1-2-4- معیارهای بهینه­سازی

7

1-3- نظریهء زمان­بندی

9

1-4- برنامه­ریزی ریاضی

9

1-5- زمان­بندی چند هدفه

9

1-6- الگوریتم­های فرا ابتكاری در بهینه­سازی

11

1-6-1- الگوریتم ژنتیك

11

1-6-2- الگوریتم شبیه­سازی تبرید

12

1-7- طراحی آزمایشات

12

1-8- مسألهء زمان­بندی كارگاه باز

13

2- فصل دوم:ادبیات

15

2-1- مقدمه

16

2-2- معیارهای اندازه­گیری و تابع هدف

16

2-3- مجاز نبودن بریدگی كارها

18

2-4- نگهداری و تعمیرات دوره­ای و محدودیت عدم دسترسی ماشین­ها

18

2-5- زمان­های حمل و نقل

19

2-6- زمان­های آماده­سازی و جداسازی

20

2-7- روش­های حل

20

2-8- طراحی آزمایشات

22

3- فصل سوم: طرح مسأله و ارائه روش­های حل

24

3-1- مقدمه

25

3-2- فرمول­بندی مسأله

25

3-2-1- فرض­های مسأله

25

3-2-2- نماد گذاری

26

3-2-2-1- اندیس­ها

26

3-2-2-2- پارامترها

26

3-2-2-3- متغیرهای تصمیم

26

3-2-3- مدل برنامه­ریزی خطی مختلط

26

3-2-4- یك مثال

28

3-2-5- تحلیل مدل

29

3-3- الگوریتم­های فرا ابتكاری

30

3-3-1- الگوریتم ژنتیك

30

3-3-1-1- نمایش كروموزوم

30

3-3-1-2- جمعیت اولیه

30

3-3-1-3- تابع هدف

31

3-3-1-4- تابع برازندگی

31

3-3-1-5- انتخاب

31

3-3-1-6- تقاطع

31

3-3-1-7- جهش

33

3-3-1-8- معیار توقف

33

3-3-1-9- الگوریتم ژنتیك اولیه

33

3-3-1-10- الگوریتم ژنتیك موازی چند هدفه

34

3-3-2- الگوریتم شبیه­سازی تبرید

35

3-3-2-1- الگوریتم شبیه­سازی تبرید اولیه

35

3-3-2-2- الگوریتم شبیه­سازی تبرید موازی چند هدفه

37

4- فصل چهارم: طراحی آزمایشات و ارزیابی محاسباتی

38

4-1- مقدمه

39

4-2- طراحی آزمایشات تاگوچی

39

4-2-1- تولید داده­ها

40

4-2-2- تنظیم پارامترهای الگوریتم MOPGA

40

4-2-3- تنظیم پارامترهای الگوریتم MOPSA

42

4-3- ارزیابی محاسباتی

43

5- فصل پنجم: جمع­بندی و مطالعات آتی

 

45

5-1- جمع­بندی

46

5-2- مطالعات آتی

46

مراجع

48

فهرست جداول

عنوان	صفحه
1-1- مقادیر پارامترα	5
1-2- مقادیر پارامترβ	7
1-3- مقادیر پارامترγ	8
3-1- تعداد متغیرها	29
3-2- تعداد محدودیت­ها	29
3-3- تعداد متغیرها و محدودیت­ها مطابق با مدل MOMILP	29
4-1 فاكتورهای الگوریتم MOPGA و سطوح آن­ها	41
4-2- آزمایشات مربوط به آرایهء L9در الگوریتم MOPGA	41
4-3- جدول تحلیل واریانس كسر S/N مربوط به فاكتورهای الگوریتم MOPGA	42
4-4- فاكتورهای الگوریتم MOPSA و سطوح آن­ها	42
4-5- آزمایشات مربوط به آرایهء L4در الگوریتم MOPSA	42
4-6- جدول تحلیل واریانس كسر S/N مربوط به فاكتورهای الگوریتم MOPSA	43
4-7- عملكرد مدل MOMILP و الگوریتم­های GA و SA اولیه در برخورد با مسأله­های با ابعاد كوچك	44
4-8- میانگین RPD برای الگوریتم­های MOPGA و MOPSA در حل مسأله­های با ابعاد بزرگ	44

