فهرست مطالب
مقدمه
پس از بررسی مفاهیم کلیدی مرتبط با مسئله چیدمان تسهیلات و مدل های کلاسیک و پایه ای آن در مجموعه مقالات قبلی، سیر پیشرفت و تکامل شیوه های مدل سازی و روش های حل مدل های مذکور در گذر زمان در این مقاله با استفاده از جداول مختلفی صورت پدیرفته است. همچنین به جهت اهمیت روش های حل فراابتکاری جزئیات بیشتری از مقالات مربوطه در بخش جداگانه ای مورد بررسی قرار گرفته است. در انتهای مقاله سعی شده است بر اساس نتایج بدست آمده از جداول این مقاله، زمینه هایی برای تحقیقات آتی ارائه گردد.
بررسی تحلیلی مهمترین مقالات در مسئله چیدمان تسهیلات تا سال ۲۰۰۸
جداول ارائه شده به روشنی حوزه هایی که بیشتر مورد توجه بوده است و همچنین حوزه هایی که کمتر بدان پرداخته شده است را روشن می کند. در جداول زیر تقسیم بندی مقالات بر اساس نوع مدل سازی آن ها ارائه شده است. در این جداول اکثر مقالات موجود در این حوزه تا سال ۲۰۰۸ که شامل حدود ۱۳۰ مقاله می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی دقیق این جدول به روشنی تمایل بیشتر به استفاده از QAP را نشان می دهد هر چند که دیگر روش ها نیز همچنان مورد توجه هستند.
ردیف | سال | نویسندگان | روش مدل سازی | توضیحات تکمیلی روش حل | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
QAP | GT | MIP | سایر | ||||
1 | 1982 | Murtagh et al. | X | X | |||
2 | 1982 | Dutta & Sahu | X | X | |||
3 | 1983 | Foulds | X | X | Graph theory | ||
4 | 1983 | Kirkpatrick et al. | X | Simulated annealing | |||
5 | 1984 | Burkard & Rendl | X | Simulated annealing | |||
6 | 1985 | Herroelen & Vangils | X | Flow dominance theory | |||
7 | 1985 | Fortenberry & Fox | X | Pair-wise exchange | |||
8 | 1985 | Hammouche & Webster | Graph theory (theoritical approach) | ||||
9 | 1985 | Foulds & Giffin | X | X | Graph theory | ||
10 | 1985 | Green & Al_Hakim | X | X | |||
11 | 1986 | Rosenblatt | X | Dynamic programming | |||
12 | 1986 | Kaku & Thomson | X | Simulated annealing | |||
13 | 1986 | Hassan et al. | X | X | Construction | ||
14 | 1986 | Foulds et al. | X | X | Graph theory | ||
15 | 1987 | Urban | X | X | |||
16 | 1987 | Wilhelm & Ward | X | Simulated annealing | |||
17 | 1987 | Grobelny | X | Fuzzy approach | |||
18 | 1987 | Evans et al. | X | Fuzzy set theory | |||
19 | 1987 | Rosenblatt & Lee | X | X | |||
20 | 1987 | Jacobs | X | X | Graph theory | ||
21 | 1987 | Montreuil et al. | X | Graph theory | |||
22 | 1987 | Hassan & Hogg | X | Graph theory | |||
23 | 1988 | Grobelny | X | Fuzzy approach | |||
24 | 1988 | Kaku et al. | X | X | |||
25 | 1988 | Kumar et al. | Expert system, pattern recognition | ||||
26 | 1988 | Heragu & Kusiak | X | X | |||
27 | 1988 | Smith & Macleod | X | L. R. and B & B | |||
28 | 1989 | Malakooti&Tsurushima | X | Expert system, rule based | |||
29 | 1989 | Malakooti | |||||
30 | 1990 | Heragu & Kusiak | X | Knowledge approach | |||
31 | 1990 | Abdou & Dutta | Expert system | ||||
32 | 1990 | Houshyar & McGinis | X | X | Cut approach | ||
33 | 1990 | Connolly | X | Simulated annealing | |||
34 | 1991 | Al-Hakim | X | Graph theory | |||
