پروانه سموئی

پروانه سموئی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

جلسه دفاع از رساله دکتری مهندسی صنایع با عنوان:


مدلسازي و حل مسائل يکپارچه تخصيص نيروي انساني و بالانس خطوط مونتاژ دو طرفه

 

استاد راهنما:

دکتر پرويز فتاحي

 

استاد مشاور:

دکتر مصطفي زنديه

 

پژوهشگر:

پروانه سموئي


داوران:

دکتر جمال ارکات

دکتر حمید فرورش

دکتر امیرسامان خیرخواه


زمان : یکشنبه 27دی ماه 1394 ساعت 13

مکان: سالن آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

چكيده:

یکی از مهمترین مسائلی که در خطوط مونتاژ مطرح می­گردد، نحوه­ی تخصیص فعالیت­ها به ایستگاه­ها می­باشد که این مسئله تحت عنوان بالانس خط مونتاژ معرفی می­گردد. در این رساله تاثیر تخصیص نیروی انسانی با مهارت­های مختلف بر بالانس خطوط مونتاژ یک طرفه و دو طرفه مدل­های ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است و در این زمینه 7 مدل ریاضی، روش­های حل متعدد و کران­های پایین و بالای مختلف ارائه شده است. برخی از این کران­ها برمبنای توسعه­ی کران­هایی بوده­اند که در ادبیات موضوع موجودند و برخی از آن­ها به طور مستقیم با تغییر در مدل ریاضی به دست آمده­اند.

جهت حداقل­سازي زمان سيکل در مسائل بالانس خطوط مونتاژ يک طرفه مدل­هاي ترکيبي و تخصيص نيروي انساني يک الگوريتم ابتکاري-شبيه­سازي ارائه شده است و از الگوريتم­هاي PSO و SA نيز براي بالانس خطوط مونتاژ چندهدفه استفاده شده است. يک طرفه مدل­هاي ترکيبي و تخصيص نيروي انساني استفاده شده است که خروجي­ها نشان داد کيفيت الگوريتم PSO بهتر از SA است. این مسئله در کنار مسئله تجزیه و تحلیل گلوگاه و تعیین ترکیب تولید با زمان­های عملیات فازی مدنظر قرار گرفته است که منجر به ارائه­ی یک مدل ریاضی دوسطحی و یک الگوریتم ابتکاری برای حل آن شده است.

     از میان مدل­های ریاضی ارائه شده، 4 مدل به بالانس خطوط مونتاژ دوطرفه مدل­های ترکیبی و تخصیص نیروی انسانی اشاره دارد که برای حل آن­ها نیز روش­های حل متعدد دقیق، ابتکاری و فرا ابتکاری ارائه گردیده است. این روش­ها شامل روش­های شاخه و کران، بهینه­سازی توده ذرات تک هدفه، ابتکاری برمبنای PSO و شاخه و کران، انجماد تدریجی و PSO چندهدفه می­باشند. روش شاخه و کران پيشنهادي قابليت حل دو دسته از مسائل را داراست. دسته­ي اول شامل مسائلي است که تمام کارگران بتوانند تمام فعاليت­ها را انجام دهند و دسته دوم نيز مسائلي هستند که به ماهيت، سختي و درجه پيچيدگي فعاليت­ها توجه شده است. روش شاخه و کران پيشنهادي مي­تواند براي مسائل با ابعاد کوچک پاسخگو باشد. چرا که به دليل NP-hard بودن مسئله حل آن در زمان محدود براي مسائل بزرگ امکان­پذير نمي­باشد. اما از آنجا که تصميم در مورد بالانس و تخصيص جز تصميمات بلند مدت يک سازمان مي­تواند منظور شود، ممکن است مديريت بخواهد با صرف زمان بيشتر این مسائل را با روش­های دقیق حل نماید. نحوه­ي عملکرد الگوريتم شاخه و پيشنهادي به کمک استراتژي­ها و قوانين جستجوي مختلف ارزيابي شده است. بررسي­ها مشخص کرد که استراتژي جستجو در عمق به پاسخ­هاي سريع­تري دست مي­يابد. از پاسخ­هاي الگوريتم PSO تک هدفه در چند جا استفاده مي­شود. يکي به عنوان نقطه شروع اوليه در الگوريتم شاخه و کران پيشنهادي، دوم از پاسخ­هاي آن به عنوان يک پاسخ خوب در زمان معقول و سوم استخراج قانون براي قرار دادن در روش ابتکاري بر مبناي PSO و شاخه و کران.

