقی است که گستره ای از تغییرات احتمالی را برای محصول ترکیبی تحت شرایطی در نظر بگیریم که سیستم تولید سلولی توسعه یابد. فرض کنید که در یک موقعیت تولیدی چنین گستره ای برای تعیین حساسیت عملکرد سیستم تولید سلولی نسبت به متغیرها در محصول ترکیبی استفاده شود. اگر عملکرد برای آن گستره تغییرات رضایتبخش بود، پس سیستم کارگاهی به تولید سلولی تغییر میابد. بنابراین نتایج بهتری با تحلیل حساسیت سیستم تولید سلولی بدست خواهد آمد که با در نظر گرفتن تغییرات در محصول ترکیبی رخ داده است.

تحلیل حساسیت عملکرد سیستمهای تولید سلولی با در نظر گرفتن تغییرات در محصول ترکیبی در بر دارنده دو هدف است. اول، تعیین میکند که آیا یک موقعیت تولیدی خاص برای تبدیل سیستم به تولید سلولی مناسب است یا نه. دوم اینکه میتوان از آن برای ارزیابی ظرفیت یک سیستم تولید سلولی با در نظر گرفتن تغییرات محصول ترکیبی استفاده کرد.

چون عملکرد نسبی یک سیستم تولید کارگاهی و سلولی عامل مهمی در تصمیم گیری راجع به توسعه سیستمهای تولید سلولی است، بررسی قیاسی عملکرد این دو نوع سیستم، برای تعیین ظرفیت یک سیستم تولید سلولی تحت تغییرات محصول ترکیبی مورد استفاده قرار میگیرد. بررسی های قیاسی متعددی راجع به تولید کارگاهی و سلولی در ادبیات موجود است. یکی از اولین نمونه های این مطالعات، توسط شانک در سال 1976 انجام شد که عملکرد یک سیستم کارگاهی چند گانه را مورد مقایسه قرار داد.(ترکیبی از سیستم سلولی و عملکردی). گاپتا و تامکینز (1982) مطالعه ای شبیه سازی شده از یک سیستم تولید سلولی تحت تقاضای زیاد برای محصول انجام دادند. فلین (1986) یک بررسی قیاسی راجع به سیستمهای تولید کارگاهی و سلولی با استفاده از مدلسازی شبیه سازی شده انجام داد. بررسی قیاسی سیستمهای تولید کارگاهی و سلولی( سیف الدینی و جاسمی 1995) برای تعیین فرایندی برای گزینش ماتریسهای مربوط به قطعات ماشین در توسعه سیستمهای تولید سلولی انجام شد. این بررسیها نشان داد که مدلهای شبیه سازی، میتواند به طور موثری در بررسی سیستمهای تولیدی مورد استفاده قرار گیرد. هم چنین پایه و اساس امنی برای ارزیابی عملکرد سیستمهای تولید کارگاهی و سلولی فراهم کرده و میتوانند تا جایی گسترش یابند که در بردارنده تاثیرات تغییرات در محصول ترکیبی بر عملکرد سیستمهای تولید سلولی باشد.

انتظار میرود که در اکثر موارد، هر چقدر که محصول ترکیبی از ساختار اصلی خود فاصله بگیرد، عملکرد سیستمهای تولید سلولی بدتر میشود و این بدلیل عدم انعطاف پذیری سلولهای ماشین اختصاص یافته است. از طرف دیگر، تاثیر تغییرات بر سیستم تولید کارگاهی،  شدت کمتری دارد و این بدلیل انعطاف پذیری آن در مواجهه با چنین تغییراتی است.

در بخش بعدی فرایندی برای تحلیل حساسیت عملکرد نسبی سیستمهای تولید کارگاهی و سلولی با در نظر گرفتن تغییرات محصول ترکیبی ارائه میشود.