پديد آورنده :
تائيد، فاطمه
عنوان :
مسئله لانهسازي و زمانبندي ساخت افزايشي با درنظرگرفتن محدوديت زمان شروع در يك مزرعه چاپ سهبعدي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بهينه سازي سيستم ها
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 97ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مزرعه چاپ سهبعدي , زمانبندي ساخت افزايشي , لانهسازي , محدوديت تقويم , برنامهريزي عددصحيح مختلط , جستوجوي همسايگي بزرگ تطبيقي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/11/30
رشته تحصيلي :
مهندسي صنايع و سيستم ها
دانشكده :
مهندسي صنايع و سيستم ها
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/12/01
چكيده فارسي :
در سالهاي اخير، ساخت افزايشي كه به عنوان چاپ سهبعدي نيز شناخته ميشود، به دليل مزاياي منحصربهفرد در مقايسه با ساير روشهاي مرسوم توليدي، به عنوان يك فناوري نوظهور، در دانشگاه و بخشهاي مختلف صنعت توجه زيادي را به خود جلب كرده است. پيشرفتهاي اخير در فناوري ساخت افزايشي باعث افزايش قابل توجه تعداد محصولات توليد شده توسط اين روش شده و به عنوان يك فناوري نويدبخش در نسل چهارم صنعت شناخته ميشود. چاپگرها اين قابليت را دارند كه با توجه به محدوديت ظرفيت و ارتفاع خود، چندين قطعه را در قالب يك دسته، به طور همزمان پردازش كنند. به همين منظور مكان قرارگيري قطعات روي صفحه ساخت چاپگرها و نحوه تخصيص و زمانبندي آنها، تبديل به يك مسئله جذاب براي پژوهشگران شده است. در اين پژوهش، با توجه به وابستگي عملياتهاي مرحله آمادهسازي و شروع چاپ قطعات به حضور نيروي انساني، با در نظرگيري محدوديت تقويم و محدود كردن زمان شروع چاپ دستهها به شيفت كاري، به حل مسئله زمانبندي و لانهسازي ساخت افزايشي پرداخته شده است. در واقع اين پژوهش سعي دارد با توجه به امكان چاپ قطعات بدون لزوم به حضور نيروي انساني در طول فرآيند چاپ و به منظور استفاده حداكثري از ظرفيت ماشينها در طول شبانه روز، با درنظرگرفتن شرايطي نزديكتر به دنياي واقعي، به كاهش زمان تكميل چاپ قطعات بپردازد. ابتدا براي حل مسئله مورد نظر يك مدل برنامهريزي عددصحيح مختلط ارائه شده است. نتايج به دست آمده از مدل نشان ميدهد كه با محدوديت زماني 3600 ثانيه، مدل قادر به حل نمونههايي تا ابعاد 17 قطعه و 5 ماشين به صورت بهينه ميباشد. زمانبندي مناسب با هدف كاهش زمان تكميل چاپ قطعات و استفاده هر چه بيشتر از ظرفيت چاپگرها در مزرعه چاپ سهبعدي، كه شامل تعداد بسيار زيادي چاپگر بوده و تعداد و تنوع سفارشات قابل توجه است، نوآوري ديگر اين پژوهش ميباشد. به همين دليل و به منظور امكان حل مسائل با ابعاد بزرگتر، يك الگوريتم ابتكاري براي توليد جواب اوليه و يك الگوريتم فراابتكاري جستوجوي همسايگي بزرگ تطبيقي، ارائه شده است. مقايسه عملكرد اين الگوريتمها با جواب بهينه حاصل از مدل در نمونههاي كوچك نشان داده، كه الگوريتم ابتكاري با صرف زماني بسيار ناچيز براي هر نمونه و ميانگين درصد خطاي 12.83 نسبت به جوابهاي بهينه، عملكرد خوبي براي توليد جواب اوليه از خود نشان داده است. الگوريتم فراابتكاري نيز با حل نمونهها در مدت زماني كوتاه نسبت به مدل و با ميانگين درصد خطاي 0.18 در مقايسه با نتايج بهينه حاصل از مدل، بسيار خوب عمل كرده است. در نهايت از الگوريتمهاي ارائه شده براي حل نمونههاي بسيار بزرگ، تا ابعاد 2000 قطعه و 200 چاپگر استفاده شده، كه نشان دهنده كارايي بالاي اين الگوريتمها ميباشد.
چكيده انگليسي :
In recent years, additive manufacturing has attracted significant attention in academia and various industrial sectors. Recent advances in additive manufacturing technology have significantly increased the number of products produced by this method, and it is recognized as a promising technology in the fourth generation of the industry. Depending on capacity and height limitations, printers can process multiple parts simultaneously within a batch. Consequently, the placement of parts on the printer's build bed and the assignment and scheduling of these parts have become intriguing research problems. This research focuses on solving the scheduling and nesting problem in additive manufacturing, considering the dependency of setup operations and the initiation of part printing on human labor. By considering calendar constraints and limiting the start time of batches to work shifts, this research aims to minimize the completion time of part printing. Initially, a mixed-integer linear programming model is proposed to solve the problem. The results obtained from the model demonstrate that with a time limit of 3600 seconds, the model can optimally solve instances with up to 17 parts and five printers. Another innovation of this research is the development of a suitable schedule to minimize the completion time of part printing and maximize the utilization of printers in a 3D printing farm, which consists of many printers and a significant number and variety of orders. Therefore, to solve larger-scale problems, a heuristic algorithm for generating initial solutions and a metaheuristic algorithm based on adaptive large neighborhood search are proposed. A comparison of the performance of these algorithms with the optimal solution obtained from the model for small instances shows that the heuristic algorithm performs well in generating initial solutions with a very low computational time per instance and an average error percentage of 12.83 compared to the optimal solutions. The metaheuristic algorithm also performs very well by solving instances in a shorter time than the model and with an average error percentage of 0.18 compared to the optimal results obtained from the model. Finally, the proposed algorithms are used to solve very large instances, up to 2000 parts and 200 printers, demonstrating the high efficiency of these algorithms.
استاد راهنما :
محمد رئيسي نافچي
استاد داور :
مهدي ايران پور , مرتضي راستي برزكي