      از آنجا که در اغلب موارد انتظار مي­رود خروجي­هاي روش شاخه و کران بهتر از الگوريتم­هاي ابتکاري و يا فرا ابتکاري باشد و از سوي ديگر حل مسئله به روش شاخه و کران بسيار زمان­بر است، در اين رساله سعي شد از قوانيني استفاده شود که به کاهش زمان حل مورد نياز در روش شاخه و کران بيانجامد. بدين منظور از چندين خروجي الگوريتم PSO استفاده شد تا با تجزيه و تحليل خروجي­ها مشخص شود اين الگوريتم در بهترين پاسخ­هاي خود به چه تخصيص­هايي دست يافته است. اين کار مي­تواند روي زمان حل و تعداد گره­هاي شمارش شده به شدت تاثير گذار باشد. نتايج استفاده شده روي مثال­هايي با ابعاد مختلف و مقادير متنوع α نشان مي­دهد اين الگوريتم قادر است به حل بهينه در زمان محدود برسد.

       علاوه بر روش­هاي حل و مدل­های فوق حداقل­سازي 1- تعداد ايستگاه­هاي زوجي، 2- تعداد ايستگاه­ها و 3- هزينه­هاي کل نيروي انساني به ازاي يک زمان سيکل و با توجه به شاخص­هاي WSI و WLE مدنظر قرار قرار گرفته­اند و دو الگوريتم بهينه­سازي توده ذرات و انجماد تدريجي برای حل ارائه شده­اند. نتايج نشان مي­داد کيفيت پاسخ­هاي الگوريتم PSO به مراتب بهتر از کيفيت پاسخ­هاي به دست آمده از انجماد تدريجي بود. تنها مزيتي که الگوريتم انجماد تدريجي نسبت به PSO داشت زمان حل آن بود. اما با توجه به آنکه الگوريتم PSO حتي براي بزرگترين ابعاد به کار رفته زماني حدود دو دقيقه نياز داشت و اين مدت زمان براي تصميم بلند مدتي نظير بالانس و تخصيص بسيار ناچيز است، مي­توان به وضوح گفت با توجه به اهداف و شرايط فوق الگوريتم PSO بهتر از SA عمل نموده است. همچنین برای تجزیه و تحلیل گلوگاه نیز دو مدل ریاضی دو سطحی تک هدفه-تک هدفه و تک هدفه-چندهدفه ارائه شده است که به کمک دو روش ابتکاری حل شده­اند.

تحلیل­های متعدد روی الگوریتم­ها و روش­های حل و استفاده از مجموعه داده­های استاندارد نشان­دهنده­ی کیفیت الگوریتم­های حل پیشنهادی می­باشند.

 

واژه­هاي کليدي: بالانس خطوط مونتاژ دو طرفه، تخصيص نيروي انساني، روش دقيق، ابتکاري، فرا ابتکاري


Abstract:

One of the most important problems in the assembly lines is the structure of tasks assignment which it is knows as line balancing. In this dissertation, as well as line blanching, workers assignments with different skill levels are considered for one-sided and two-sided assembly lines. For this purpose, seven mathematical models, different solving methods, lower bounds and upper bounds are developed. Some of these bounds are based on the bounds which are existed in the literature and we changed them for the conditions of the problem of this thesis, and some of them are based on the mathematical models.

For cycle time minimization of one-sided assembly lines a heuristic-simulation method is developed. Furthermore for a multi-objective functions problem a simulated annealing (SA) algorithm and a particle swarm optimization (PSO) algorithm are presented. Comparisons between the results show the efficiency of the PSO algorithm. As well as consideration to assembly line balancing and worker assignment we analyze the bottlenecks, determine product-mix, and present a two-phase heuristic algorithm to solve it when the task times are fuzzy.

As well as the above mathematical model and solution algorithms, we develop four models for two-sided assembly line balancing and worker assignment and present different exact, heuristic and meta-heuristic methods to solve these models including a branch and bound method, PSO algorithm, heuristic method based on PSO and branch and bound algorithm, multi-objective SA (mo-SA) and multi-objective PSO (mo-PSO) and heuristic algorithms.

