دانلود پروژه كاربرد الگوریتم ژنتیك در برنامه ریزی فرآیند به كمك كامپیوتر (CAPP) در محیطهای صنعتی مختلف

+0 به یه ن

چكیده

 در یك محیط صنعتی توزیع شده، كارخانه های مختلف و دارای ماشین ها و ابزارهای گوناگون در مكان های جغرافیایی مختلف غالبا به منظور رسیدن به بالاترین كارایی تولید تركیب می شوند. در زمان تولید قطعات و محصولات مختلف ، طرح های فرایند مورد قبول توسط كارخانه های موجود تولید می شود. این طرحها شامل نوع ماشین، تجهیز و ابزار برای هر فرآیند عملیاتی لازم برای تولید قطعه است. طرح های فرایند ممكن است به دلیل تفاوت محدودیت های منابع متفاوت باشند. بنابراین به دست آوردن طرح فرایند بهینه یا نزدیك به بهینه مهم به نظر می رسد. به عبارت دیگر تعیین اینكه هر محصول دركدام كارخانه و با كدام ماشین آلات و ابزار تولید گردد امری لازم و ضروری می باشد. به همین منظور می بایست از بین طرحهای مختلف طرحی را انتخاب كرد كه در عین ممكن بودن هزینه تولید محصولات را نیز كمینه سازد. در این تحقیق  یك الگوریتم ژنتیك معرفی می شود كه بر طبق ضوابط از پیش تعیین شده مانند مینیمم سازی زمان فرایند می تواند به سرعت طرح فرایند بهینه را برای یك سیستم تولیدی واحد و همچنین یك سیستم تولیدی توزیع شده جستجو می كند. با استفاده از الگوریتم ژنتیك، برنامه ریزی فرآیند به كمك كامپیوتر (CAPP) می تواند براساس معیار در نظر گرفته شده طرح های فرایند بهینه یا نزدیك به بهینه ایجاد كند، بررسی های موردی به طور آشكار امكان عملی شدن و استحكام روش را نشان می دهند. این كار با استفاده از الگوریتم ژنتیك در CAPP هم در سیستمهای تولیدی توزیع شده و هم واحد صورت می گیرد. بررسی های موردی نشان می دهد كه این روش شبیه یا بهتر از برنامه ریزی فرآیند به كمك كامپیوتر (CAPP) مرسوم تك كارخانه ای است.

مقدمه

در جهان صنعتی امروز، به تولید به عنوان یك سلاح رقابتی نگریسته می شود و سازمانهای تولیدی در محیطی قرار گرفته اند كه از ویژگی های آن می توان به افزایش فشارهای رقابتی، تنوع در محصولات، تغییر در انتظارات اجتماعی و افزایش سطح توقع مشتریان اشاره كرد. محصولات در حالی كه باید بسیار كیفی باشند، تنها زمان كوتاهی در بازار می مانند و باید جای خود را به محصولاتی بدهند كه با آخرین ذائقه، سلیقه و یا نیاز مشتریان سازگار هستند. بی توجهی به خواست مشتری و یا قصور در تحویل به موقع ممكن است بسیار گران تمام شود. شرایط فوق سبب گردیده تا موضوع اطلاعات برای سازمانهای تولیدی از اهمیت زیادی برخوردار شود. از طرف دیگر، آخرین بررسی ها حاكی از آن است كه استراتژی رقابتی مبتنی بر بازار خود نیز به تدریج در حال گذر است و چشم انداز استراتژیك رقابت در آینده مبتنی بر منابع خواهد بود. به عبارت دیگر در حالی كه شركتها امروزه موفقیت را در تبعیت و استفاده درست از قوانین، فرصتها و شرایط دیكته شده توسط بازار می دانند، استراتژی مبتنی بر منابع بر این موضوع تاكید دارد كه منفعت و موفقیت بیشتر با اتكا بر مزیتها و منابع منحصر به فرد و قابل اطمینان شركت و سرمایه گذاری به منظور توسعه و حفاظت از آنها حاصل خواهد شد.