فهرست شكل­ها

ی نوشته‌ها

تعریف 2-8-2: مجموعه شدنی.. 32

تعریف 2-8-3: مفهوم تسلط(چیرگی).. 33

تعریف 2-8-4: مفهوم بهینگی پارتو و مجموعه غیر مسلط.. 34

تعریف 2-8-4-1 : بهینگی پارتو. 34

تعریف 2-8-4-2 : مجموعه غیر مسلط. 35

تعریف 2-8-5: مجموعه بهینه پارتو سراسری.. 35

تعریف 2-8-6: مجموعه ها و لبه های نامغلوب.. 35

2-9- رویکردهای پایه ای موجود.. 35

2-9-1- ساختار و پیچیدگی مسائل چندهدفه.. 36

2-10- تشریح الگوریتم ژنتیک.. 36

2-10-1- چارچوب یک الگوریتم ژنتیک استاندارد.. 37

2-10-2- کروموزوم.. 38

2-10-3- رمز گذاری.. 38

2-10-4- کدگذاری باینری.. 38

2-10-5- کدگذاری جایگشتی.. 39

2-10-6- کدگذاری ارزشی.. 39

2-10-7- جمعیت.. 40

2-10-8 مقدار برازندگی.. 40

2-10-9- انتخاب.. 40

2-10-9-1- انتخاب بر اساس تورنامنت. 41

2-10-9-2- انتخاب بر اساس بهترین ها. 41

2-10-9-3- انتخاب بر اساس حذف درصدی از بدترین اعضا. 41

2-10-10- عملگر تقاطع.. 41

2-10-11- جهش.. 42

2-10-12- معیار توقف.. 42

2-11- نمودار جریان الگوریتم به همراه شبه کد آن.. 43

2-12- کاربرد الگوریتم های ژنتیک در بهینه سازی.. 44

2-12-1- استراتژی برخورد با محدودیت ها.. 45

2-12-1-1- استراتژی اصلاح عملگرها. 45

2-12-1-2- استراتژی ردی. 45

2-12-1-3- استراتژی اصلاحی. 45

2-12-1-4- استراتژی جریمه ای. 46

2-13- بهینه سازی چند هدفی با استفاده از الگوریتم های ژنتیک.. 46

2-13-1- طراحی اصول واجزای الگوریتم ژنتیک چند هدفه.. 48

2-13-1-1- توابع هدف چندگانه. 48

2-13-1-2- روشهای رتبه بندی پارتو. 48

2-13-1-3- تنوع، تخصیص برازندگی، تقسیم برازندگی. 49

2-13-1-4- تقسیم برازندگی. 49

2-13-1-5- فاصله ازدحام. 50

2-13-1-6- سلول بر اساس چگالی. 51

2-13-1-7- نخبه گرایی. 51

2-13-1-7-1- استراتژیهایی که جوابهای نخبه را در جمعیت نگهداری می کنند 51

2-13-1-7-2- نخبه گرایی با جمعیت های صوری. 52

2-14- جمع بندی: الگوریتم ژنتیک مرتب سازی غیرمغلوب (NSGA-II).. 52

فصل سوم: مدل برنامه ریزی خطی پیشنهادی، برای حمل و نقل فراورده در شرکت پخش فراورده های نفتی ایران

3-1- مقدمه.. 54

3-2- فرمول بندی مسئله.. 55

3-2-1- مجموعه اندیس ها:.. 56

3-2-2- پارامترها :.. 56

3-2-3- متغیرها:.. 57

3-2-4 توابع هدف:.. 58

3-2-5 محدودیت ها:.. 58

3-3- خطی سازی مدل.. 61

3-4 همتای استوار مدل بر اساس الگوی مالوی.. 62

3-5- خلاصه.. 63

فصل چهارم : توسعه الگوریتم ژنتیکNS-GA II، نتایج محاسباتی

4-1- مقدمه.. 64

4-2- تعریف كروموزم.. 65

4-3- ایجاد جمعیت اولیه.. 65

4-4- مکانیزم نمونه گیری.. 65

4-4-1- عملگر انتخابی تورنامنت ازدحام ( ).. 66

4-4-2- رویه شناسایی سطوح غیر مسلط.. 66

4-4-3- رویه تخصیص فاصله ازدحام.. 67

4-5- عملگرهای تقاطعی.. 68

4-6- عملگرهای جهشی.. 69

4-7- نخبه گرایی.. 69

4-8- استراتژی برخورد با محدودیتها.. 69

4-9- معیار توقف الگوریتم.. 70

4-10- نتایج الگوریتم در حالت تک هدفه.. 70

4-10-1- نتایج الگوریتم در حالت تک هدفه در حالت ساده.. 71

4-10-2- نتایج الگوریتم در حالت تک هدفه در حالت استوار.. 72

4-11- حل الگوریتم در حالت چند هدفه.. 73

4-11-1- مقیاس های کارآیی.. 73

4-11-2- نمودار پارتو.. 74

فصل پنجم: نتیجه گیری، ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی

5-1- نتیجه گیری.. 76

5-2- ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 77

5-3- جمع بندی.. 78

مراجع.. 79

Abstract. 85

فهرست جداول

جدول (2-1). تعاریف مدیریت زنجیره تأمین.. 7

جدول (2-2). نمونه ای از حوزه های کاربردی استواری و نمونه ای از محققین آنها 12

جدول (2-3). مقایسه MADM و MODM… 29

جدول(2- 4). شبه کد الگوریتم ژنتیك. 43

جدول (2-5). الگوریتم های ژنتیک چند هدفه مشهور و ویژگیهای آنها 47

جدول (2-6). شبه کد اولین تکنیک رتبه بندی پارتو توسط گلدبرگ… 48

جدول (2-7): شبه کد متد فاصله ازدحام NSGA-II. 50

جدول(4- 1). پارامترهای الگوریتم ژنتیك در حالت تک هدفه. 71

جدول(4- 2). پارامترهای استواری برای حالت استوار. 71

جدول (4-3). مقادیر عددی به دست آمده برای حالت ساده. 72

جدول (4-4). مقادیر عددی به دست آمده برای حالت استوار. 73

جدول (4-5). هزینه ها برای نقطه مشخص شده بر اساس وسیله حمل و نقل.. 75

فهرست شکل ها:

شکل (2-1). شکل سمت چپ فضای متغیر تصمیم و شکل سمت راست فضای هدف متناظر را نشان می دهد. 32

شکل(2-2). بیان تصویری بهینگی پارتو در فضای هدف (چپ) و روابط ممکن بین جواب ها در فضای هدف (راست). 33

شکل(2-3). نمایش یک کروموزوم n بیتی در پایه عددی m.. 38

شکل(2-4). کدگذاری باینری.. 39

شکل(2-5). کدگذاری جایگشتی.. 39

شکل (2-6). کدگذاری ارزشی.. 40

شکل(2-7). تصویری نمادین از طرز کار الگوریتم ژنتیک… 44

شکل(2-8). نمونه ای از رتبه بندی جمعیت.. 49

شکل (2-9). متد فاصله ازدحام. 50

ریاضی…………………………………………………………………………………….. 30

• • مقدمه……………………………………………………………………………………… 31

  • تعیین اولویت کوتاهترین مسیر )سناریو اول(…………………………………. 31

    • تعریف و نمایش شبکه…………………………………………………… 31
    • عملیات اولیه ریاضی……………………………………………………… 35
    • الگوریتم کوتاه­ترین مسیر………………………………………………… 37
  • مدل تعیین سیاست بهینه در سناریو دوم…………………………………………… 40
  • روش حل مدل………………………………………………………………………….. 43

فصل چهارم: نتایج محاسبات………………………………………………………………………………. 46

• • مقدمه……………………………………………………………………………………… 47
  • مثال توضیحی سناریوی اول………………………………………………………….. 47
  • الگوریتم حداقل برش مجموعه­ها……………………………………………………. 49

  • مثال نمونه سناریوی دوم………………………………………………………………. 54

    • تحلیل حساسیت روش حل مدل سناریو دوم………………………… 61

فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادها………………………………………………………………………. 63

• • نتیجه­گیری………………………………………………………………………………… 64

• • 

  • پیشنهادها برای کارهای آتی………………………………………………………….. 64

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………65

مراجع فارسی………………………………………………………………………………………. 66

مراجع لاتین………………………………………………………………………………………… 66

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………71
فهرست شکل­ها

شکل 2- 1. دسته­بندی کلی مسایل برنامه­ریزی تسهیلات……………………………………………….. 8

شکل 2- 2. دسته­بندی نوین مسایل مکان­یابی …………………………………………………………… 11

شکل 3-1. یک مثالی از شبکه عددگذاری شده متوالی…………………………………………………. 34

شکل 3-2. نمودار الگوریتم حداقل مسیر…………………………………………………………………. 39

شکل 3-3. وضعیت تسهیلات تخصیص داده شده و مسیرهای ارتباطی و مرکز زلزله………….. 40

شکل 4-1. ماتریس مسیر [MP]…………………………………………………………………………… 48

شکل 4-2. ماتریس کلیدی [KEY]………………………………………………………………………. 49
فهرست جدول­ها

جدول 3-1. ماتریس ارتباطات داخلی ………………………………………………………… 34

جدول 4-1. پارامترهای ورودی مسئله اول………………………………………………………………. 51

جدول 4-2. خروجی­های مسئله اول………………………………………………………………………. 52

جدول 4-3. پارامترهای ورودی مسئله دوم………………………………………………………………. 53

جدول 4-4. خروجی­های مسئله دوم……………………………………………………………………….54

جدول 4-5. پارامترهای ورودی مسئله سوم……………………………………………………………… 55

جدول 4-6. خروجی­های مسئله سوم………………………………………………………………………56

جدول 4-7. پارامترهای ورودی مسئله چهارم…………………………………………………………… 57

جدول 4-8. خروجی­های مسئله چهارم……………………………………………………………………58

جدول 4-9. پارامترهای ورودی مسئله پنجم…………………………………………………………….. 59

جدول 4-10. خروجی­های مسئله پنجم……………………………………………………………………60

جدول 4-11. خروجی­های مسائل نمونه…………………………………………………………………..61

جدول 4-12. خروجی­های مسئله اول در حالت تغییر مسئله…………………………………………62

چکیده:

سوانح طبیعییکی از بحرانهایی است که امکان پیش­بینی آن بسیار مشکل و یا غیرممکن است. معمولا پس از وقوع هر سانحه طبیعی، وضعیت تامین، نگهداری و توزیع موادغذایی و دارویی و خدماتی با هرج و مرج و بی­نظمی شدید همراه می­باشد و مشکلات بیشماری برای افراد آسیب­دیده و مسئولین ایجاد می­نماید. در نتیجه یکی از مهمترین وظایف افراد مسئول برنامه­ریزی و ایجاد مراکز خدماتی در منطقه­ای مناسب برای کمک­رسانی سریعتر به افراد آسیب­دیده می­باشد.