The proposed branch and bound can solve the problems with and without any limitations for the workers who execute it. This method is useful for small-sized problems. Because assembly line balancing and worker assignment problem is NP-hard, solving the large-sized problems in short time is not possible. However, this problem is related to long-term decisions, and managers prefer to take more time to obtain better results. Therefore, using exact method is logical for solving this problem. The proposed branch and bound algorithm is verified by different rules and strategies. The analysis show the depth first strategy can obtain better results.

We proposed a PSO algorithm that their results are useful for three different situations. Using them as good results, as an upper bound, and obtaining some rules for the heuristic algorithm which is based on the branch and bound algorithm and PSO.

In most of the cases, it is expected to have better results in the branch and bound algorithm. But using the branch and bound algorithm is a time-consuming algorithm. Therefore, we try to use some reduction rules to eliminate some nodes and branches. For this purpose, we use the PSO algorithm to obtain these rules.

As well as cycle time minimization, we pay attention to minimization of the number of stations, mated-stations, total human cost with considering to WSI and WLE indices, and presents mo-SA and mo-PSO algorithms to solve it. In all aspects, excluding the running time, mo-PSO is better than mo-SA. Since, the required time of PSO is less than two minutes, and it is ignorable for a long-term decision, we suggest using mo-PSO instead of mo-SA algorithm.

For a bottleneck analysis and product-mix determination, we present two bi-level mathematical models (single objective-single-objective, and single objective-multi-objective functions, and two heuristic algorithms to solve them.

The analyses by the set of standard problems show the efficiency of the proposed algorithms.

 

Key Words: Two-Sided Assembly Line Balancing Problems, Worker Assignment, Exact Method, Heuristic, Meta heuristic

بسم الله الرحمن الرحيم

 

مشخصات فردي :

نام : پروانه                                          نام خانوادگي : سموئي                          

پست الکترونيکي:p.samouei@basu.ac.ir

 

سوابق تحصيلي:

مقطع کارشناسي:

رشته­ي تحصيلي: مهندسي صنايع-توليد صنعتي)کسب رتبه ي اول)

دانشگاه محل تحصيل: بوعلي سينا همدان

تاريخ فارغ التحصيلي:شهريور 85

 

مقطع کارشناسي ارشد:

رشته تحصيلي: مهندسي صنايع-سیستم­های اقتصادی و اجتماعی (کسب رتبه­ي اول)

دانشگاه محل تحصيل: بوعلي سينا همدان

تاريخ فارغ التحصيلي:بهمن 87

 

مقطع دکتری:

رشته تحصيلي: مهندسي صنايع

دانشگاه محل تحصيل: بوعلي سينا همدان (دانشجوی برگزیده دفتر هدایت استعدادهای درخشان طی سال­های 91، 92 و 93)

 

دوره فرصت مطالعاتی و تحقیقاتی: دپارتمان تحقیق در عملیات دانشگاه تیلبورگ در کشور هلند.

 

سوابق تدریس:

تدریس تحقیق در عملیات1 و 2، مبانی احتمال، آمار مهندسی، کنترل کیفیت، اقتصاد مهندسی، کنترل پروژه و مهندسی سیستم­ها در دانشگاه بوعلی سینا همدان.

تدریس دروس تخصصی رشته مهندسی صنایع در دانشگاه صنعتی همدان، دانشگاه علوم پزشکی همدان، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، موسسه آموزش عالی غیرانتفاعی کار قزوین، موسسه آموزش عالی غیرانتفاعی علامه قزوینی، دانشگاه پیام نور همدان.