35 | 1991 | Hassan & Hogg | X | X | Graph theory | ||
36 | 1991 | Logendran | X | X | |||
37 | 1991 | Heragu & Kusiak | X | X | Unconstrained opt. | ||
38 | 1991 | Kaku et al. | X | X | |||
39 | 1991 | Raoot & Rakshit | X | Fuzzy based | |||
40 | 1991 | Burkard et al. | X | QAP LIB | |||
41 | 1992 | Camp et al. | X | X | Penalty function | ||
42 | 1992 | Tam | X | Simulated annealing | |||
43 | 1992 | Tam | X | Genetic algorithm | |||
44 | 1992 | Heragu & Alfa | X | Simulated annealing | |||
45 | 1992 | Kouvelis et al. | X | Simulated annealing | |||
46 | 1992 | Jajodia et al. | X | Simulated annealing | |||
47 | 1992 | Leung | X | X | Graph theory | ||
48 | 1992 | Kaku & Rachamadya | X | X | |||
49 | 1992 | Rosenblatt & Golany | X | X | |||
50 | 1992 | Goetschalckx | X | X | X | Graph theory | |
51 | 1992 | Harmonosky & Tothero | X | X | Pairwise, construction | ||
52 | 1992 | Askin & Mitwasi | X | X | |||
53 | 1992 | Balakrishnan et al. | X | X | |||
54 | 1992 | Al-Hakim | X | Grapht theory | |||
55 | 1993 | Lacksonan & Enscore | X | B & B, cutting plane, D.P. | |||
56 | 1993 | White | X | Branch and bound; convex programming | |||
57 | 1993 | Yaman et al. | X | X | |||
58 | 1993 | Das | X | X | |||
59 | 1993 | Urban | X | X | |||
60 | 1993 | Montreuil et al. | X | X | Graph theory, LP | ||
61 | 1993 | Laursen | X | Simulated annealing | |||
62 | 1993 | Shang | X | Simulated Annealing & AHP | |||
63 | 1994 | Raoot & Rakshit | X | Fuzzy based | |||
64 | 1994 | Bozer et al. | X | ||||
65 | 1994 | Boswell | X | X | Graph theory based | ||
66 | 1994 | Sirinaovakul | X | Knowledge based expert | |||
67 | 1994 | Langevin et al. | X | X | |||
68 | 1994 | Trethway & Footle | X | ||||
69 | 1995 | Souilah | X | Simulated annealing | |||
70 | 1995 | Banerjee & Zhou | X | Genetic search | |||
71 | 1995 | Tate & Smith | X | X | X | Genetic Algorithm | |
72 | 1996 | Peng et al. | X | Simulated annealing | |||
73 | 1996 | Meller & Bozer | X | Simulated annealing | |||
74 | 1996 | White | X | Lagrangian relaxation | |||
75 | 1996 | Badiru & Arif | X | Fuzzy theory | |||
76 | 1996 | Chiang & Kouvelis | X | Tabu Search | |||
77 | 1997 | Watson & Giffin | X | Vertex splitting algo. | |||
78 | 1997 | Meller | X | X | |||
79 | 1997 | Lacksonan | X | X | Branch & bound | ||
80 | 1997 | Bozer & Meller | X | ||||
81 | 1998 | Sarker et al. | X | X | |||
82 | 1998 | Zetu et al. | Virtual reality(Theoritical approach) | ||||
83 | 1998 | Urban | X | Dynammic programming | |||
84 | 1998 | Kochhar & Heragu | X | X | Extension of Genetic Algorithm | ||
85 | 1998 | Islier | Genetic Algorithm | ||||
86 | 1998 | Rajshekaran et al. | X | X | Genetic Algorithm | ||
87 | 1998 | Mak et al. | X | Genetic Algorithm | |||
88 | 1999 | Mckendall et al. | X | X | Genetic Algorithm nested approach | ||
89 | 1999 | Kochhar & Heragu | X | Genetic Algorithm | |||
