مدلسازي و تجزيه و تحليل سيستم‌هاي ساخت و توليد
مدلسازي و تجزيه و تحليل سيستم‌هاي ساخت و توليد
نوشته: رونالد جي.اسكين چارلز ار. استندريج
ترجمه: دكتر قاسم مصلحي بهروز نصرآزاداني
بخش 1: مدل‌ها . سيستم‌هاي ساخت و توليد
بخش 2: سيستم‌هاي جريان مواد
فصل 2: خطوط مونتاژ: سيستم‌هاي متوالي پايا
فصل 3: خطوط انتقال و سيستم‌هاي متوالي عمومي
فصل 4: زمانبندي كارگاه براي چند محصول
فصل 5: سيستم‌هاي توليد انعطافپذير
فصل 6: تكنولوژي گروهي
فصل 7: چيدمان تجهيزات
بخش 3: اجزاء پشتيباني
فصل 8: آمادهسازي دستگاه و ترتيببندي عمليات
فصل 9: سيستم‌هاي حمل و نقل مواد
فصل 10: انبارداري: سيستم‌هاي ذخيره و بازيابي
بخش 4: روشهاي مدلسازي عمومي
فصل 11: سيستم‌هاي ساخت و توليد عمومي: مدلهاي تحليلي صف
فصل 12: سيستم‌هاي ساخت و توليد عمومي: مدلهاي شبيهسازي تجربي
فصل 13: مطالعات موردي
پيوست الف: مروري بر مباني احتمال
|
پيشگفتار |
اين كتاب با بهره گيري از مدل هاي تحليلي و تجربي، به تجزيه و تحليل سيستم هاي ساخت و توليد[1] خواهد پرداخت. در اين كتاب مدل ها و روش هاي مدلسازي مفيدي كنار هم آورده شده كه طيف گسترده اي از موضوعات طراحي و عملياتي سيستم هاي ساخت و توليد را عنوان مي نمايند. بدين ترتيب با يكجا گرد آمدن تمام اين اطلاعات، اين نوشته نگرشي كلي، وسيع و مختصر از كاربرد مدلسازي و تجزيه و تحليل در قلمرو ساخت و توليد ارائه مي كند.
معمولاً دانشجويان با مدلسازي در دروس تحقيق در عمليات[2] و شبيه سازي[3] و با سيستم هاي ساخت و توليد يا جزييات آنها، در دروس سيستم هاي توليد آشنا مي شوند. برخي از مدل ها در دروس مهندسي صنايع و يا رشته هاي مشابه ارائه شده و احتمالاً از مثال هاي صنعتي نيز در دروس مدلسازي استفاده مي شود. به هر حال اين گونه سازماندهي دروس، براي دانشجويان تصوير جامعي از سودمندي اين مدل ها در طراحي و بهره برداري از سيستم هاي ساخت و توليد فراهم نمي كند.
ما معتقديم دانشجويان به درك اين موضوع نيازمندند كه مدل ها چگونه طيف گسترده اي از موضوعات طراحي و عملياتي سيستم هاي ساخت و توليد را مطرح ميكنند و از اين حيث، ابزارهاي مفيدي در مراحل مختلف فرآيند طراحي سيستم ساخت و توليد مي باشند. دانشجويان بايد قادر باشند اين توانايي را بدون گرفتن دروس متعدد به دست آورند. از اين رو، ما مطمئنيم يك درس متمركز روي مدلسازي سيستم هاي ساخت و توليد، جزء با اهميتي از دوره تحصيلات يك مهندس صنايع (توليد) و يا رشتههاي مشابه مي باشد. اين كتاب براي چنين درسي در نظر گرفته شده است.
مباحث اين كتاب، دانشجوياني كه هم اكنون با مدل هاي تحقيق در عمليات و شبيه سازي آشنايي دارند را با كاربرد اين مدل ها در طراحي سيستم هاي ساخت و توليد آشنا مي كند. اين كتاب اطلاعات پايه را خلاصه نموده و نشان مي دهد چگونه اين تكنيك ها در تجزيه و تحليل سيستم هاي ساخت و توليد مورد استفاده قرار مي گيرند. بدين ترتيب، كتاب حاضر نقطه آغازيني براي مطالعه اي عميق تر بر مدلسازي و تجزيه و تحليل موضوعات مختلف مدلسازي و طراحي سيستم هاي ساخت و توليد خواهد بود.
