مسئله چیدمان پویای تسهیلات: اهمیت مسئله (بخش سوم)

مقدمه

در شرایط واقعی، در صورتی که جریان حمل و نقل بین بخش ها برای مدت زمان زیادی تغییر نکند، مسائل چیدمان ایستا می تواند جوابگوی نیاز ما باشد. اما با توجه به این موضوع که امروزه اغلب محیط های کاری دائما در حال تغییر هستند بررسی چیدمان پویا ضروری به نظر می رسند. تغییر در چیدمان در نتیجه تغییر در جریان مواد در دوره  های مختلف تولیدی است. عموما تغییر در جریان می تواند در نتیجه یکی از عوامل زیر باشد:

• تغییر در در طراحی محصول موجود
• حذف یک محصول از خط تولید
• معرفی یک محصول جدید
• تغییر در مکان تجهیزات فعلی
• کوتاه تر کردن دوره عمر محصول
• تغییر در میزان تولید محصول و یا برنامه زمانبندی تولید آن

تغییرات در چیدمان اجتناب ناپذیر است

بر اساس تحقیقات صورت گرفته توسط Page در سال ۱۹۹۱ به طور متوسط ۴۰% فروش واحدهای تولیدی را کالاهای تولیدی جدید و کالاهایی که اخیرا به بازار معرفی شده اند تشکیل می دهند. بر این اساس هرگونه تغییری در ترکیب محصولات می تواند منجر به تغییر در حجم جریان و به تبع آن تغییر در چیدمان واحد تولیدی گردد. Gupta و Seifoddini در سال ۱۹۹۰ بر اساس تحقیقاتی به این نتیجه رسیدند که یک سوم کارخانجات امریکا هر دو سال یک بار چیدمان تسهیلات تولیدی خود را تغییر می دهند (Balakrishnan&Cheng,1998).

رویکردهای کلان در طراحی چیدمان پویای تسهیلات

رویکرد افق برنامه ریزی کوتاه مدت

استفاده از رویکرد ایستا در محیط های تولیدی پویا ممکن است امکان پذیر باشد اما مسلماً استفاده از چنین رویکردی سودی برای واحد تولیدی در بر ندارد. برای برطرف کردن ناکارآمدی رویکرد ایستا در چیدمان تسهیلات یک روش استفاده از افق های برنامه ریزی کوتاه مدت به گونه ای است که در طی دوره برنامه ریزی شده حجم جریان مواد ثابت است. اشکال این روش در این است که اگر بعد از دوره برنامه ریزی شده جریان مواد میان دپارتمان ها تغییر کند چیدمان برنامه ریزی شده برای برقراری کارایی مدنظر ممکن است دستخوش تغییر شود. تغییر چیدمان دپارتمان ها بدون برنامه ریزی قبلی اغلب ممکن است موجب اختلال در عملیات تولیدی و هزینه مازاد به علت تغییر چیدمان دپارتمان ها شود.

رویکرد افق برنامه ریزی بلند مدت

روش دیگر استفاده از یک رویکرد برنامه ریزی با افق بلند مدت و نادیده گرفتن تغییر جریان مواد میان دپارتمان ها در دوره های زمانی کوتاه مدت و در نظر گرفتن یک جریان کل به عنوان جریان مواد میان دپارتمان ها است. جریان کل در طی دوره برنامه ریزی می تواند با جمع کردن جریان مواد در هر دوره زمانی حاصل شود. در این حالت هزینه تغییر چیدمان نخواهیم داشت. چنین روشی در دراز مدت منجر به ناکارامدی چیدمان می گردد.

رویکرد پویا

استفاده از رویکرد پویا در مواجهه با مسائل مکانیابی این ناکارآمدی ها را با ایجاد یک تعادل میان حمل و نقل مواد و هزینه تغییر چیدمان و برنامه ریزی برای چیدمان دوباره تسهیلات در آینده جبران می کند. با وجود اینکه تحلیل پویای چیدمان در مواجهه با اغلب مسائل کاربرد دارد، اما زمانی که هزینه تغییر چیدمان قابل چشم پوشی باشد استفاده از این رویکرد در طراحی چیدمان غیر ضروری به نظر می رسد؛ چرا که در این حالت چیدمان می تواند بدون برنامه ریزی قبلی و بر اساس میزان تغیرات تقاضا در هر زمان از افق زمانی تولید به آسانی دوباره طراحی شود. همچنین در صورتی که هزینه تغییر چیدمان تجهیزات بسیار زیاد باشد (مثلا در حالتی که ما با ماشین آلات سنگین روبرو هستیم) ممکن است مجبور شویم در این حالت یک چیدمان را برای کل دوره تولید مورد استفاده قرار دهیم. در این مورد نیز تحلیل پویا برای مسائل چیدمان مورد استفاده قرار نمی گیرند.

پیچیدگی مسئله چیدمان پویای تسهیلات

 مسئله چیدمان پویای تسهیلات جز مسائل NP-hard می باشد (Balakrishnan et al.,2003). در صورتی n دپارتمان و t دوره برنامه ریزی داشته باشیم، تعداد چیدمان هایی که برای رسیدن به جواب بهینه می بایست بررسی گردند !n به توان t می باشد. که !n  تعداد کل ترکیبات چیدمان در هر دوره می باشد. به عنوان مثال برای یک مسئله با ابعاد نسبتاً کوچک n=5 و t=6 تعداد کل نقاط فضای جواب ۱٫۹۳×۱۰^۱۴ خواهد بود. بنابراین عملاً یافتن جواب بهینه برای مسائل با ابعاد بزرگ غیر ممکن می باشد. از این رو عموما استفاده از الگوریتم های ابتکاری برای حل این مسئله توصیه می شود. در عمل، در صورتی که هزینه تغییر چیدمان دپارتمان ها نسبت به هزینه های حمل و نقل پایین باشد، معمولاً ترجیح می دهیم که متناسب با تغییر جریان در هر دوره برنامه ریزی چیدمان دپارتمان ها را به صورت جداگانه و ایستا تعیین کنیم. ولی در صورتی که هزینه تغییر چیدمان دپارتمان ها نسبت به هزینه های حمل و نقل زیاد باشد، چاره ای جز استفاده از برنامه ریزی پویا تسهیلات نداریم.