90 | 1999 | Gau & Meller | X | X | Genetic Algorithm | ||
91 | 1999 | Chan & Sha | X | X | |||
92 | 1999 | Smith & Helm | X | Virtual reality (Theoritical approach) | |||
93 | 1999 | Dweiri | X | Fuzzy based | |||
94 | 2000 | Helm & Hadley | X | X | Tabu-search based | ||
95 | 2000 | Kim & Kim | X | X | |||
96 | 2000 | Al-Hakim | Genetic Algorithm | ||||
97 | 2000 | Ahuja | X | Genetic algorithm | |||
98 | 2000 | Azadivar & Wang | X | Simulated annealing | |||
99 | 2001 | Baykasoglu & Gindy | X | Simulated annealing | |||
100 | 2001 | Barbosa-Povoa et al. | X | X | |||
101 | 2001 | Al-Hakim | Maximally planer graph | ||||
102 | 2002 | Knowles & Corne | X | Multi-obj. approach | |||
103 | 2002 | Wang & Sarker | X | X | |||
104 | 2002 | Chan, Chan & Ip | X | X | |||
105 | 2002 | Wu & Appleton | X | Genetic Algorithm | |||
106 | 2003 | Misevicius | X | Simulated annealing | |||
107 | 2003 | Balakrishnan et al. | X | X | SA & Genetic Algorithm | ||
108 | 2003 | Lee, Han & Roh | X | GA, Dijkstra algorithm | |||
109 | 2003 | Diponegoro & Sarker | X | X | |||
110 | 2003 | Castillo & Peters | X | X | Extended distance based |
(ادامه جدول)
ردیف | سال | نویسندگان | روش مدل سازی | توضیحات تکمیلی روش حل | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
QAP | GT | MIP | سایر | ||||
111 | 2004 | M. Adel El-Baz | X | Genetic Algorithm | |||
112 | 2004 | Solimanpur et al | X | X | AA | ||
113 | 2004 | Ficko et al | X | Genetic Algorithm | |||
114 | 2005 | Ming-Jaan Wang et al | X | X | Genetic Algorithm | ||
115 | 2005 | Solimanpur et al | X | X | Genetic Algorithm | ||
116 | 2005 | Kyu-Yeul Lee et al | X | Genetic Algorithm | |||
117 | 2005 | Thomas Dunker et al | X | Dynamic Programming - Genetic Algorithm | |||
118 | 2005 | Deb & Bhattacharyya | X | Fuzzy | |||
119 | 2005 | Yang et al | X | SA | |||
120 | 2006 | Christian Hicks | X | Genetic Algorithm | |||
121 | 2006 | Aiello et al | X | Multi Obj. – GA | |||
122 | 2006 | Baykasoglu et al | X | AA | |||
123 | 2006 | Cheng Yeh | X | SA | |||
124 | 2006 | McKendall et al | X | SA & AA | |||
125 | 2006 | Ertay et al | X | AHP & Fuzzy | |||
126 | 2006 | McKendall et al | X | SA | |||
127 | 2006 | Chiang et al | X | QAP – Combination optimization | |||
128 | 2007 | Hani et al | X | AA | |||
129 | 2008 | Socha & Dorigo | X | Continuous formulation – AA | |||
130 | 2008 | Ramkumar et al | X | GA |
بررسی تحلیلی روش های حل فراابتکاری در حل مسئله چیدمان تسهیلات
به دلیل اهمیت روش های حل فراابتکاری و اقبال عمومی برای حل مسائل بهینه سازی بزرگ به کمک این روش ها در جدول زیر به بررسی ۷۹ مقاله ارائه شده در ادبیات پرداخته ایم. با نگاهی کلی به جدول فوق استفاده بیشتر از روش های SA و GA در حل مسائل به روشنی به چشم می خورد. همچنین در سال های انتهایی تعداد مقالاتی که از الگوریتم AA برای حل مسائل بهینه سازی استفاده کرده اند به طور چشمگیری افزایش یافته است. اما همچنان تعداد مقالاتی که از الگوریتم TS برای حل استفاده کرده اند در مقایسه با دیگر روش ها کمتر می باشد.