تحقیق حاضر از دو سناریو تشکیل شده است. در سناریو اول با اجرای الگوریتم­هایی که در گذشته پیشنهاد شده اولویت­ کوتاه­ترین مسیر را بدست می­آوریم و سپس در سناریو دوم با ارائه یک مدل دو هدفه سعی می­شود که در صورت تخریب مسیرهای ارتباطی تخصیص داده شده در کمترین زمان و هزینه بهترین سیاست تعمیر یا استفاده از امکانات پیشرفته حمل و نقل یا جایگزینی مسیرهای ارتباطی آسیب دیده با اولویت بعدی، اتخاذ شود. سپس مدل دو هدفه ارائه شده در این تحقیق با روش برنامه­ریزی آرمانی فازی حل گردیده و با چند مسئله بهاعتبارسنجیمدل پرداخته می­شود.

مقدمه

بلایای طبیعی سالانه عامل کشته شدن میلیونها نفر و موجب ایجاد ناتوانی و خسارتهای مالی در سراسر جهان می­شود. ایران نیز به عنوان یک کشور در حال توسعه یکی از مستعدترین مناطق جغرافیایی برای حوادث غیرمترقبه محسوب می­گردد و آن را یکی از ده کشور بلاخیز دنیا می­دانند که تقریبا 90 درصد از جمعیت آن در معرض بلایای طبیعی قرار دارند. با توجه به اینکه بلایای طبیعی بهداشت، سلامت و رفاه جامعه را تحت تاثیر قرار می­دهند، ارائه خدمات سلامتی مناسب عامل اصلی بقا و کاهش مرگ و میر و رفاه افراد در مراحل بعد از وقوع چنین حوادثی می­باشد. از طرفی سوانح و بحرانها اغلب ناگهانی می­باشند و در صورت تدریجی بودن نیز به بشر فرصت کافی نداده و ضایعات، خسارات و تخریب­های شدید محیطی را به دنبال می­آورند.

3-1-2-3 : چیدمان سلولی.. 51

2-2-3 : انواع سلول ها و تعریف سلول های تولید انعطاف پذیر. 52

1-2-2-3 : سلولهای سنتی.. 53

2-2-2-3 : سلول های تک ماشینه NC.. 53

3-2-2-3 : سلول های چند ماشینه یکپارچه. 53

4-2-2-3 : سلول های تولید انعطافپذیر. 54

3-3: مزایای مدل پیشنهادی.. 54

4-3:الگوریتم فراابتکاری ژنتیک: 55

5-3 : الگوریتم فراابتكاری شبیهسازی تبرید. 68

6-3 : جمع بندی.. 74

فصل چهارم. 75

ارائهمدل ریاضی.. 75

1-4: مقدمه. 76

2-4: ویژگی های کلی مدل ارائه شده: 76

2-3-4: فرضیات مدل: 78

3-4-4: اندیسها: 80

4-4-4: پارامترهای مدل: 81

5-4-4: متغیرهای تصمیم: 82

7-3-4: تابع هدف: 84

8-3-4: محدودیت ها: 85

9-3-4: مثال 1: 86

تحلیل حساسیت مدل ارائه شده: 92

7-4: پیچیدگی مدل ارائه شده 112

8-4 :دو روش حل برای مدل پیشنهادی.. 112

1-8-4 : روش حل فراابتكاری.. 112

2-8-4 : اجزاء و پارامترهای الگوریتم شبیهسازی تبرید. 113

1-2-8-4: نمایش ساختار جواب.. 113

2-2-8-4: انتخاب جواب اولیه. 115

3-2-8-4: انتخاب دمای اولیه. 115

4-2-8-4: مكانیزم ایجاد جواب همسایه. 116

5-2-8-4: مكانیزم كاهش دما 118

6-2-8-4: مكانیزم پذیرش جواب های نامزد شده 118

7-2-8-4: معیارهای توقف الگوریتم شبیهسازی تبرید. 119

3-8-4 : اجزاء و پارامترهای الگوریتم ژنتیک… 119

1-3-8-4: تعریف كروموزم. 119

2-3-8-4:ایجاد جمعیت اولیه. 121

3-3-8-4: مکانیزم نمونه گیری.. 122

4-3-8-4: عمگرهای زنتیک… 122

1-4-3-8-4:عملگرهای تقاطعی.. 122

2-4-3-8-4: عملگرهای جهشی.. 123

5-3-8-4: نخبه گرایی.. 124

6-3-8-4:استراتژی برخورد با محدودیت ها 124

7-3-8-4:معیار توقف الگوریتم. 125

فصل پنجم. 128

1-5 : نتایج تحقیق. 129

2-5 : ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 130

منابع و مراجع. 131

فهرست شکل­ها

شکل1-3: سیستم های تولید انعطاف پذیر در مقیاس بزرگ (لاگن 1991). 41

شکل 2-3: سیستم های تولید انعطاف پذیر به عنوان كاراترین ابزار كاهش مشكلات فرایند تولید شناخته می شوند(لاگن 1991). 41