به علاوه، اين كتاب منبع جامعي در رابطه با انواع رايج سيستم هاي ساخت و توليد قطعات گسسته[4] و همچنين دربردارنده پيشرفت هاي اخير در زمينه سيستم هاي توليد سلولي[5] و سيستم هاي توليد انعطاف پذير[6] ميباشد. در اين كتاب براي هر نوع سيستم، تشريح سيستم، مباحث مهم طراحي و مسائل عملياتي و روش هاي مدلسازي مناسب آورده شده است.
اين كتاب براي دانشجويان مهندسي صنايع (توليد) و رشته هاي مشابه در مقاطع كارشناسي و كارشناسي ارشد يا برنامه هاي بازرگاني مناسب است. دانشجويان كارشناسي درخواهند يافت كه كتاب حاضر با جنبه هاي مدلسازي و ساخت و توليد، در دوره تحصيلاتشان عجين شده و در تدوين پروژه هاي طراحي بسيار جامع در سال هاي آخر تحصيلات، به آنها كمك خواهد نمود. دانشجويان كارشناسي ارشد درخواهند يافت كه اين متن شالوده و زيربناي مطالعات تخصصي تري را تشكيل مي دهد. اين كتاب مي تواند مورد استفاده مهندسين با سابقه صنايع (توليد) و يا رشته هاي مشابه، تحليل گران سيستم ها، پژوهشگران عمليات و دانش آموختگان علوم مديريتي نيز قرار گيرد.
فرض ما بر اين است كه خوانندگان، دوره هاي مقدماتي تحقيق در عمليات، احتمال و آمار، و شبيه سازي را گذرانده اند. البته پيش زمينه تحقيق در عمليات بايد مباني تكنيك هاي معين و احتمالي را پوشش دهد. همچنين آگاهي از برنامه ريزي توليد و كنترل موجودي ها، هر چند ضروري نيست، مفيد واقع مي شود.
ديدگاه ما براي مدلسازي سيستم هاي ساخت و توليد، به فرآيند تصميم گيري در مورد اين كه درون يك واحد توليدي، چه شكل بايد باشد و چه كاري بايد انجام گيرد، اهميت مي بخشد. ما بر روي طراحي عمومي و راهبردهاي اجرايي، جهت كنترل جريان مواد در واحد صنعتي تمركز ميكنيم. در اين راستا، سيستم هاي توليد متوالي و توليد قطعات گسسته كه در آنها دسته هاي محصول از عمليات به عمليات جريان يافته و سرانجام به محصول نهايي قابل فروش تبديل مي شوند، مورد بررسي قرار ميگيرند. فعاليت هاي مستقيم و پشتيباني اصلي كه براي تبديل مواد اوليه به محصولات نهايي لازم هستند نيز پوشش داده خواهند شد. اين كتاب شامل مطالبي تشريحي بر روي اجزاء، فعاليت هاي سيستم هاي جريان ساخت و توليد، تعاريف مسائل تصميم گيري خاص و روش هاي مدلسازي مي باشد.
بيشتر فصول در مورد يك سيستم يا يك نوع فعاليت به خصوص بحث مي كند. به طور كلي، هر فصل با تشريحي از سيستم يا فعاليت مربوطه، تجهيزات مورد استفاده و موضوعات طراحي و عملياتي آن آغاز مي شود. ما معتقديم بسياري از دانشجويان امروز رشته هاي مهندسي و مديريتي، تجربه درون كارخانه اي محدودي دارند. بدين لحاظ، مقدمه فصول را براي فراهم كردن پيشزمينه اي از مطالب مورد نيازي كه در مدل هاي بعدي مطرح مي شوند در نظر گرفته ايم. همچنين معتقديم بهره گيري از نوارهاي ويدئويي، بازديد از كارخانجات و اثبات هاي درون كلاس مفيد هستند. معمولاً، باقيمانده فصل مجموعه اي از مسايل تصميم گيري و مدل هاي مناسب را تشكيل مي دهد. در چندين فصل، براي اين كه نشان دهيم چگونه مدل ها به طور مكرر توسعه يافته و چگونه بر اساس يك پرسش جالب دستخوش تغيير مي شوند، برخي از مثال هاي كتاب را با محيط صنعتي مثال هاي قبل ادامه داده ايم.