ردیف | سال | نویسندگان | روش حل | توضیحات تکمیلی روش حل | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AA | GA | SA | TS | سایر | ||||
1 | 1983 | Kirkpatrick et al. | X | |||||
2 | 1984 | Burkard & Rendl | X | |||||
3 | 1985 | Fortenberry & Fox | X | Pair-wise exchange | ||||
4 | 1986 | Rosenblatt | X | Dynamic programming | ||||
5 | 1986 | Kaku & Thomson | X | |||||
6 | 1987 | Wilhelm & Ward | X | |||||
7 | 1987 | Grobelny | X | Fuzzy approach | ||||
8 | 1987 | Evans et al. | X | Fuzzy set theory | ||||
9 | 1988 | Kumar et al. | X | Expert system, pattern recognitio | ||||
10 | 1988 | Smith & Macleod | X | L. R. & B & B | ||||
11 | 1989 | Malakooti &Tsurushima | X | Expert system, rule based | ||||
12 | 1990 | Heragu & Kusiak | X | Knowledge approach | ||||
13 | 1990 | Abdou & Dutta | X | Expert system | ||||
14 | 1990 | Houshyar & McGinis | X | Cut approach | ||||
15 | 1990 | Connolly | X | |||||
16 | 1992 | Tam | X | |||||
17 | 1992 | Tam | X | |||||
18 | 1992 | Heragu & Alfa | X | |||||
19 | 1992 | Kouvelis et al. | X | |||||
20 | 1992 | Jajodia et al. | X | |||||
21 | 1993 | Lacksonan &Enscore | X | B & B, cutting plane, D.P. | ||||
22 | 1993 | White | X | Branch & bound; convex | ||||
23 | 1993 | Laursen | X | |||||
24 | 1993 | Shang | X | X | SA & AHP | |||
25 | 1994 | Raoot & Rakshit | X | Fuzzy based | ||||
26 | 1994 | Sirinaovakul | X | Knowledge based expert | ||||
27 | 1995 | Souilah | X | |||||
28 | 1995 | Banerjee & Zhou | X | |||||
29 | 1995 | Tate & Smith | X | |||||
30 | 1996 | Peng et al. | X | |||||
31 | 1996 | Meller & Bozer | X | |||||
32 | 1996 | White | X | Lagrangian relaxation | ||||
33 | 1996 | Badiru & Arif | X | Fuzzy theory | ||||
34 | 1996 | Chiang & Kouvelis | X | Tabu Search | ||||
35 | 1997 | Lacksonan | X | Branch & bound | ||||
36 | 1998 | Zetu et al. | X | Virtual reality(Theoritical approach) | ||||
37 | 1998 | Urban | X | Dynammic programming | ||||
38 | 1998 | Kochhar & Heragu | X | Extension of GA | ||||
39 | 1998 | Islier | X | |||||
40 | 1998 | Rajshekaran et al. | X | |||||
41 | 1998 | Mak et al. | X | |||||
42 | 1999 | Mckendall et al. | X | |||||
43 | 1999 | Kochhar & Heragu | X | |||||
44 | 1999 | Gau & Meller | X | |||||
45 | 1999 | Smith & Helm | X | Virtual reality (Theoritical approach) | ||||
46 | 1999 | Dweiri | X | Fuzzy based | ||||
47 | 2000 | Helm & Hadley | X | X | ||||
48 | 2000 | Al-Hakim | X | |||||
49 | 2000 | Ahuja | X | |||||
50 | 2000 | Azadivar & Wang | X | |||||
51 | 2001 | Baykasoglu & Gindy | X | |||||
52 | 2001 | Al-Hakim | X | Maximally planer graph | ||||
53 | 2002 | Knowles & Corne | X | Multi-obj. approach | ||||
54 | 2002 | Wu & Appleton | X | |||||
55 | 2003 | Misevicius | X | |||||
56 | 2003 | Balakrishnan et al. | X | X | SA & GA | |||
57 | 2003 | Lee, Han & Roh | X | GA, Dijkstra algorithm | ||||
58 | 2003 | Castillo & Peters | X | Extended distance based | ||||
59 | 2004 | M. Adel El-Baz | X | |||||
60 | 2004 | Solimanpur et al | X | |||||
61 | 2004 | Ficko et al | X | |||||
62 | 2005 | Ming-Jaan Wang et al | X | |||||
63 | 2005 | Solimanpur et al | X | |||||
64 | 2005 | Kyu-Yeul Lee et al | X | |||||
65 | 2005 | Thomas Dunker et al | X | |||||
66 | 2005 | Deb & Bhattacharyya | X | Fuzzy | ||||
67 | 2005 | Yang et al | X | |||||
68 | 2006 | Christian Hicks | X | |||||
69 | 2006 | Aiello et al | X | |||||
70 | 2006 | Baykasoglu et al | X | |||||
71 | 2006 | Cheng Yeh | X | |||||
72 | 2006 | McKendall et al | X | X | SA & AA | |||
73 | 2006 | Ertay et al | X | AHP | ||||
74 | 2006 | McKendall et al | X | SA | ||||
75 | 2006 | Chiang et al | X | QAP – Combination optimization | ||||
76 | 2007 | Hani et al | X | AA | ||||
77 | 2008 | Socha & Dorigo | X | AA | ||||
78 | 2008 | Ramkumar et al | X | GA |
معرفی زمینه ها و موضوعاتی برای توسعه مسئله چیدمان تسهیلات
با توجه به گستردگی حوزه مورد مطالعه موارد بسیاری برای مطالعات آتی قابل ذکر هستند از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دخیل کردن محدودیت ها و فاکتورهای موجود در دنیای واقعی مانند محدودیت در بودجه، ارزش زمانی پول و تمایل به حفظ وضعیت موجود در مدل.
