مسئله چیدمان پویای تسهیلات: معرفی ۲ (بخش دوم)

مقدمه

همانطور که در مقالات قبلی عنوان شد مساله چیدمان پویای تسهیلات یا Dynamic Facility Layout Problem که به اختصار با DFLP نشان داده می شود در حقیقت توسعه یافته مدل چیدمان ایستای تسهیلات می باشد با این فرض که جریان حمل و نقل بین بخش ها در دوره های مختلف افق برنامه ریزی مدام در حال تغییر است. از طرفی با توجه به این موضوع که در هر دوره تغییرات خاصی در چیدمان بین بخش ها وجود خواهد داشت که متناسب با جریان پیش بینی شده بین آن ها است، هزینه مربوط به این تغییر چیدمان نیز  باید لحاظ گردد. اهمیت پرداختن به مسائل چیدمان پویا از آن جا معلوم می شود که بدانید سالانه میلیارد ها دلار صرف تعیین نوع چیدمان و یا تغییر چیدمان، متناسب با نیازمندی های صنایع مختلف هزینه می شود. ۲۰ تا ۵۰ درصد از کل هزینه های تولید در یک کارخانه تولیدی مربوط به هزینه های حمل و نقل می باشد.این امر سبب شده است که در صورت عدم بهینگیِ چیدمان دپارتمان های مبالغ هنگفتی صرف حمل و نقل مواد و در نتیجه افزایش قیمت تمام شده محصول گردد.

چیدمان پویا در مقابل چیدمان ایستا

پیش از کاربرد رویکرد پویا در بررسی مسائل چیدمان، این مسائل عموما با رویکرد ایستا مورد بررسی قرار می گرفتند. در مسائل چیدمان ایستای تسهیلات یا Static Facility Layout Problem  که به اختصار با SFLP نشان داده می شود، عموما جریان مواد بین هر جفت از دپارتمان ها و همچنین هزینه جریان مواد به ازای واحد فاصله مشخص است. هدف این مسائل قرار دادن دپارتمان ها به گونه ای است که مجموع هزینه های جریان مواد میان دپارتمان ها در چیدمان حداقل شود. در این رویکرد فرض بر این بود که جریان مواد میان دپارتمان ها در طی افق برنامه ریزی ثابت است. مسلما در نظر گرفتن چنین فرضی در طراحی چیدمان موجب بروز مشکلاتی می شود. بازارهای امروزی دائما در حال تغییر هستند و توانمندی و رقابت در چنین بازارهایی نیازمند انطباق سریع و در نظر گرفتن تغییرات بازار در طول افق برنامه ریزی است.

با بروز چنین مشکلات و نواقصی در رویکرد ایستا تغییر نگرش و حرکت به سمت رویکردی جدید در طراحی چیدمان ها ضروری به نظر می رسید. این رویکرد جدید در بررسی چیدمان ها رویکرد پویا یا دینامیک بود. رویکرد پویا ناکارمدی موجود در رویکرد ایستا را تصحیح می کرد. در این رویکرد افق زمانی تولید به چندین دوره زمانی کوچکتر که ممکن است هفته، ماه و یا سال باشند تقسیم می شود. برای هر دوره زمانی اطلاعات مربوط به جریان مواد که تخمین زده شده اند ثابت باقی می مانند. طرح چیدمان نهایی برای مسئله چیدمان پویا شامل یک مجموعه از چیدمان ها است که هر کدام مربوط به یک دوره زمانی هستند.

شکل زیر را می توان به عنوان مثالی برای مسئله چیدمان پویای دپارتمان ها در نظر گرفت. این شکل یک چیدمان با شش دپارتمان هم اندازه که در هر دوره زمانی از افق زمانی تولید مرتب شده اند را نشان می دهد. در رویکرد پویا هدف تعیین یک چیدمان برای هر دوره زمانی است به گونه ایی که مجموع هزینه های حمل و نقل مواد و هزینه های تغییر چیدمان برای تمامی دوره ها حداقل شود.