همان طور كه قبلاً گفتيم، اين كتاب مجموعه نسبتاً گسترده اي از سيستم ها و روش هاي مدلسازي را پوشش مي دهد. بديهي است كه پوشش دادن كل مسايل سيستم هاي ساخت و توليد، مدل ها و روش هاي حل در يك كتاب، غيرممكن است. بنابراين ما تلاش كرديم عناويني انتخاب شوند كه از اهميت خاصي برخوردار بوده يا براي آشنايي با روش هاي مدلسازي، مفيد باشند.
از آنجا كه مدلسازي به همان اندازه كه علم است، هنر نيز هست، احساس كرديم مقداري از فلسفه خود را توجيه كنيم. از اين رو خواننده به شناخت تفاوت بين اصول تحليلي، تجرد مدل ها و فلسفه نويسنده تشويق مي شود.
محتوي و كاربرد
اين كتاب به چهار بخش تقسيم شده است. بخش اول از فصل 1 تشكيل شده و فلسفه مدلسازي و اصول اصلي ساخت و توليد را ارائه مي كند. اين اصول به طور پيوسته در دنياي واقعي و همچنين در فصل هاي بعدي مشاهده خواهند شد. ما در اين فصل، مدل را تعريف نموده و اهداف مدل ها را مورد بحث قرار مي دهيم. بدين ترتيب، اين فصل زمينه را براي باقيمانده كتاب آماده مي كند.
اطلاعات فني در بخش هاي دوم، سوم و چهارم گرد آمده است. بخش دوم انواع مختلف سيستم هاي جريان ساخت و توليد را تشريح نموده و مدلسازي مي كند. بخش سوم وظايف پشتيباني مشترك در بين تمام سيستم هاي صنعتي جريان مواد، را مورد بحث قرار داده و مدل هايي را نيز ارائه مي كند. بنابراين، بخش هاي دوم و سوم به مدل هايي از اجزاء سيستم هاي ساخت و توليد خواهند پرداخت. بخش چهارم، مدل هايي را معرفي مي كند كه اين مدل ها تمام اجزاء را با هم ادغام نموده و چگونگي عملكرد سيستمي كه در آن تمام اجزاء با هم كار مي كنند را مورد ارزيابي قرار مي دهند. به علاوه بخش چهارم مطالعات موردي را ارائه مي نمايد كه نشان مي دهد چگونه چند مدل به طور مكمل براي كمك به طراحي سيستم توليد عمل ميكنند.
بخش دوم به سيستم هاي جريان مواد اختصاص يافته است. فصل 2 را با متعادل ساختن (بالانس كردن) خطوط مونتاژ آغاز كردهايم. در اين فصل، مقايسه اي از مزاياي خطوط مونتاژ و گروه هاي كوچك غني شده از كار[7] ارائه مي شود. روش هاي ابتكاري COMSOAL و ضريب موقعيت رتبه بندي شده (RPW)[8] و همچنين يك روش شمارش ضمني كارامد براي يافتن تعادل بهينه خطوط معرفي خواهد شد. ما در اين فصل چند موضوع عملي را مورد بحث قرار داده و سرانجام با نگاهي به خطوط مختلط و خطوط غيرهمگام[9] به آن خاتمه خواهيم داد. در فصل 3 اثر از كارافتادگي هاي تصادفي و نيروي مؤثر ذخاير اطمينان معرفي مي شود. مدل زنجيره ماركوف براي خطوط دو مرحله اي با يك ذخيره اطمينان، به كار گرفته شده و با يك مدل تقريبي براي خطوط سه مرحله اي ادامه مي يابد. اخيراً روش هاي پيشرفته كوتاهي، هم براي زمان هاي پردازش احتمالي و هم براي از كارافتادگي هاي احتمالي ارائه شده است كه در خطوط طويل مورد استفاده قرار مي گيرند. موضوع زمان بندي[10] در فصل 4 بررسي مي شود. در