شکل3-3: مقایسه توابع مختلف تقاضا ( نمایی- یكنواخت- كسری). 44

شکل 4-3: سیستم تولید سلولی پویا 48

شکل5-3: چیدمان عملكردی(لاگن 1991). 50

شکل6-3: چیدمان خطی(لاگن 1991). 51

شکل7-3: چیدمان سلولی (لاگن 1991). 52

شکل8-3: مدل تئوری داروین.. 62

شکل 9-3: فلوچارت یک شبیه سازی تبرید کلاسیک ( بابک جوادی 1385). 73

شکل10-4: نحوه پیكره بندی سلول ها در مثال 1. 92

شکل11-4: نحوه پیكره بندی بهینه در مثال 2. 99

شکل12-4: نحوه پیكره بهینه در مثال شماره 3. 102

شکل13-4: نحوه پیكره بندی بهینه در مثال 4. 107

شکل14-4: نحوه پیكره بندی بهینه در مثال 5. 110

شکل15-4: نحوه نمایش کروموزوم. 121

شکل 16-4: عملگرتقاطع. 123

فهرست جداول

جدول1-4: اطلاعات مربوط به ماشین ها 88

جدول2-4: اطلاعات مربوط به زمان پردازش عملیات قطعات بر روی ماشین ها 88

جدول3-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزان تقاضای پاسخ داده شده وقیمت کالا در هر دوره در مثال 1. 90

جدول4-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال1. 91

جدول5-4: ماکسیمم تقاضا در هر دوره و حداقل تقاضایی که مجبور به پاسخگویی به آن هستیم. 93

جدول 6-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزا نتقاضای پاسخ داده شده و قیمت کالا در هر دوره در مثال 2. 97

جدول 7-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به شکل سلول ها در مثال 2. 98

جدول 8-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال 2. 98

جدول 9-4: ماکسیمم تقاضا در هر دوره و حداقل تقاضایی که مجبور به پاسخگویی به آن هستیم. 100

جدول10-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزان تقاضای پاسخ داده شده وقیمت کالا در هر دوره در مثال 3. 101

جدول11-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به شکل سلول ها در مثال 3. 102

جدول12-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال 3. 102

جدول 13-4: اطلاعات مربوط به ماشین ها ( مثال4 ). 103

جدول14-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزان تقاضای پاسخ داده شده و قیمت کالا در هر دوره در مثال 4. 105

جدول15-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به شکل سلول ها در مثال 4. 106

جدول16-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال 4. 106

جدول 17-4: اطلاعات مربوط به ماشین ها ( مثال5). 108

جدول18-4: ماکسیمم تقاضا درهردوره و حداقل تقاضایی که مجبور به پاسخگویی به آن هستیم. 108

جدول 19-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزان تقاضای پاسخ داده شده و قیمت کالا در هر دوره در مثال 5. 110

