Esnek üretim sistemlerinin kilitlenmesiz çizelgelenmesinde petri ağlarına dayanan sezgisel bir çözüm yaklaşımı
A petri net based heuristic approach for deadlock-free scheduling in flexible manufacturing systems
Yazar: YASEMİN YAVUZ
Danışman: PROF. DR. FİLİZ ÇALIŞKAN
Erciyes Üniversitesi / Sosyal Bilimler Enstitüsü / İşletme Ana Bilim Dalı / Üretim Yönetimi ve Pazarlama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: İşletme = Business Administration
Dizin: Esnek üretim = Flexible manufacturing ; Esnek üretim sistemleri = Flexible manufacturing systems ; Kilitlenme = Deadlock ; Petri ağları = Petri nets ; Sezgisel araştırma = Heuristic research ; Sezgisel yöntemler = Heuristic methods ; Çizelgeleme = Scheduling ; Üretim sistemleri = Production systems

Özet:
Üretim esnekliğinin yeni bir rekabet gücü olarak görülmesiyle birlikte, son yıllarda esnek üretim sistemlerine (EÜS) yönelik ilginin arttığı görülmektedir. Sunduğu birçok avantajlarla birlikte, bu sistemler planlama sürecinde çözümü zor problemleri de beraberinde getirmektedir. Üretim kaynaklarının etkin bir şekilde kullanılmasında önemli rolü olan çizelgeleme bu problemlerin başında gelir. Klasik atölye tipi çizelgeleme probleminin, NP-zor problemler sınıfında yer aldığı bilinmektedir. Esnek üretim sistemlerinin yapısından kaynaklanan çeşitli unsurların devreye girmesi, bu sistemlerde karşılaşılan çizelgeleme problemini daha da karmaşık hale getirir.Aynı anda birden çok operasyonun ortak kullanılan kaynaklarda işlem gördüğü esnek üretim sistemleri, yapısı gereği kilitlenmelere açık olan bir sistemdir. Yüksek derecede otomasyonun söz konusu olduğu esnek üretim sistemlerinde, üretim sürecine dışarıdan müdahalelerin en az düzeyde olması arzu edilir. Bu nedenle, çizelgeleme ile operasyon sıralarının üretim süreci boyunca kilitlenmelerle karşılaşılmayacak şekilde belirlenmesi gerekir.Esnek üretim sistemlerinde karşılaşılan kilitlenme içeren çizelgeleme problemi için etkin bir çözüm yönteminin geliştirilmesi bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. Problemin karmaşık yapısından dolayı, makul sürelerde iyi çözüm sunabilen sezgisel bir yöntemin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, esnek üretim sistemlerindeki çizelgeleme problemi için Petri ağlarına dayanan sezgisel bir çözüm yaklaşımı önerilmiştir. Zamanlı Petri ağları ile modellenen problemin çözümü için, kilitlenmeden kaçınma stratejisini içeren sezgisel öncelik kurallarına dayalı iki çizelgeleme algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen sezgisel algoritmaların performansını değerlendirebilmek amacıyla, literatürde bulunan çeşitli özelliklerdeki EÜS çizelgeleme problemleri çözülerek elde edilen çözümler bu çalışmalardaki sonuçlarla karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Esnek üretim sistemleri; Petri ağları; çizelgeleme; kilitlenme.

Abstract:
The wide recognition of the manufacturing flexibility as a new competitive advantage has increased the interest toward flexible manufacturing systems (FMS) in the recent years. Along with numerous benefits it provides, a flexible manufacturing system also offers many challenging problems for the planning process. Scheduling, which has a vital role in the efficient utilization of the system resources, is among these problems. The classical job-shop scheduling problem is known to be NP-hard. Due to the simultaneous consideration of several issues related to the system, scheduling problem in the flexible manufacturing systems becomes even more complicated.Deadlocks are often inherent in the flexible manufacturing systems, where a set of different parts are concurrently processed on shared resources throughout the system. It is desired to operate such a highly automated system with minimum external intervention. This, in turn, requires determining an appropriate sequence of operations which ensures that deadlock never occurs in the system.The objective of the study is to develop an efficient solution approach for deadlock-free scheduling problem in the flexible manufacturing systems. Due to the complex nature of the problem, it is intended to propose a heuristic approach which provides good schedules in reasonable computational times. In line with this purpose, a Petri net based heuristic search approach is developed. Two search algorithms based on heuristic priority rules are proposed, which include a deadlock avoidance strategy for the scheduling problem modeled with timed Petri nets. Extensive computational experiment is carried out on a variety of FMS scheduling problems available in the literature to evaluate the performance of the proposed approach.Keywords: Flexible manufacturing systems; Petri nets; deadlock-free scheduling.