 

مقالات در مجلات بین المللی:

  1. Azadegan, A., Probic, L., Ghazinoory, S., Samouei, P., Kheirkhah, A. S., (2011),"Fuzzy logic in manufacturing: A review of literature and a specialized application", International Journal of Production Economics 132, 258-270.
  2. Ghazinoory, S., Fattahi, P., Samouei, P., (2013), "A Hybrid FRTOC-SA Algorithm for Product Mix Problems with Fuzzy Processing Time and Capacity", International Journal of Advanced Manufacturing Technology 65, 1363-1370.
  3. Samouei, P., Kheirkhah, A. S., Fattahi, P., (2015), "A network approach Modeling of Multi-Echelon Spare-Part Inventory System with Backorders and Quantity Discount”, Annals of Operations Research, Volume 226(1), 551-563.
  4. Samouei, P., Fattahi, P., Ashayeri, J.,  Ghazinoory, S., (2015), “Bottleneck-Easing Based Assignment of Works and Product-Mix Determination: A Fuzzy Assembly Line Balancing Approach”, Applied Mathematical Modelling, In Press, Accepted Manuscript.
  5. Fattahi, P., Samouei, P., (2016), “An Analytical Approach for Single and Mixed-Model Assembly Line Rebalancing and Worker Assignment Problem”, Journal of Industrial and system engineering 9(1).
  6. Fattahi, P., Samouei, P., (2015), “A Multi-Objective Particle Swarm Optimization for Mixed-Model Assembly Line Balancing with Different Skilled Workers”, Journal of optimization in industrial engineering, Articles in Press, Accepted Manuscript.
  7. Fattahi, P., Samouei, P., Zandieh, M., (2015), “Simultaneous Multi-Skilled Worker Assignment and Mixed-Model Two-Sided Assembly Line Balancing”, International Journal of Engineering, revised.
  8. Samouei, P., Khodakarami, V., Fattahi, P., (2015), “Multi-Objective Mixed-Model Assembly Line Balancing with Considering Reliability”, applied mathematical modeling, under review.
  9. Ashayeri, J., Samouei, P., (2015), “Developing Optimization & Robust Models for a Mixed-Model Assembly line with Semi-Automated Operations”, Journal of the Operational Research Society, under review.
  10. Fattahi, P., Samouei, P., (2015), “A Branch and Bound and a Heuristic Algorithm for Integrated Worker Assignment and Mixed-Model Two-Sided Assembly Line Balancing Problems”, international Journal of production research, under review.
  11. Samouei, P., Fattahi, P., (2015), “A Note On "2-ANTBAL: An Ant Colony Optimisation Algorithm for Balancing Two-Sided Assembly Lines", IEEE Transaction on Engineering Management, under review.
  12. Samouei, P., Fattahi, P., (2015), "An Algorithm for Integrated Worker Assignment, Mixed-Model Two-Sided Assembly Line Balancing and Bottleneck analysis”, IEEE Transaction on Engineering Management, under review.
  13. Kheirkhah, A. S., Samouei, P., (2015), "Two and Multi Echelon Inventory Systems: A Review", under review.
  14. Hamidi, N., Samouei, P., Taleshi, B., (2015), “A Non-Additive Fuzzy Hybrid Model for Supplier Evaluation and Prioritization: A Case Study of Automotive Brake System Manufacturer”, under review.
  15. Fatthi, P., Messi Bidgoli, M., Samouei, P., (2015), “An Improved Tabu Search Algorithm for Job Shop Scheduling Problem by Using Hybrid Solution Representations”, under review.

مقالات در مجلات فارسی علمی و پژوهشی:

  1. قاضی نوری، س.، صادقیان، ر.، سموئی، پ.، (1389)، "استفاده از برنامه­ریزی خطی فازی و تئوری محدودیت­ها در مسائل تولید ترکیبی فازی و مقایسه آنها"، نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید 21(2)، 1-10.
  2. حميدي، ن.، سموئي، پ.، اقبالي، م.، (1390)، "ارائه­ي الگوريتم تئوري محدوديت­هاي اصلاح شده­ براي مسائل ترکيب توليد با ظرفيت و تقاضای فازي"، مطالعات مدیریت صنعتی، 195-214.
  3. حميدي، ن.، سموئي، پ.، اقبالي، م.، (1390)، "ارائه­ي الگوريتم تئوري محدوديت­هاي اصلاح شده­ي فازي براي مسائل ترکيب توليد با ظرفيت، سود و زمان پردازش فازي"، نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید22(4)، 368-359.
  4. حميدي، ن.، سموئي، پ.، اقبالي، م.، (1389)، "ارائه¬ی الگوریتمی برای حل مسائل ترکیب تولید فازی با تکیه بر گلوگاه¬های سیستم"، نشریه علمی و پژوهشی پژوهشگر 17، 57-65.
  5. حميدي، ن.، سموئي، پ.، اقبالي، م.، (1389)، "توسعه الگوریتم فوردیس و وبستر برای حل مسائل سفارشات دوره ای با هزینه های فازی"، مجله پژوهشهای مدیریت 86، 121-129.
  6. طالقانی، م.، سموئی، پ.، (1388)، "ارزيابي اثرات اجراي طرح تكريم ارباب رجوع در ميزان وفاداري مشتريان بانكي (مطالعة موردي ـ بانك ملّي مركزي شهرستان تنكابن)"، فصلنامه مدیریت توسعه و تحول 3، 61-69.
  7. حميدي، ن.، سموئي، پ.، کشاورز جهانی، ر.، (1390)، "به‌كارگيری رويكرد‌های فرايند تحليل شبكه‌ای به همراه برنامه‌ ريزی آرمانی در ارائه¬ی مدل همكاری بين بانكی جهت احداث شعب"، دانش مالی تحلیل اوراق بهادار،12، 139-151.
  8. دزفولیان، ح.ر.، سموئی، پ.، (1394)، "تعيين ضريب عملكرد در زمان­سنجي با كرنومتر به کمک منطق فازي"، نشریه مدیریت تولید و عملیات،  سال ششم پاییز و زمستان 1394 شماره 2 (پیاپی 11).
  9. فتاحی، پ.، سموئی، پ.، زندیه، م.، (1394)، "ارائه­ي الگوريتم هيبريدي بهينه­سازي توده­ ذرات و تئوري محدوديت­ها براي حل مسائل همزمان بالانس خطوط مونتاژ دو طرفه مدل­هاي ترکيبي و تخصيص نيروي انساني"، نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید، در مرحله داوری پس از اصلاحات.
  10. فتاحی، پ.، سموئی، پ. (1394)، الگوریتم انجماد تدریجی چند هدفه جهت مسئله همزمان بالانس خطوط مونتاژ دو طرفه و تخصیص نیروی انسانی، نشریه مدیریت تولید و عملیات، داوری پس از اصلاحات.
  11. کریمی، ر.، حمیدی، ن.، سموئی، پ.، (1392)، "ترکیب فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی و برنامه ریزی عدد صحیح برای انتخاب تامین­کنندگان در حالت تخفیف قیمت"، مجله مدیریت صنعتی، (مرحله انجام اصلاحات)
  12. فتاحی، پ، سموئی، پ.، (1392)، مقایسه و تحلیلی بر استفاده از الگوریتم های فراابتکاری برای حل مسائل زمانبندی تولید کارگاهی، مجله مهندسی صنایع دانشگاه تهران، (در مرحله داوری)

 

مقالات در مجلات علمی-ترویجی و کنفرانسی

  1. خیرخواه، ا. س.، سموئی، پ.، (1391)، "مدلسازی سیستم موجودی قطعات یدکی چند سطحی با پس افت و تخفیفات کلی تامین کننده خارجی با رویکرد شبکه"، فصلنامه علمی-ترویجی مدیریت زنجیره تامین 38، 32-44.(ارائه شده در سومین کنفرانس بین المللی لجستیک و زنجیره تامین)
  2. سموئی، پ.، فتاحی، پ.، زندیه، م. (1393)، "رویکرد یکپارچه جهت تعیین اندازه­ی تولید ترکیبی، بالانس خط مونتاژ دوطرفه و تخصیص اپراتورها با در نظرگرفتن گلوگاه­ها"، یازدهمین کنفرانس بین المللی مهندسی صنایع، تهران، ایران.

سایر مقالات:

  1. سموئی، پ،(1391)، "مروری بر تحقیقات فازی در زمینه های تولید"، صنا(نشریه علمی گروه مهندسی صنایع دانشگاه بوعلی سینا)

کتب:

  1. سموئی، پ.، اقبالی، م.، زینلی، م.، (1390)، کاربرد کامپیوتر در مدیریت، انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی قزوین.
  2. سموئی، پ.، اقبالی، م.، (1389)، "راهنمای جامع طراحی سیستمهای صنعتی ویژه رشته مهندسی صنایع"، انتشارات سیمیا.