البته منابع تولیدی مورد نظر تنها شامل سرمایه، زمین، ماشین آلات و تجهیزات نمی شوند، بلكه بنای تولید نسل آینده بر تاكید و توجه به اطلاعات، مدیریت دانش و توجه ویژه به مسئله آموزش افراد خواهد بود.

وضعیت به وجود آمده و تحولات صورت گرفته مذكور در حوزه فعالیتهای تولیدی، اگرچه خود حاصل به كارگیری گسترده و همه جانبه فناوریهای اطلاعاتی در این حوزه است، ولی در عین حال باعث توجه مضاعف سازمانها و شركتهای تولیدی به مقوله اطلاعات و فناوریهای مرتبط با آن شده است. این تحقیق با هدف تبیین موضوع فوق به طور عام و تبیین بخش خاصی از آن به نام برنامه ریزی فرایند به كمك كامپیوتر صورت گرفته است. اهمیت این بررسی از آنجا ناشی می شود كه چند سالی است در كشور، افزایش تعداد واحدهای تولیدی و به تبع آن تحقق نسبی فضای رقابتی باعث گردیده تا توجه تولیدكنندگان و شركتهای صنعتی به كیفیت محصولات، افزایش سهم بازار و مسئله صادرات معطوف گردد. از همین رو به نظر مــی رسد دانستن تحولات صورت گرفته در بخشهای تولیدی جوامع پیشرفته می تواند در تعیین و شناخت بهتر مسیری كه سازمانهای تولیدی و صنعتی كشور برای ارتقای توان رقابتی خود باید طی كنند موثر واقع شود. توسعــه های اخیر در حوزه فناوری اطلاعات به ویژه هوش مصنوعی و سیستم های خبره، وضعیت تولید در جوامع صنعتی را دگرگون ساخته است.

عصر فعلی را برخی عصر اطلاعات لقب داده اند. این نامگذاری شاید به این دلیل باشد كه امروزه اطلاعات به جزء تفكیك ناپذیر زندگی بشر تبدیل شده است. اگرچه اطلاعات از دیرباز در زندگی بشر تاثیر بسزایی داشته و انسان برای تصمیم گیریها و طی طریق همواره محتاج به آن بوده است ولی آنچه كه امروزه اهمیت آن را صدچندان كرده، شرایط نوین زندگی و افزایش سهم اطلاعات در آن است.

اختراع رایانه، امكان پردازش سریع و ذخیره حجم انبوهی از داده ها را فراهم آورد و پیشرفتهای بعدی در زمینه ارتباط بین رایانه ها و امكان تبادل داده بین آنها، تبادل و انتقال اطلاعات را در سطح وسیعی ممكن ساخت. این رویدادها به همراه سایر پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه الكترونیك و ارتباطات اعم از میكروالكترونیك، نیمه هادیها، ماهواره و روباتیك به وقوع انقلابی در زمینه نحوه جمع آوری، پردازش، ذخیره سازی، فراخوانی و ارائه اطلاعات منجر گردید كه شكل گیری فناوری اطلاعات حاصل این رویداد بود.

براساس تعریف، فناوریهای اطلاعاتی مجموعه ای از ابزارها، تجهیزات، دانش و مهارتهاست كه از آنها در گردآوری، ذخیـــــره سازی، پردازش و انتقال اطلاعات (اعم از متن، تصویر، صوت و…) استفاده می شود.