اين فصل، نخست اثر راهبردهاي صدور سفارش و اهميت گلوگاه ها عنوان خواهد شد. در ادامه آن نيز چند الگوريتم سنتي براي زمان بندي 1 و 2 دستگاه و همچنين قواعد اولويت بندي سريع[11] براي كارگاه هاي معمولي آورده مي شود. فصل 5 به سيستم هاي توليد انعطاف پذير اختصاص يافته است. در اين فصل، بعد از اين كه اجزاء اصلي سيستم توضيح داده شد، مسايل تصميم گيري سلسله مراتبي در مورد طراحي و عمليات سيستم ها (انتخاب قطعه و بارگذاري) پوشش داده خواهد شد. ما با نيم نگاهي به اين موضوعات كه به سيستم هاي توليد انعطاف پذير مربوط هستند به بحث خاتمه مي دهيم. تكنولوژي گروهي[12] موضوع فصل 6 قرار مي گيرد. مقدمه اين فصل، اصول و فوايد سلول ها را توضيح مي دهد. در ادامه فصل نيز مروري بر طرح هاي كدگذاري آورده شده است. اين فصل يك سري از مدل هاي گروه بندي قطعات و دستگاه ها را معرفي مي كند كه به همان اندازه اي كه اطلاعات بيشتري در آنها جاي داده مي شود، به طور فزاينده اي پيچيده تر مي گردند. تجزيه و تحليل جريان توليد، دسته بندي بر اساس ضرايب تشابه و نظريه گراف نيز مورد بحث قرار مي گيرند. گفتاري هم براي كمك به تخصيص قطعات به دستگاه هاي خاص، جهت پيش پردازش داده ها براي گروه بندي قطعات اختصاص داده شده است. بخش دوم با چيدمان يا جانمايي تجهيزات در فصل 7 خاتمه مي پذيرد. طرحريزي نظام مند چيدمان (SLP)[13] به منظور تشريح مسئله كلي چيدمان يا جانمايي مورد استفاده قرار گرفته است. مدل مسئله تخصيص درجه دوم (QAP)[14] از چيدمان تجهيزات و به دنبال آن رهيافت گراف هاي هموار جهت ايجاد چيدمان هاي بلوكي معرفي شده اند. توليد خودكار (اتوماتيك) چيدمان هاي راهرودار نيز پوشش داده شدهاند. گفتار آخر، به جايابي يك يا چند دستگاه در يك سيستم موجود مربوط مي شود.
بخش سوم، وظايف پشتيباني را تشريح مي كند. فصل 8 به تخصيص كار و تعيين ترتيب عمليات درون يك مركز كاري مي پردازد. در اين فصل، مسئله فروشنده سيار (TSP)[15] و كاربردهايش معرفي شده و چندين مدل نيز براي آماده سازي (تنظيم) مركز كاري و ترتيب بندي كار ارائه گرديده است. فصل 9 سيستم هاي حمل و نقل مواد را پوشش مي دهد. در اين فصل، تجهيزات اصلي و اصول حمل و نقل مواد معرفي و در ادامه، گفتاري به انتخاب تجهيزات اختصاص داده مي شود. سپس نگاهي گذرا به تجزيه و تحليل نقاله ها خواهيم داشت و سرانجام مدل كاملي براي طراحي و اجراي سيستم هاي [16]AGV ارائه ميكنيم. فصل 10 به موضوع ذخيره و بازيابي مواد مي پردازد. در اين فصل، انبارها و كاربرد مناسب آنها مورد بررسي قرار گرفته و سپس جهت دادن به موجودي هاي انبار شرح داده شده است. در ادامه روش هايي براي تخصيص مكان به قطعات يا پالت ها در انبارهاي باز و اختصاصي آورده مي شود. سودمندي طبقات انبار همراه با اهميت اقلام مكمل تبيين شده و فصل را با بحثي از گردآوري سفارشات از انبار خاتمه مي دهيم.
