Üretim kararlarının alınmasında meta-sezgisel algoritmaların kullanılması: Bir uygulama
Using meta-heuristic algorithms in making production decisions: A case study
Yazar: RÜVEYDA KARABUDAK
Danışman: DOÇ. DR. TALİP KELLEGÖZ
Gazi Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Yönetim Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Atölye çizelgelemesi = Job shop scheduling ; Metasezgisel algoritmalar = Metaheuristic algorithms ; Vardiya sistemi = Shiftwork system ; Üretim çizelgelemesi = Production scheduling

Özet:
Çizelgeleme, genel olarak işlerin kısıtlı kaynakları nasıl kullanacağına yönelik bir karar verme sürecidir. İşlerin zamanında, olabilecek en az maliyetle ve kaynakları verimli kullanacak şekilde yapılması çizelgelemedeki önemli amaçlar arasındadır. Sipariş teslimlerindeki gecikmeler ile ortaya çıkan maliyet artışları, işletmeler açısından önlenmesi gereken önemli bir problemdir. Bu çalışmada esnek atölye tipi çizelgeleme problemi ele alınmıştır. Ele alınan üretim ortamında süreç, vardiyalara bölünmüştür. Kendilerine has rotası bulunan işlere ait operasyonların alternatif makinelerden birinde işleme alınıp aynı vardiya içerisinde tamamlanmış olmaları gerekmektedir. Öncelikle vardiya kısıtı içeren yeni problemin tanımı yapılmış, karışık tamsayılı matematiksel programlama modeli kurulmuş ve probleme özgü olarak genişletilmiş küçük boyutlu test problemleri üzerinde matematiksel modelin performansı analiz edilmiştir. Analiz sonuçları, NP-zor sınıfında yer alan problemin büyük boyutlu gerçek hayat örneklerinin optimal sonuçlarının makul çözüm zamanlarında bulunamayacağını göstermiş, bu nedenle literatüre uygun olacak şekilde meta-sezgisel yöntemlere başvurulmuştur. Orta ve büyük boyutlu problemlerin çözümü için tavlama benzetimi algoritması geliştirilmiş ve parametre optimizasyonu yoluyla uygun parametre değerleri belirlenmiştir. Algoritma sonuçları matematiksel modelin bulduğu optimal çözüm değerleriyle karşılaştırılmış ve kabul edilebilir bir performans sergilediği görülmüştür. Son olarak önerilen sezgisel algoritmayla bir firmada tespit edilen esnek atölye tipi çizelgeleme problemi çözülmüş ve firmanın uyguladığı mevcut çizelge ile karşılaştırması yapılarak iyileşme oranı hesaplanmıştır.

Abstract:
In general, scheduling is a decision-making process for how jobs will use resources. Some of important objectives of scheduling are to get the jobs done on time with the least possible cost and to use resources efficiently. Cost increases caused by delays in order deliveries is an important problem that needs to be prevented by businesses. In this study, the flexible job shop scheduling problem is discussed. In the production environment under consideration, the production horizon is divided into shifts. The operations of the jobs with their own route must be processed on one of the alternative machines and must be started and completed within the same shift. First, the formal definition of the new problem with shift constraints was made, the mixed integer programming model was developed, and the performance of the mathematical formulation was analyzed on the problem-specific extended benchmark instances. The results of the analysis showed that the optimal solutions of large-scale real-life instances of this NP-hard problem could not be found. Therefore, meta-heuristic methods were used in accordance with the literature. Simulated annealing algorithm has been developed for the solution of medium and large sized problem instances, and appropriate parameter values have been determined through parameter tuning study. The results obtained with the algorithm were compared with the optimal solutions found by the mathematical model and showed an acceptable performance. Finally, real-life problem instance determined in a company was solved with the proposed heuristic algorithm. The improvement rate was calculated by comparing the resulting solution with the real schedule applied by the company.