Simultaneous scheduling of machines and the material handling system in a flexible manufacturing system

Abstract

ÖZET Malzeme taşıma sisteminin çizelgelenmesi, atelye tipi üretimde pek önem taşımadığı halde, esnek üretim sistemleri söz konusu olduğunda önem kazanmaktadır. Bu tezde, makinaların çizelgelenmesi ile malzeme taşıma sisteminin çizelgelenmesi arasındaki etkileşimlerin araştırılması ve birlikte ele alınmak suretiyle bütünleşik hale getirilmeleri amaçlanmaktadır. Söz konusu esnek üretim sisteminde, makineler arasında malzeme taşınmasının belli sayıda birbirine eş Otomatik Kumandalı Taşıyıcı tarafından gerçekleştirildiği varsayılmaktadır. Bir taşıma işini tamamlayan taşıyıcı yeni işinin başlangıç noktasına yönelmektedir. Dolayısıyla, iki taşıma işinin arasındaki boş yolculuğun süresi, taşıyıcının arka arkaya görevlendirildiği işlerin bitiş ve başlangıç yerlerine bağlıdır. Bu, sıraya bağlı yolculuk süresi kavramı problemin zorluğunu arttırmaktadır. Makinalar ve malzeme taşıma sistemi eş zamanlı çizelgeleme problemi, ilkin, bir doğrusal olmayan karışık tam sayı programlama modeli olarak tanımlanmıştır. Ancak, bu modelin gerçek uygulamalara olanak vermeyecek boyutlarda olduğu görülmüştür. Bunun üzerine, problem, biri makina çizelgeleme, diğeri taşıt çizelgeleme problemi özelliklerini taşıyan iki alt probleme ayrıştırılmış, ve bir döngü yöntemi geliştirilmiştir. Her çevrimde, sezgisel bir yöntemle yeni bir makina çizelgesi yaratılmakta ve bunun araç çizelgeleme alt problemine uygunluğu araştırılmaktadır. Bu yapılırken, makina çizelgesinden gelen işlem tamamlanma zamanları, taşıma işlerinin başlama zamanları için birer `zaman aralığı` oluşturmakta kullanılmakta ve ikinci alt problem `kaydırılabilir zaman aralıklı araç çizelgeleme` problemi olarak ele alınmaktadır. Yöntem, örnek problemler üzerinde sayısal olarak sınanmıştır.

IV ABSTRACT The scheduling of material handling system is a crital issue in a Flexible Manufacturing System- (FMS), although it has little importance in a job shop.The purpose of this dissertation is to exploit the interactions between the machine scheduling and the scheduling of the material handling system in an FMS and to integrate them by addressing them simultaneously. In the FMS under consideration, the material transfer between machines is done by a number of identical Automated Guided Vehicles (AGVs). Upon completing a loaded trip the AGV is designated to its next pick-up station. Therefore, the travel times of the empty trips depend on the ending and the starting points of the successive loaded trips assigned to a vehicle.This concept of sequence-dependent travel times increases the difficulty of the problem. As a first step, the combined machine and material handling system scheduling problem is formulated as a nonlinear mixed integer programming model which turned out to be of intractable size for real-world problems. Then, the problem is decomposed into two subproblems, one having the characteristics of the machine scheduling problem while the other is a vehicle scheduling problem,and an iterative solution procedure is developed. At each iteration, a new machine schedule, generated by a heuristic procedure, is investigated for its feasibility to the vehicle scheduling subproblem. To do this, the operation completion times obtained from the machine schedule are used to construct `time windows` for each material handling trip, and the second subproblem is handled as a `sliding time window` problem. The procedure is numerically tested on a number of example problems.