Optimizing the placement operations of chip mounter machines

Abstract

Baskı devre kartlarının günümüzde yaygın bir biçimde kullanılması onlara olan talebi önemli ölçüde arttırmıştır. Bu da araştırmacıları, üretimde meydana gelen engellerin en aza indirgenmeye yöneltmiştir. Üretimde meydana gelen aksaklığın kaynağı dizgi makineleridir. Basılı devre kartlarının üretiminde karşılaşılan darboğaz, dizgi makinelerinden gelen iki problemden kaynaklanmaktadır. Bunlar sırasıyla, parça montaj sırasının belirlenmesi ve parçaların besleme hücrelerine bölünmesi problemleridir. Bu problemler, NP-Zor problemler olarak adlandırılmaktadırlar ve en iyi çözümleri bulan yöntemler ile birlikte çözümlere sadece küçük boyuttaki örneklerde ulaşılır.Araştırma, çip parça yerleştirici ve çip parça saçıcı makinelerinin işlemlerini eniyilemeye odaklanmıştır. Bunu yaparken de, montaj sıralaması ve besleme konfigürasyonu problemleri ele alınmıştır. Her iki makinede döner tarete sahiptir. Problemde en iyi sonuca ulaşmak için bu iki problemin aynı anda çözülmesi gerekmektedir.Tez kesin çözüm yöntemlerinin ve problem çözümünde kullanılan GAMS geliştirme aracı üzerinde yazın incelemesi ile başlamaktadır. Bununla alakalı olarak Sıraya Dayalı Gezgin Satıcı Problemininin (SDGSP) için doğrusal olmayan tamsayılı programlama formulasyonu verilmiştir ve GAMS geliştirme aracı üzerinde kodlanıp sonuçları incelenmiştir. Tez SDGSP probleminin sayısal analizi ve sayısal karmaşıklığının incelenmesiyle devam etmiştir. Problemin çözümünde gereken zaman, oluşan karmaşıklık ve bu karmaşıklığa bağlı olarak ihtiyaç duyulan donanımsal yapı incelenmiştir. Sayısal analiz ve sayısal karmaşıklık bölümlerinde problem çözümlerinin araştırılması sırasında çip parça yerleştirici makinelerin parça sayısı ve besleme konfigürasyonu ayrı ayrı test edilmiştir.Tez çip parça saçıcı makinelerinin eniyileme çözümlerinin araştırılmasıyla devam etmektedir. Kesin çözüm yöntemleri ile en iyi çözümleri elde etmek çok zaman aldığından, sezgisel yöntem olan yapay arı kolonileri algoritması geliştirişmiştir. Bundan başka, çip yerleştirici makineler icin yapay arı kolonileri algoritması uygulanmıştır. Algoritmanın başarısı sayısal sonuçlarla gösterilmiştir.

The wide usage of printed circuit boards (PCBs) in numerous electronic products has placed a significant demand for PCBs. This demand directs the researchers to decrease the drawbacks of printed circuit board production where placements machines are used. Main optimization problems of placements machines are the placement sequencing problem and assignment of component types to the feeders, also called feeder configuration problem. These problems are called NP-Complete problems.This thesis focuses on optimizing feeder configuration and placement sequencing problems on the operations of chip mounter and chip shooter machines. The similarity of these machines is that they have rotational turret, board carrier and feeder magazine which holds the components.The research begins with literature survey of exact methods and GAMS platform with different solvers. A new generalized version of Traveling Salesman Problem (TSP) is implemented with GAMS platform which is called as the Sequence Dependent TSP (SDTSP). The nonlinear formulation of the SDTSP is explained. The results of the exact methods are examined in computational complexity and time domain. Also the results are compared in hardware requirement according to the size of the problem.The thesis continues with exploring the artificial bee colony algorithm on chip shooter and chip mounter machines. It is very time consuming to solve problems with exact methods, for this reason, a metaheuristic is implemented and tested on the SDTSP. Furthermore, ABC is implemented to the problems of chip mounter machines and the results of ABC is compared with the exact solutions. Computational results are presented to demonstrate the effectiveness of the metaheuristics. It is shown that ABC is a promising algorithm for solving combinatorial optimization problems.