فصل 3 مدلسازی و تعریف مسأله. 30

3-1 مقدمه. 51

3-2 بیان مسأله. 51

3-3 رویکرداستراتژیک-عملیاتی.. 52

3-3-1 فاز اول: فاز استراتژیک(طراحی). 53

3-3-1-3 مدل پیشنهادی برای فاز استراتژیک(طراحی). 58

3-4 فازدوم: فاز عملیاتی.. 62

3-5 روش پیشنهادی برای اجرای فاز عملیاتی.. 63

3-5-1 قابلیت اطمینان.. 64

3-5-2 مدلسازی ریاضی برای فاز عملیاتی.. 69

فصل 4 رویکردهای حل.. 72

4-1 مقدمه. 73

4-2 روش حل فاز استراتژیک(برنامه ریزی دوهدفه) 73

4-2-1 روش Ɛ-محدودیت… 75

4-3 روشه­ای تکاملی.. 76

4-3-1 ساختار جواب برای الگوریتم ژنتیک…. 76

4-3-2 الگوریتم ژنتیک…. 80

4-3-3 الگوریتم جستجوی فاخته. 86

4-4 تنظیم پارامترها برای الگوریتم­های فراابتکاری با استفاده از روش تاگوچی.. 91

4-5 جمع­بندی.. 93

فصل 5 تحلیل نتایج.. 95

5-1 مقدمه. 96

5-2 نتایج بدست آمده از فاز اول: فاز استراتژیک(طراحی) 96

5-2-1 تخمین سناریو زمان انجام عمل جراحی.. 98

5-2-2 حل دقیق با رویکرد -محدودیت و استفاده از نرمافزار GAMS IDE/Cplex. 99

5-3 نتایج بدست آمده از فاز دوم: فاز عملیاتی.. 106

5-4 تنظیم پارامترهای الگوریتم ژنتیک با استفاده از روش تاگوچی.. 109

5-5 مسائل با ابعاد کوچک.. 112

5-5-1 نتایج حاصل از حل دقیق مسائل کوچک و تحلیل آن.. 116

5-5-2 نتایج حاصل از حل مسائل کوچک با الگوریتم های فرا ابتکاری و مقایسه آن با حل دقیق.. 119

5-6 مسائل با ابعاد متوسط.. 125

5-6-1 نتایج حاصل از حل دقیق مسائل متوسط و تحلیل آن.. 127

5-6-2 نتایج حاصل از حل مسائل متوسط با الگوریتم های فرا ابتکاری و مقایسه آن با حل دقیق.. 130

5-7 نتایج حاصل از حل مسائل بزرگ با الگوریتم های فرا ابتکاری و مقایسه آن با حل دقیق.. 135

5-8 جمع­بندی.. 136

فصل 6 نتیجه­گیری و پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 109

6-1مقدمه. 138

6-2 نتیجه­گیری.. 139

6-3 پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 140

فهرست منابع. 142

پیوست الف داده­های استفاده شده در این تحقیق.. 148

واژه نامه فارسی به انگلیسی.. 156

واژه نامه انگلیسی به فارسی.. 157

فهرست جدول­ها

جدول 2-1 برخی از مسائل زمانبندی جریان کارگاهی انعطاف پذیر. 13

جدول 2-2 دسته بندی مطالعات بر روی زمان­بندی FFS تحت عدم قطعیت 21

جدول 5-1 زمان انجام یک عمل جراحی خاص توسط تیم اول در یک ماه گذشته مرتب شده به صورت صعودی 78

جدول 5-2 جراحی­های درنظر گرفته شده در فاز طراحی و تعداد تیم موجود در هر حوزه. 80

جدول 5-3 هزینه­های بکارگیری هر تیم با واحد قرار دادن هزینه تیم اول بیهوشی.. 81

جدول 5-4 تعداد تیم­های انتخاب شده با توجه به تخصص مربوطه 85

جدول 5-5 نحوه شماره­گذاری تیم­ها در مرحله بعد(فاز عملیاتی) به صورت جدول زیر می­باشد. 85

جدول 5-6 میانگین زمان انجام عمل­های جراحی و بیهوشی.. 87

جدول 5-7 سطح­های درنظر گرفته شده برای پارامترهای الگوریتم ژنتیک 90

جدول 5-8 حالت های پیشنهادی روش تاگوچی.. 91

جدول 5-9 ابعاد مسائل نمونه با سایز کوچک… 94

جدول 5-10 ابعاد مسائل نمونه با سایز کوچک تعداد جراحی­هایی که در یک روز باید انجام شود. 95

جدول 5-11 نتایج به­دست آمده از حل دقیق مسائل در ابعاد کوچک… 96

جدول 5-12 نتایج حل مسائل نمونه با سایز کوچک توسط الگوریتم­های فرا ابتکاری و مقایسه آن با نتایج حل دقیق 100

جدول 5-13 ابعاد مسائل نمونه با سایز متوسط.. 105

جدول 5-14 ابعاد مسائل نمونه با سایز متوسط تعداد جراحی­هایی که در یک روز باید انجام شود. 106

جدول 5-15 نتایج حاصل از حل مسائل معرفی شده در ابعاد متوسط.. 107

جدول 5-16 نتایج حل مسائل نمونه با سایز متوسط توسط الگوریتم­های فراابتکاری و مقایسه آن با نتایج حل دقیق 111

جدول5-17 مقایسه عملکرد الگوریتم فراابتکاری با روش حل دقیق در راستای بهینگی جواب­ها و زمان حل مسائل با سایز بزرگ.. 116

فهرست شکل­ها

شکل 1-1 نمودار جریان بیماران 6

شکل 2-1 ساختار کلی مسأله جریان کارگاهی انعطاف­پذیر. 11

شکل 2-2 توزیع معیارهای بکار گرفته شده در زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف پذیر 15

شکل 4-1 ساختار کلی جواب.. 57

شکل 4-2 ساختار جواب برای سه تیم بیهوشی و پنج تیم جراحی.. 58

شکل 4-3 مثالی عددی ساختار جواب برای سه تیم بیهوشی و پنج تیم جراحی 58

شکل 4-4 تعداد جواب­های مشابه برای سطر مربوط به بیهوشی برای حالت سه تیم بیهوشی.. 59

