A Cost-Driven Mathematical Model and Heuristic Approach for Parallel Assembly Lines with Heterogeneous Workforce

Abstract

With the developing technologies, it has become possible for people, machines and robotsto work collaboratively in production environments. In particular, the collaborative working model hascreated an opportunity to evaluate the concept of Industry 4.0 which is the popular title of recent yearsand assembly line problem structures under the same roof. In this study, as a part of this development, amathematical model which combines parallel assembly line problems and human and robot collaborativeworkforce which is an important parameter of Industry 4.0 philosophy is proposed. The mathematicalmodel was tested for new data sets derived from existing data sets in the parallel assembly lines literatureand the results were analyzed. Then, the same data sets were solved with a different method calledRandom Search Method and the results were compared and analyzed. Since there are very few studieswith heterogeneous workforce in Parallel Assembly Line Balancing Problems (PMHDP), it is thought thatthis study will provide a new perspective for the assembly lines which are thought to be established underthe concept of industry 4.0.

Gelişen teknolojiler ile son dönemde insan, makine ve robotların üretim ortamlarında işbirlikçişekilde çalışabilmeleri mümkün hale gelmiştir. Özellikle işbirlikçi çalışma modeli, son yılların popülerbaşlığı olan Endüstri 4.0 kavramı ile montaj hattı problem yapılarını aynı çatı altında değerlendirmefırsatını doğurmuştur. Bu çalışmada, bu gelişimin bir parçası olarak literatürde de önemli bir yeri olanparalel montaj hatları problemleri ve Endüstri 4.0 felsefesinin önemli bir parametresi olan insan ve robotişbirlikçi işgücünü biraraya getiren bir matematiksel model önerilmiştir. Matematiksel model, paralelmontaj hatları literatüründe bulunan mevcut veri setlerinden türetilen yeni veri setleri için denenmiş vesonuçlar analiz edilmiştir. Ardından aynı veri setleri farklı bir çözüm metodu olan Rassal Arama Metodu(RAM) ile çözülmüş ve sonuçlar karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Literatürde Paralel Montaj HattıDengeleme Problemlerinde (PMHDP) heterojen yapıda işgücüne sahip olan çok az sayıda çalışmayarastlandığından, yapılan çalışmanın literatüre ve endüstri 4.0 kavramı altında kurulması düşünülenmontaj hatları için yeni bir bakış açısı sağlayacağı düşünülmektedir.