جریان مواد در مسائل چیدمان تسهیلات

هر یک از مسائل چیدمان ایستا و پویا را می توان از نظر جریان به دو دسته مسائل با جریان قطعی (Deterministic Flow) و مسائل با جریان غیرقطعی یا احتمالی (Stochastic Flow) تقسیم کرد. بیشتر تحقیقات صورت گرفته عموما جریان را به صورت قطعی در نظر گرفته اند اما در پاره ای از تحقیقات برای نزدیکی به دنیای واقعی میزان جریان بین دپارتمان ها را به صورت احتمالی در نظر گرفته اند. جریان های قطعی عموما ثابت هستند و در طول دوره برنامه ریزی این جریان ها به صورت مشخص و معین هستند. اما وقتی حجم جریان در طول افق برنامه ریزی را نتوان با قطعیت تعیین کرد عموما آن ها را با متغیر های تصادفی نشان می دهند و رفتار جریان را با توزیع های احتمال نشان می دهند. شکل زیر تقسیم بندی مسائل چیدمان را از دیدگاه انواع جریان های نشان می دهد.

با توجه به مسائل بیان شده در مورد مسائل DFLP ضرورت بررسی پیشرفت های صورت گرفته در این حوزه و بررسی مقالات گوناگون ارائه شده ضروری به نظر می  رسد. چنین مطالعه ای در سال ۱۹۹۸ توسط Balakrishnan و Cheng صورت پذیرفته است. از آن جایی که از آن سال مطالعه ای این چنینی بر روی مقالات جدیدی که در این حوزه ارائه شده است، صورت نگرفته است، لذا در این مجموعه مقالات تلاش خواهد شد تا با مطالعه تحقیقات مرتبط، زمینه های تحقیقاتی جذاب مسئله چیدمان پویای تسهیلات را ارائه نماییم. در مقالات بعدی اهمیت مسئله چیدمان پویای تسهیلات مورد بررسی قرار گرفته و سپس فرمول ریاضی این مسئله ارائه خواهد شد. پس از آن به بررسی مسائل DFLP با اندازه دپارتمان یکسان در دو حالت جریان مواد قطعی و جریان مواد احتمالی پرداخته و روش های حل گوناگون ارائه شده را برای این نوع از مسائل در مقالات گوناگون مورد بررسی قرار می دهیم. در ادامه مسائل DFLP با اندازه دپارتمان متفاوت بررسی می شوند و در نهایت  به نتیجه گیری و ارائه پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی می پردازیم.

دامنه شمول این مجموعه مقالات

در برخی از تحقیقات که اخیرا در حوزه DFLP صورت گرفته است به مسائل پیشرفته تری در حوزه چیدمان مثلا سیستم های تولید انعطاف پذیر (‌‌‌Flexible Manufacture)، سیستم های تولید سلولی (Cellular Manufacture) یا تکنولوژی گروهی (‌Group Technology) برخورد می کنیم. در این مسائل عمدتا به طراحی چیدمان با رویکرد برنامه ریزی چند دوره ای می پردازند. در این مجموعه چنین تحقیقاتی مورد مطالعه قرار نخواهند گرفت. دامنه مطالعات این مجموعه مقالات مسائل با چیدمان بلوکه ای (Block Layouts) می باشد. البته نکته  دیگری که در مورد این مجموعه باید مورد توجه قرار گیرد این است که مقالات ارائه شده در حوزه DFLP با در نظر گرفتن اندازه دپارتمان  ها به عنوان یک پارامتر مهم به دو قسمت مسائل DFLP با اندازه دپارتمان های یکسان و مسائلDFLP با اندازه دپارتمان متفاوت تقسیم می شوند. بیشتر مقالات ارائه شده برای ساده سازی، مسائلDFLP را با فرض برابری دپارتمان ها مورد بررسی قرار داده اند. در این مجموعه بخش عمده ای از تحقیقات بررسی شده به این موضوع اختصاص داشته اند.