شکل 4-5 ساختارجواب­ برای سطر مربوط به بیهوشی برای حالت چهار تیم بیهوشی.. 59

شکل 4-6 تعداد جواب­های مشابه برای سطر مربوط به بیهوشی برای حالت چهار تیم بیهوشی.. 60

شکل 4-7 شبه کد ارائه شده برای الگوریتم ژنتیک… 61

شکل 4-8 مثالی برای نشان دادن نحوه عملکرد عملگرها 62

شکل 4-9 نحوه کارکرد عملگر تقاطع الگوریتم ژنتیک و جواب بدست آمده از عملگر تقاطع. 62

شکل 4-10 فرزندهای حاصله و عمل موجه سازی.. 64

شکل 4-11 نحوه عملکرد عملگر جهش… 65

شکل 4-12 شبه کد ارائه شده در برای الگوریتم جستجوی فاخته. 68

شکل 4-13 یک جواب اولیه برای نمایش نحوه عملکرد عملگرها 69

شکل 4-14 نحوه عملگر پرواز لووی.. 69

شکل 4-15 فرآیند موجه سازی جواب.. 70

شکل 5-1 مرز پارتو با استفاده از حل دقیق دو هدفه فاز یک… 82

شکل 5-2 توالی انجام هر کار بر روی هر تیم جراحی و بیهوشی بعد از حل فاز اول (طراحی) 84

شکل 5-3 فاکتورهای کنترلی بر پایه نرخ (S/N) 92

شکل 5-4 ترکیب بهینه سطوح پارامترها 92

شکل 5-5 نمودار تغیرات f1* با حل دقیق مسائل با اندازه کوچک… 97

شکل 5-6 نمودار تغیراتf2* با حل دقیق مسائل با اندازه کوچک… 97

شکل 5-7 نمودار تغیراتf3* با حل دقیق مسائل با اندازه کوچک… 98

شکل 5-8 نمودار تغیراتz* با حل دقیق مسائل با اندازه کوچک… 98

شکل 5-9 نمودار تغیرات زمان اجرا با حل دقیق مسائل با اندازه کوچک… 99

شکل 5-10 تغیرات تابع هدف با استفاده از روش های مختلف.. 101

شکل 5-11 نمودار تغییرات زمان اجرا با در نظر گرفتن روش های مختلف.. 101

شکل 5-12 روند بهینگی نسبی جواب­های به دست آمده و زمان حل.. 102

شکل 5-13 نمودار تغیرات f1* با حل دقیق مسائل با اندازه متوسط.. 108

شکل 5-14 نمودار تغیرات f2* با حل دقیق مسائل با اندازه متوسط.. 108

شکل 5-15 نمودار تغیرات f3* با حل دقیق مسائل با اندازه متوسط.. 109

شکل 5-16 نمودار تغیراتz* با حل دقیق مسائل با اندازه متوسط.. 109

شکل 5-17 نمودار تغیرات زمان اجرا با حل دقیق مسائل با اندازه متوسط.. 110

شکل 5-18 تغیرات تابع هدف با استفاده از روش های مختلف.. 112

شکل 5-19 نمودار تغییرات زمان اجرا با در نظر گرفتن روش های مختلف.. 113

شکل 5-20 مقایسه عملکرد الگوریتم­های فراابتکاری و حل دقیق.. 114

شکل 5-21 نمودار تابع هدف-زمان الگوریتم جستجوی فاخته برای مسأله m43 115

چکیده
زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف پذیر یکی از مسائلی است که به شرایط دنیای واقعی بسیار نزدیک است و در دهه گذشته مطالعات زیادی را به خود اختصاص داده است. در این تحقیق هدف استفاده از یک سیستم جریان کارگاهی انعطاف پذیر برای طراحی یک مکانیزم عمل جراحی و همچنین تعین توالی بیماران استفاده شده است. این تحقیق شامل دو فاز است که فاز اول با نام فاز استراتژیک یا طراحی و فاز دوم با نام فاز عملیاتی یا برنامه­ریزی عنوان شده اند. در مرحله اول هدف انتخاب تیم­های مناسب برای سیستمی که قرار است پیاده سازی شود و مرحله دوم با استفاده از اطلاعات و نتایج بدست آمده در فاز اول به برنامه­ریزی بیمارانی که قرار است جراحی شوند می­پردازد. فاز اول که یک مدل برنامه­ریزی عدد صحیح مختلط دو هدفه است در یکی از دو معیار پارامتر زمان، غیر قطعی در نظر گرفته می­شود و به همین خاطر از زمان­بندی استوار برای فرموله کردن تابع هدف مربوط به زمان استفاده شده است. حل مدل دوهدفه فاز اول با استفاده از رویکرد -محدودیت صورت پذیرفته است.. در فاز دوم نیز از رویکردی بر مبنای قابلیت اطمینان استفاده شده است که برای نیل به این به این هدف سه معیار در تابع هدف بکار برده شده است. برای حل فاز دوم چون مسأله حالت NP-hard دارد برای مسائل بزرگ دو الگوریتم فرا ابتکاری معرفی شده است. در ابتدا نتایج حاصل از حل دقیق مسائل کوچک و متوسط با استفاده از نرم­افزار GAMS و الگوریتم­های فرا ابتکاری معرفی شده با هم مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان می­دهد که که نتایج حاصل ازاعتبار سنجیآن­ها رضایت بخش است به این صورت که الگوریتم­های فرا ابتکاری در کمتر از نصف زمان حل دقیق به جواب بالاتر از 90 درصد نزدیک به جواب بهینه می­رسند. همچنین الگوریتم جستجوی فاخته نیز نسبت به الگوریتم ژنتیک از کارایی بیشتری در این مسائل برخوردار است.