بخش چهارم، آن دسته از روش هاي مدلسازي كه به ارزيابي عملكرد كل سيستم توليد كمك مي كنند را مورد بحث قرار مي دهد. در فصل 11، ما با مدل هاي تحليلي صف بندي شروع مي كنيم كه با مدل هاي تك ايستگاهي آغاز و سپس تا شبكه اي از ايستگاه هاي مرتبط و ذخاير اطمينانشان ادامه مي يابد. در اين فصل هر دوي شبكه هاي باز و بسته پوشش داده مي شوند. مشكلاتي را كه در رابطه با كنار گذاشتن پذيره هاي مدل ها پيش مي آيد، شرح مي دهيم. فصل 12 مدل هاي شبيه سازي را مرور كرده و كاربرد آنها را در سيستم هاي ساخت و توليد به بحث مي گذارد. روش هاي شبيه سازي كه عموماً در تجزيه وتحليل سيستم هاي توليد به كار مي روند، توضيح داده خواهند شد. خروجي هاي مفيد تجزيه و تحليل شبيه سازي معرفي شده و مدل هاي نمونه، مزاياي منحصر بفرد مدل هاي شبيه سازي را روشن مي سازند. فصل 13 نيز مطالعاتي را ارائه مي كند كه نشان مي دهند چگونه چند مدل هر يك به مرحله متفاوتي از فرآيند طراحي يك سيستم توليدي كمك مي كنند.
دامنه وسيع عناويني كه در اين كتاب گنجانده شده است انعطاف پذيري در طراحي برنامه هاي درسي مختلف را امكان پذير مي سازد. به عنوان مثال، فصول 1 تا 3، 5 تا 7 و 9 تا 13 براي درسي كه به كاربرد روش هاي مدلسازي در طراحي و اجراي سيستم هاي ساخت و توليد مي پردازد، كفايت خواهد كرد. گفتارهاي پيشرفته تري كه با علامت “ * ” مشخص شده اند، از دروس كارشناسي حذف مي شوند. يك درس ارزيابي در مديريت عمليات با تأكيد بر پيشرفت هاي اخير در سيستم هاي ساخت و توليد با استفاده از فصول 1 تا 2، 4 تا 7 و 12 تا 13 و نمونه اي از موضوعات فصول 9 تا 11 به دست مي آيد. موضوع جريان مواد در يك واحد توليدي وجه مشترك فصول اين كتاب مي باشد. با وجود اين، فصول 6، 7، 9 و 10 هسته يك درس نوين را براي چيدمان تجهيزات فراهم مي كند. بسته به صلاحديد اساتيد و دانشجويان فصول 2، 3، 5، 8، 11 و 12 مي توانند به برنامه درسي اضافه گردند.
هر چند مطالعه كنندگان، اين كتاب را براي استفاده كردن از آن انتخاب كرده اند، ولي ما اميدواريم قبل از قديمي شدن مطالب آن، از كتاب كمال استفاده را داشته باشند.
رونالد ج. اسكين
چارلز ر. استندريج
[1]. Manufacturing System
[2]. Operation Research
[3]. Simulation
[4]. Discrete Part Manufaturing System
[5]. Cellular Manufacturing
[6]. Flexible Manufacturing System (FMS)
[7]. Job-enriched
[8]. Ranked Positional Weight
[9]. Unpaced
[10]. Scheduling
[11]. Dispatching Rules
[12]. Group Technology (GT)
[13]. Systematic Layout Planning
[14]. Quadratic Assignment Problem
[15]. Traveling Salesman Problem
[16]. Automated Guided Vehicle
این وبلاگ با این هدف ایجاد شد تا آغازی باشد برای معرفی و در دسترس قرار دادن آثاری که میتوان خارج از چارچوبهای دست و پاگیر به دست مخاطب آن رسانید. ابتدا با به اشتراک گذاشتن آثار خود شروع کردم اگر شما هم یاری کنید وبلاگ به سایتی جامع تبدیل خواهد شد. اگر مطالب برایتان مفید بود خواهش میکنم با پرداخت هزینه ای اندک ما را در نشر آثار دیگر کمک کنید