- ارائه روشی کارا برای حل مسائل بسیار بزرگ (به طور مثال ۱۵۰ دپارتمان) که کمبود چنین روشی در ادبیات موضوع به چشم می خورد. به عنوان مثال حل مسایل چیدمان با سایز بزرگ به روش مدل برنامه ریزی ریاضی با استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری (Solimanpour&Jafari,2008).
- بهبود روش های حل موجود که همچنان افقی گسترده در ادبیات موضوع می باشد. مانند توسعه حل مدل های ابتکاری برای چیدمان متعامد (Ignacioi et al,2004).
- ترکیب روش های فوق و ارائه الگوریتم های بهبود یافته.
- تنظیم پارامترهای الگوریتم برای دستیابی به زمان اجرای کمتر و مقدار تابع هدف بهتر.
- در نظر گرفتن هزینه متغیر برای مسایل چیدمان تسهیل که بر اساس مقدار تولید تغییر می کند.
- در نظر گرفتن چند وسیله حمل و نقل که نوع آن ها بر اساس میزان تولید تعیین می شود.
- در نظر گرفتن چیدمان چند طبقه در تولید سلولی و استفاده از وسایل حمل و نقل عمودی.
- در نظر گرفتن چیدمان پویا در تولید سلولی.
- در نظر گرفتن محدودیت وجود ستون و یا راهرو در چیدمان سلولی (Min et al,2008).
- استفاده از مدل های تصمیم گیری چند شاخصه برای حل مسایل چیدمان سلولی و استفاده از پارامترهایی که می توانند برای تعیین کردن وزن عملیات مورد استفاده قرار گیرند (Ahi et al.,2009).
- بررسی مسائل چیدمان با سایز بزرگ به روش مدل برنامه ریزی ریاضی با در نظر گرفتن جریان بین سلول ها (Wang et al.,2005).
- طراحی چیدمان داخل سلول و بین سلولی با در نظر گرفتن افق برنامه ریزی چند پریودی.
- در نظر گرفتن درجه نزدیکی ارتباطات، نامحدود بودن مکان یابی در چیدمان سلولی (Tavakkoli-Moghaddam et al.,2007).
- استفاده از درخت جایگشت در حل مسایل چیدمان عمومی Xie&Sahinidis,2007).
- استفاده از بُعد سوم برای طراحی چیدمان کارخانه، در نظر گرفتن جنبه های غیر واقعی رویکردهای استاتیک و نیز استفاده از رویکردهای پویا، استفاده از متدهای فازی در حالت عدم قطعیت، طراحی کارگاه هایی با در نظر گرفتن چند مجهول به طور همزمان (Amine et al., 2007).
- در نظر گرفتن طرح چیدمان U شکل با محدودیت هایی همچون زمان سفر اپراتور، مکان یابی حوزه تعمیراتی، محدودیت های حمل و نقل و ایستگاه های موازی که در بهره وری اپراتور موثر هستند (Aase et al.,2004).
بازدیدها: 77