مقدمه

در دنیای امروز با توجه به پیشرفت سریع تکنولوژی، سازمان ها از حالت انحصاری بیرون آمده و نیاز به رقابت در آن ها شدیدا احساس می شود. در این میان یکی از عواملی که می تواند یک سازمان را در عرصه رقابت مطرح سازد، توانایی آن در فراهم کردن محصولی با کیفیت، در کوتاه ترین زمان و با کمترین هزینه­ی ممکن است. برای باقی ماندن در بازارهای بسیار رقابتی جهانی که به سرعت در حال تغییر و پیشرفت است، شرکت­های تولیدی باید برای دستیابی به سیستم هوشمندتر و چابک بسیار تلاش کنند. بنابراین ،با توجه به عواملی چون رقابت و نوسانات تقاضا، چگونگی آماده کردن محصول دارای اهمیت ویژه­ای است. محصولات یک کارخانه با توجه به سیستم برنامه­ریزی تولید آن، یا به شیوه ی مستقیم درون کارخانه تولید می­شوند و یا برون سپاری می­شوند. در این سیستم، برنامه ریزی در شرایط عدم قطعیت، مانند خرابی دستگاه­ها و زمان پردازش تصادفی، حیاتی و کارا به نظر می رسد. تولیدات داخلی کارخانه ،با توجه به نیازهای متنوع مشتریان، عموما دارای مسیر های کاری متفاوت هستند و در واقع مسأله جریان کارگاهی انعطاف پذیر[1] در حالت عدم قطعیت بیشتر به شرایط واقعی دنیای امروزه شباهت دارد و حل بهینه ی این مسأله از دیدگاه کمینه سازی معیارهایی چون دامنه عملیات، میزان تأخیر کارها و بیشترین استفاده از ماشین آلات، بسیار حائز اهمیت است.

زمان­بندی محصول یک فرآیند تصمیم گیری برای تخصیص منابع محدود مانند ماشین ها، تجهیزات حمل مواد، اپراتور ها، و ابزارها به کار ها برای رسیدن به یک هدف معین می باشد. مطالعات گذشته در این زمینه عموما در فضای ایستا با تعداد کارهای ثابت، زمان پردازش قطعی، در نظر نگرفتن حوادث غیر مترقبه که می­تواند بر روی انجام کار ها تاثیر بگذارد، می­باشد. در شرایط واقعی تولید، فضا پویا است و حالت های غیر قطعی و احتمالی مانند خرابی ماشین، زمان­های پردازش احتمالی، هجوم سفارشات و غیره وجود دارد. بنابراین زمانبندی محصول تحت عدم قطعیت در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. مسأله زمان بندی جریان کارگاهی در مطالعات گذشته به صورت تک هدفه در حالت قطعی در نظر گرفته می شد. در حالی که این مسائل در ذات خود به صورت چند هدفه می باشد و محدوده وسیعی از عدم قطعیت را در بر می­گیرد. مسأله جریان کارگاهی انعطاف پذیر نیز مانند جریان کارگاهی باید به صورت چند هدفه و در حالت عدم قطعیت در نظر گرفته شود.

برنامه ریزی مسأله جریان کارگاهی انعطاف پذیر به دلیل کاربرد گسترده ای در انواع صنایع در دنیای واقعی از اهمیت زیادی برخوردار است. برنامه ریزی جریان کارگاهی انعطاف پذیر یک مسأله بهینه سازی NP-hard می باشد. در نظر گرفتن عدم قطعیت باعث پیچیده تر شدن این مسأله خواهد شد.در این مطالعه ابتدا به مدلسازی مسأله زمانبندی جریان گارگاهی انعطاف پذیر در شرایط عدم قطعیت می پردازیم سپس با توجه به NP-hard بودن مسأله با استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری به حل آن خواهیم پرداخت.

کاربرد رویکرد استوار در شرایط عدم قطعیت است. این رویکرد در مطالعات گذشته در مسائل زمان­بندی نیز جایگاهی برای خود یافته است. با استفاده از رویکرد زمان­بندی استوار می­توان زمان­بندی اولیه را به نحوی ایجاد کرد که تغییر داده­ها در زمان اجرای برنامه، کمترین تغییرات و اثرات را در زمان­بندی اولیه منجر شود.