در این میان نقش ابزارهای رایانه ای و مخابراتی به وضوح مشخص است. این فناوری به سرعت در حال رشد است و فعالیتها و سرمایه گذاریهای انجام شده در این زمینه به ویژه پس از ظهور پدیده اینترنت، بسیار چشمگیر است. دامنه علوم مرتبط با آن بسیار گسترده و وسیع بوده و مباحثی نظیر علوم رایانه و مهندسی نرم افزار، مخابرات، هوش مصنوعی، سیستم های اطلاعاتی مدیریتی، سیستم های پشتیبانی تصمیم، مهندسی دانش، فناوری چندرسانه ای، مدیریت اطلاعات، امنیت داده و اطلاعات، داد و ستد و ارتباطات انسان – رایانه، ارتباطات گروهی مبتنی بر رایانه، روباتیك و پایگاههای اطلاعاتی اینترنتی را شامل می شود. پرتوهای این فناوری نوین بسیاری از زوایای زندگی انسان را فرا گرفته است و بسیاری از علوم و موضوعها را تحت تاثیر خود قرار داده است.

فهرست مطالب

عنوان    صفحه
مقدمه …………………………………………………………………………………………….    ۱۱
فصل یكم -  معرفی برنامه ریزی فرآیند به كمك كامپیوتر(CAPP) و الگوریتم ژنتیك …………………..    ۱۷
۱-۱-  برنامه ریزی فرآیند به كمك كامپیوتر………………………………………………………….    ۱۷
۱-۱-۱- رویكرد بنیادی ……………………………………………………………………………    ۱۸
۱-۱-۲- رویكرد متنوع ……………………………………………………………………………    ۱۸
۱-۲- الگوریتم ژنتیك…………………………………………………………………………….    ۲۰
۱-۲-۱-كلیات الگوریتم ژنتیك…………………………………………………………………….    ۲۱
۱-۲-۲-قسمت های مهم الگوریتم ژنتیك…………………………………………………………….    ۲۳
۱-۲-۲-۱-تابع هدف و تابع برازش…………………………………………………………………    ۲۶
۱-۲-۲-۲- انتخاب………………………………………………………………………………    ۲۷
۱-۲-۲-۳- تقاطع……………………………………………………………………………….      ۲۸
۱-۲-۲-۴- جهش……………………………………………………………………………….     ۳۲
فصل دوم- نمونه هایی از كاربرد الگوریتم ژنتیك در برنامه ریزی فرآیند به كمك كامپیوتر………………    ۳۴
۲-۱-بهینه سازی مسیر فرآیند با استفاده از الگوریتم ژنتیك…………………………………………..    ۳۴
۲-۱-۱- توصیف توالی فرآیند…………………………………………………………………….    ۳۴
۲-۱-۲- استراتژی كد گزاری…………………………………………………………………….    ۳۷
۲-۱-۳- تجزیه و تحلیل همگرایی………………………………………………………………..    ۳۸
۲-۱-۳-۱-همگرایی نزدیك شونده……………………………………………………………….    ۳۸
۲-۱-۳-۲-همگرایی با در نظر گرفتن احتمال……………………………………………………..    ۴۰
۲-۱-۳-۳-همگرایی Gها در توالی سازی فرایندهای پشت سر هم…………………………………    ۴۰
۲-۱-۳-۴-تعریف یك قانون……………………………………………………………………     ۴۱
۲-۱-۴-اپراتورهای ژنتیك……………………………………………………………………….    ۴۱
۲-۱-۴-۱-اپراتور انتخاب……………………………………………………………………….    ۴۱
۲-۱-۴-۲- اپراتور تغییر و انتقال……………………………………………………………….    ۴۲
۲-۱-۴-۳- اپراتور جهش……………………………………………………………………….    ۴۴
