Periyodik makine kullanılabilirlik kısıtı olan tek makine bakım problemi için yapay arı koloni algoritması

Abstract

Çizelgeleme problemlerinde, genellikle makinelerin her zaman müsait olduğu varsayılır ve bakım ile kurulum zamanları çoğunlukla göz ardı edilir. Ancak gerçek hayat problemlerinde bu varsayım geçerli değildir. Aslında bir üretim sisteminde, makineler genellikle periyodik olarak kullanılabilir veya kullanılabilir olmayan durumdadır. Makine kullanılabilirliği literatürde makine bakım olarak belirtilmektedir, çünkü genellikle bu kullanılabilirlik sürelerinin bakım faaliyetlerini gerçekleştirmek için kullanıldığı varsayılmaktadır. Bu çalışmada periyodik makine kullanılabilirlik kısıtı olan tek makine periyodik bakım problemi incelenmiştir. Bu çalışmanın ele alınmasının başka bir sebebi de, vardiya/mesai süresi içinde imalat operasyonlarını tamamlanması gerekli görülmüştür. Bundan dolayı tek makine çizelgeleme problemini, periyodik makinenin kullanılabilirliğine uygun bir tamamlama zamanı (makespan) bulmayı amaç edinilmiştir. Verilen problemin, polinomiyel olmayan zor problemler (NP-Zor) olması nedeniyle yaklaşık sonuçlar veren farklı birkaç sezgisel verilmiştir. Ayrıca, daha önceki çalışmalarda bu problem klasik kutulama problemine (bin packing) benzetilerek sonuçlar alınmıştır. Bu çalışmada periyodik makine kullanılabilirlik kısıtı olan tek makine periyodik bakım problemi, Yapay Arı Kolonisi (YAK) algoritması kullanılarak çözülmüştür. Sonuçlar literatürdeki çalışmalarla kıyaslanmıştır. YAK algoritmasının küçük problemlerde iyi fakat büyük problemlerde ise etkili sonuçlar vermediği görülmüştür. Bunun için literatürde yer alan yeni en iyi sığdır (NEW_BF) sezgiseli, YAK algoritmasına dahil edilerek bir İyileştirilmiş YAK (İYAK) algoritması önerilmiştir. Önerilen bu algoritma bütün problem boyutları için iyi sonuçlar vermiştir. İYAK algoritmasının sonuçları NEW_BF ile karşılaştırılarak etkinliği kanıtlanmıştır.

In scheduling problems, machines are often assumed to be available at all times, and maintenance and setup times are often ignored. However, this assumption is invalid for real-life problems. In fact, in a production system, machines are often either periodically available or unavailable. Machine availability is referred to in the literature as machine maintenance because it is generally assumed that these availability periods are used to perform maintenance activities. In this study, the single machine periodic maintenance problem, which has periodic machine availability constraints, is investigated. Another reason for considering this research is the requirement to complete the manufacturing operations within the shift/working hours. Therefore, in the single machine scheduling problem, it is aimed to find a completion time suitable for the availability of the periodic machine. Since this problem is NP-hard, approximate results are obtained using different heuristic algorithms. Additionally, in previous studies, this problem was compared to the classical packaging problem (bin packing), and results were obtained. In this study, the single machine periodic maintenance problem with periodic machine availability constraint is solved using Artificial Bee Colony (ABC) algorithm and the results are compared with previous studies. It has been seen that the ABC algorithm does not give good results in large problems, but is effective in small problems. For this, a New Best Fit (NEW_BF) heuristic in the literature was included in the ABC algorithm and a improved ABC algorithm was proposed. The proposed algorithm gave good results for all problem sizes. The results of the improved ABC algorithm were compared with the NEW-BF and its effectiveness was proven.