Ευφυή και έμπειρα συστήματα διαχείρισης πόρων σε παραγωγικά συστήματα

Abstract

The scope of the thesis is to design and develop intelligent tools for the resource management of production systems. Emphasis is put on the development of intelligent tools, in order to deal with the problem of optimal production scheduling, using the available resources in the most efficient way. The doctoral thesis, through the proposed methodology and the developed systems, aims to identify all scheduling parameters, to analyse their interactions in depth and ultimately formulate algorithms and methodologies, which will provide optimal solutions based on the criteria set by the decision makers. The proposed FEDRA (Fuzzy Evolutionary Dispatching Rules Algorithm) methodology formulates the production plan, based on the following three axes: 1. Process characteristics: The methodology analyses and identifies the process characteristics, which affect the final production plan. 2. Objectives: The methodology identifies the sequences of processes, which contribute to the optimisation of the production plan, on the basis of the objectives set. 3. Goals: The methodology analyses the decision makers' goals and identifies both the processes and the sequence by which they are performed, subsequently providing the final production plan. The evolutionary optimisation algorithm proposed in this thesis is inspired by genetic algorithms. The latter are extended in order to achieve optimal performance in the solution of the production scheduling problem. In this context, particular emphasis is put on the development of innovative multi-criteria methodologies, aiming at providing the means to adequately evaluate the qualitative features of the proposed production plans. Thus, these methodologies will provide a strong and sufficient basis for solving multi-criteria production planning problems. The methodology, both in terms of qualitative and quantitative performance, was initially evaluated on international benchmark tests and then it was applied to the productive system of VARXIL SA.

Αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη ευφυϊών εργαλείων, τα οποία διαχειρίζονται τους πόρους παραγωγικών συστημάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάπτυξη ευφυϊών εργαλείων που αντιμετωπίζουν το πρόβλημα του χρονοπρογραμματισμού παραγωγής, βέλτιστα και αξιοποιώντας όσο το δυνατόν αποδοτικότερα τους διαθέσιμους πόρους του παραγωγικού συστήματος. Στόχος της διδακτορικής διατριβής στην οποία βασίζεται η μεθοδολογία και τα σχετιζόμενα συστήματα που αναπτύσσονται, είναι η συμβολή στην αναγνώριση όλων των παραμέτρων του προβλήματος του χρονοπρογραμματισμού, στην εμπεριστατωμένη ανάλυση των μεταξύ τους αλληλεπιδράσεων και τελικά στη διαμόρφωση αλγόριθμων και μεθοδολογιών που θα οδηγούν στην εύρεση καλών λύσεων με βάση τα κριτήρια του κέντρου λήψης αποφάσεων. Ειδικότερα, η προτεινόμενη μεθοδολογία, FEDRA (Fuzzy Evolutionary Dispatching Rules Algorithm), συνθέτει το προτεινόμενο πλάνο παραγωγής με βάση τις ακόλουθες τρεις συνιστώσες: 1. Χαρακτηριστικά διεργασιών: Γίνεται ανάλυση και εντοπισμός των χαρακτηριστικών εκείνων που επιδρούν στην τελική διαμόρφωση του πλάνου παραγωγής. 2. Αντικειμενικοί στόχοι: Εντοπίζονται οι ακολουθίες των διεργασιών οι οποίες προσδίδουν βέλτιστα χαρακτηριστικά στα πλάνα παραγωγής με βάση τους αντικειμενικούς στόχους. 3. Επιμέρους στόχοι: Αναλύονται οι επιμέρους στόχοι των κέντρων λήψης αποφάσεων και εντοπίζονται τόσο οι διεργασίες όσο και οι ακολουθίες διεργασιών οι οποίες απαιτούνται για την τελική διαμόρφωση του πλάνου παραγωγής. Ο εξελικτικός αλγόριθμος βελτιστοποίησης που προτείνεται είναι εμπνευσμένος από τους γενετικούς αλγορίθμους, τους οποίους επεκτείνει με κατάλληλο τρόπο ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη απόδοση ως προς το πρόβλημα του χρονοπρογραμματισμού. Συνάμα, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάπτυξη των επιμέρους πρωτότυπων πολυκριτηριακών μεθοδολογιών, ώστε να μοντελοποιούν επαρκώς τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των επιδόσεων των δυνατών επιλογών στα κριτήρια του προβλήματος, αποτελώντας μία ικανή και επαρκή βάση για την επίλυση προβλημάτων διαχείρισης παραγωγικών συστημάτων. Η ποιοτική και ποσοτική απόδοση της μεθοδολογίας δοκιμάστηκε πειραματικά πάνω σε διεθνή «προβλήματα σύγκρισης» (benchmarks) και στη συνέχεια εφαρμόστηκε στο παραγωγικό σύστημα της VARXIL Α.Β.Ε.Ε.