۲-۱-۵- برقراری تابع تناسب…………………………………………………………………..    ۴۴
۲-۱-۵-۱- آنالیز محدودیت ها……………………………………………………………….        ۴۴
۲-۱-۵-۲- برقراری تابع برازش……………………………………………………………….    ۴۵
۲-۱-۶-مثال………………………………………………………………………………….    ۴۷
۲-۱-۶-۱-مثالهایی برای كاربرد این روشها …………………………………………………….    ۴۷
۲-۱-۶-۲-تاثیر پارامترهای متغیر بر روند تحقیقات ……………………………………………….    ۴۹
۲-۱-۷-نتیجه گیری…………………………………………………………………………..    ۵۰
۲-۲-روشی برای برنامه ریزی  مقدماتی تركیبات دورانی شكل محور Cاستفاده از الگوریتم ژنتیك……..    ۵۱
۲-۲-۱-مقدمه……………………………………………………………………………….    ۵۱
۲-۲-۲-مدول های سیستمCAPP پیشنهاد شده…………………………………………………..    ۵۴
۲-۲-۳-تجسم قطعه…………………………………………………………………………..    ۵۶
۲-۲-۴-تولید توالی های ممكن………………………………………………………………..    ۵۸
۲-۲-۴-۱-الزامات اولویت دار………………………………………………………………..    ۵۸
۲-۲-۴-۲- الزامات تلرانس هندسی……………………………………………………………    ۵۹
۲-۲-۴-۳- رابطه ویژگی های اولویت دار……………………………………………………..    ۶۰
۲-۲-۵ بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیك G………………………………………………
2-2-5-1- تابع برازش………………………………………………………………………..    ۶۷
۲-۲-۵-۲- الگوریتم ژنتیك……………………. ……………………………………………..    ۶۸
۲-۲-۶- نتایج و بحث…………………………………………………………………………    ۷۱
۲-۲-۷-نتیجه گیری………………………………………………………………………….    ۷۱
فصل سوم: الگوریتم پیشنهادی برای كاربرد الگوریتم  ژنتیك در طراحی قطعه به كمك كامپیوتر در محیط صنعتی ..    ۷۳
۳-۱-مقدمه………………………………………………………………………………….    ۷۳
۳-۲-الگوریتم ژنتیك………………………………………………………………………..    ۷۴
۳-۲-۱-سیستم های تولیدی توزیع شده…………………………………………………………     ۷۴
۳-۲-۲-نمایش طرح های فرایند………………………………………………………………    ۷۵
۳-۲-۳-جمعیت اولیه……………………………………………………………………….    ۷۶
۳-۳-تولید مثل……………………………………………………………………………..    ۷۶
۳-۳-۱-ادغام………………………………………………………………………………    ۷۶
۳-۳-۲-دگرگونی و جهش………………………………………………………………….    ۷۷
۳-۴- ارزیابی كروموزوم …………………………………………………………………..    ۸۰
۳-۴-۱- مینیمم سازی زمان فرایند……………………………………………………………    ۸۰
۳-۴-۲- مینیمم سازی هزینه های تولید………………………………………………………    ۸۰
۳-۵- مطالعات موردی……………………………………………………………………..    ۸۱
۳-۵-۱- CAPPسنتی…………………………………………………………………..     ۸۱
۳-۵-۲- CAPP توزیع شده………………………………………………………………    ۸۵
۳-۶- ارزیابی……………………………………………………………………………    ۸۸
۳-۶-۱- معیار اول………………………………………………………………………    ۸۸
۳-۶-۲- معیار دوم……………………………………………………………………….    ۸۹
فصل چهارم -نتیجه گیری……………………………………………………………………    ۹۰

