Εφαρμογή θεωρίας περιορισμών στον προγραμματισμό και έλεγχο παραγωγής
Authors: Πολίτου Αλεξάνδρα 
Published: August 2021

Στη συγκεκριμένη διδακτορική διατριβή εξετάζεται ο βραχυπρόθεσμος Προγραμματισμός και Έλεγχος Παραγωγής (ΠΕΠ) σε συστήματα παραγωγής συνεχούς ροής (flow-shop) που παράγουν για ικανοποίηση παραγγελιών (make-to-order). Διαμορφώνεται ένα σύστημα ΠΕΠ (DBR Σύστημα ΠΕΠ) που εφαρμόζει την προσέγγιση Drum-Buffer-Rope (DBR) της Θεωρίας Περιορισμών (Theory of Constraints - TOC). Για πρώτη φορά το DBR Σύστημα ΠΕΠ αναπτύσσεται σύμφωνα με τις αρχές της Θεωρίας Δυναμικής Συστημάτων. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο στάδιο της διατριβής διεξήχθη μια εκτενής βιβλιογραφική επισκόπηση που αποκάλυψε ότι η τιμή του χρονικού αποθέματος που χρησιμοποιείται στα DBR Συστήματα ΠΕΠ ορίζεται ως σταθερή εξωτερική παράμετρος του συστήματος παραγωγής από τους υπεύθυνους παραγωγής χωρίς να λαμβάνεται υπόψη το συνεχώς μεταβαλλόμενο εξωτερικό και εσωτερικό περιβάλλον του συστήματος παραγωγής. Στο δεύτερο στάδιο της διατριβής αναπτύχθηκε το δυναμικό πρότυπο του DBR Συστήματος ΠΕΠ. Στο πρότυπο αυτό η τιμή του χρονικού αποθέματος (Production Time Buffer - PTB) διαμορφώνεται από έναν ενδογενή δυναμικό μηχανισμό ελέγχου που παρακολουθεί τις δυναμικές αλλαγές της ζήτησης και τις λειτουργικές διαταραχές του εσωτερικού περιβάλλοντος του παραγωγικού συστήματος (ύπαρξη περιορισμένων πρώτων υλών, διακοπή λειτουργίας της θέσης περιορισμού λειτουργίας (CCR) λόγω απουσίας εργατοτεχνίτη ή βλάβης εξοπλισμού παραγωγής). Το πρότυπο προσομοιώνει με ικανοποιητική προσέγγιση τη λειτουργία ενός τυπικού παραγωγικού συστήματος με περιορισμό λειτουργίας που απεικονίζει παραγωγή συνεχούς ροής για ικανοποίηση παραγγελιών ενός τελικού προϊόντος χρησιμοποιώντας ένα είδος πρώτης ύλης. Η ζήτηση θεωρείται ότι ακολουθεί κανονική κατανομή και οι χρόνοι κατεργασίας είναι στοχαστικοί. Το πρότυπο είναι ένα μη γραμμικό, δυναμικό, μαθηματικό πρότυπο δωδεκάτου βαθμού και διαμορφώθηκε και επιλύθηκε με τη χρήση της ειδικής προσομοιωτικής γλώσσας Powersim® 2.5c. Η αποτελεσματικότητά του μετράται με δέκα δείκτες. Στο τρίτο στάδιο προσομοιώθηκε, με τη χρήση του προτύπου, η συμπεριφορά του παραγωγικού συστήματος κάτω από εναλλακτικές τιμές των επτά μεταβλητών ελέγχου του (πέντε μεταβλητές ελέγχου του εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος και δύο μεταβλητές ελέγχου της τιμής PTB). Ως μεταβλητές ελέγχου της τιμής PTB ορίσθηκαν η παράμετρος υπολογισμού της αύξησής της (μεταβλητή Κ1) και η παράμετρος υπολογισμού της μείωσής της (μεταβλητή Κ2). Η επίδραση των διαφορετικών πολιτικών PTB (τιμές Κ1 και Κ2) στην αποτελεσματικότητα του παραγωγικού συστήματος προέκυψε από τη διερεύνηση της συμπεριφοράς του συστήματος κάτω από εναλλακτικές τιμές των υπόλοιπων μεταβλητών ελέγχου του. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε μια εκτενής ανάλυση ευαισθησίας σχεδιάζοντας τρεις ομάδες στατιστικών πειραμάτων και έγινε ανάλυση μεταβλητότητας (ANOVA) των αποτελεσμάτων. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ευαισθησίας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι, δεν υπάρχει σκοπιμότητα αναζήτησης - εντός των ορίων που μελετήθηκαν - του συνδυασμού των μεταβλητών ελέγχου Κ1 και Κ2 που βελτιστοποιεί τους δείκτες αποτελεσματικότητας της παραγωγικής διαδικασίας. Ο μηχανισμός ελέγχου PTB αποδεικνύεται στιβαρός σε αλλαγές του εξωτερικού περιβάλλοντος (ζήτηση) και του εσωτερικού περιβάλλοντος (λειτουργικές διαταραχές στην παραγωγή). Στο τέταρτο στάδιο έγινε συγκριτική αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του προτεινόμενου DBR Συστήματος ΠΕΠ στην περίπτωση αλλαγής των λειτουργικών υποθέσεων που το χαρακτηρίζουν.