کمینه‌سازی مجموع دیرکرد در کارگاه جریان با آماده‌سازی وابسته به توالی و محدودیت اپراتور با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه علوم کامپیوتر، دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، سمنان، سمنان، ایران

2 استاد، گروه مدیریت بازرگانی، دانشکده اقتصاد، مدیریت و علوم اداری، سمنان، سمنان، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه مدیریت صنعتی، دانشکده اقتصاد، مدیریت و علوم اداری، سمنان، سمنان، ایران

10.22054/jims.2026.91849.3021
چکیده
مسئله زمان‌بندی کارگاه جریان با زمان‌های آماده‌سازی وابسته به توالی و محدودیت اپراتور، به دلیل هم‌زمانی تصمیم‌های توالی، زمان‌بندی و تخصیص منابع انسانی، از مسائل پیچیده و نزدیک به شرایط واقعی تولید محسوب می‌شود که حل دقیق آن در ابعاد متوسط و بزرگ با چالش‌های محاسباتی جدی همراه است. هدف این پژوهش ارائه یک چارچوب یکپارچه برای مدل‌سازی و حل مسئله با رویکرد کمینه‌سازی مجموع دیرکرد سفارش‌ها است؛ به‌گونه‌ای که قیود تقدم تکنولوژیک، عدم هم‌پوشانی ماشین‌ها، زمان‌های آماده‌سازی وابسته به توالی و محدودیت ظرفیت اپراتورها به‌صورت هم‌زمان لحاظ شوند. بدین منظور، ابتدا یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط توسعه یافت که تصمیم‌های توالی عملیات، زمان‌بندی و تخصیص اپراتور را به‌طور یکپارچه پوشش می‌دهد. با توجه به پیچیدگی محاسباتی مدل، یک رویکرد حل تقریبی مبتنی بر الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات طراحی شد. برای انطباق این الگوریتم با ماهیت ترکیبی مسئله، از کدگذاری پیوسته همراه با دیکودر سازنده استفاده گردید تا قیود اصلی در فرآیند ارزیابی راه‌حل‌ها اعمال شوند. ارزیابی عملکرد الگوریتم از طریق یک مطالعه موردی صنعتی و اجرای مکرر با دانه‌های تصادفی متفاوت انجام شد و شاخص‌هایی نظیر بهترین مقدار تابع هدف، میانگین و انحراف معیار نتایج، زمان محاسباتی و رفتار همگرایی تحلیل گردید. نتایج نشان داد الگوریتم پیشنهادی با ثبات مناسب و هزینه محاسباتی قابل قبول به راه‌حل‌های با کیفیت بالا دست می‌یابد. همچنین تحلیل حساسیت پارامترها بیانگر آن است که تقویت مؤلفه اکتشافی کیفیت و پایداری نتایج را افزایش می‌دهد، هرچند زمان اجرا بیشتر می‌شود، در حالی که تنظیمات بهره‌بردارانه‌تر موجب همگرایی سریع‌تر اما کاهش کیفیت راه‌حل‌ها می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Minimization of Total Tardiness in Flow Shop with Sequence Dependent Setup Times and Operator Constraints Using Particle Swarm Optimization

نویسندگان English

Alireza Naeimi Sadigh 1
Azim Zarei 2
Mehdi Ebrahimi 3
Mohammad Meftahi 3
1 Assistant Professor, Department of Computer Science, Faculty of Mathematics, Statistics and Computer Science, Semnan, Semnan, Iran
2 Professor, Department of Business Administration, Faculty of Economics, Management and Administrative Sciences, Semnan, Semnan, Iran
3 PhD student, Department of Industrial Management, Faculty of Economics, Management and Administrative Sciences, Semnan, Semnan, Iran
چکیده English

The flow shop scheduling problem with sequence-dependent setup times and operator constraints represents a complex and practically relevant production planning challenge, as it simultaneously integrates sequencing, timing, and human resource allocation decisions. Exact solution approaches become computationally intractable for medium- and large-scale instances due to the combinatorial nature of the problem. This study proposes an integrated modeling and solution framework aimed at minimizing total order tardiness while jointly incorporating key operational constraints, including technological precedence, machine non-overlapping, sequence-dependent setup times, and operator capacity limitations. A mixed-integer linear programming (MILP) model is first developed to explicitly capture sequencing, scheduling, and operator assignment decisions within a unified structure. Given the computational complexity of the model, a metaheuristic solution approach based on Particle Swarm Optimization (PSO) is designed. To accommodate the combinatorial structure of the problem, a continuous encoding mechanism combined with a constructive decoder is implemented to enforce feasibility during solution evaluation. The proposed approach is validated through an industrial case study and multiple independent runs with different random seeds. Performance is assessed using the best objective value, mean and standard deviation of results, computational time, and convergence behavior. Results demonstrate that the proposed PSO achieves high-quality and stable solutions with acceptable computational effort. Sensitivity analysis indicates that stronger exploration enhances robustness and solution quality at the cost of longer runtime, whereas exploitative settings accelerate convergence but may reduce solution quality.

کلیدواژه‌ها English

Flow Shop Scheduling
Particle Swarm Optimization PSO
Metaheuristic Algorithms

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 تیر 1405