فهرست شكلها

عنوان    صفحه
شكل ۱-۱- نمایش یك كروموزوم با ارقام صفر و یك………………………………………    ۲۲
شكل ۱-۲- دو كرموزوم قبل از تقاطع (والدین)…………………………………………    ۲۲
شكل ۱-۲-  دو كروموزوم بعد از تقاطع (فرزندان)……………………………………..    ۲۳
شكل ۱-۳- كروموزوم بعد از جهش۲…………………………………………………….    ۲۳
شكل ۱-۴ – تقاطع چند نقطه ای۲………………………………………………………..    ۳۲
شكل۲-۱-نمودار جریان برنامه۲……………………………………………………….    ۴۶
شكل۲-۲……………………………………………………………………………..    ۴۸
شكل۲-۳ -طرح دیاگرام CAPP پیشنهادشده……………………………………………..    ۵۵
شكل۲-۴-ساختار سلسله مراتبی ویژگی های فرمی نوعی………………………………….    ۵۶
شكل ۲-۵…………………………………………………………………………….    ۵۷
شكل۲-۶- مثالهای الزامات اولویت دار…………………………………………………..    ۵۹
شكل ۲-۷- مثال الزامات تلرانس هندسی ………………………………………………..    ۶۰
شكل ۲-۸- یك شكل نمونه دارای ۱۸ ویژگی……………………………………………    ۶۱
شكل ۲-۹-تولید مجدد گرافیكی………………………………………………………..    ۶۲
شكل۲-۱۰ تولید مجدد داخلی…………………………………………………………    ۶۲
شكل ۳-۱- توصیف یك سیستم تولیدی توزیع شده……………………………………..    ۷۵
شكل ۳-۲- نمونه ای از یك طرح فرآیند……………………………………………    ۷۵
شكل ۳-۳- اپراتور ادغام………………………………………………………….    ۷۷
شكل ۳-۴- اپراتور جهش…………………………………………………………    ۷۹
شكل ۳-۵-یك قطعه منشوری برای ارزیابی الگوریتم……………………………….    ۸۱
شكل ۳-۶ تغییرات هزینه تولید در طی اجراهای مختلف……………………………..    ۸۴
شكل۳-۷-یك قطعه منشوری شكل……………………………………………….    ۸۵

فهرست جدولها

عنوان    صفحه
جدول۲-۱- استراتژی كدگذاری…………………………………………………..    ۳۷
جدول۲-۲ توالی سازی با استفاده از Gتحویل…………………………………….    ۴۷
جدول ۲-۳- رابطه نوع ویژگی كدبندی ویژگی سلول ماشینكاری و كدبندی طبیعی G…………….
جدول ۲-۴ ……………………………………………………………………………    ۴۹
جدول ۲-۵……………………………………………………………………………    ۵۰
جدول ۲-۶……………………………………….. …………………………………    ۵۰
جدول ۲-۷ ………………………………………………………………………….    ۶۱
جدول ۲-۸ توالی های  اولیه……………………………………………………………    ۶۴
جدول ۲-۹-جزئیات برای قطعه نمونه……………………………………………………    ۶۵
جدول ۲-۱۰- الگوههای اولویت و مجاورت…………………………………………….    ۶۵
جدول ۲-۱۱- جمیعت اولیه……………………………………………………………    ۶۶
جدول۲-۱۲-نسل بعد از تولید مجدد…………………………………………………….    ۶۸
جدول ۲-۱۳ -فرآیند ادغام……………………………………………………………    ۶۹
جدول ۲-۱۴- فرآیند جهش…………………………………………………………..    ۷۰
جدول ۲-۱۵- توالی های بهینه/نزدیك بهینه………………………………………….    ۷۱
جدول۳-۱- اطلاعات تولید…………………………………………………………    ۸۲
جدول ۳-۴-طرح فرآیند مطالعه موردی …………………………………………….    ۸۳
جدول ۳-۳- ماتریس تقدم و تاخر…………………………………………………..    ۸۳
جدول ۳-۲-منابع موجود در كارگاه تولید……………………………………………    ۸۴
جدول ۳-۵- رابطه تقدم و تاخر برای مطالعه موردی…………………………………    ۸۶
جدول ۳-۶- شاخصهای زمان و هزینه در سه كارخانه………………………………    ۸۷
جدول ۳-۷- منابع مورد استفاده در سه كارخانه……………………………………..    ۸۷
جدول ۳-۸ توصیف هفت عملیات اصلی…………………………………………..    ۸۷
جدول ۳-۹ منابع موجود در عملیات ماشینكاری……………………………………    ۸۷
جدول ۳-۱۰- طرح فرآیند بر طبق ضابطه كمینه كردن هزینه تولید…………………    ۸۸
جدول ۳-۱۱ طرح فرآیند بر طبق ضابطه كمینه كردن زمان فرآیند…………………..    ۸۹


دانلود فایل



  • [ ]