Nghiên cứu ứng dụng giải thuật di truyền lập kế hoạch sản xuất tại nhà máy cơ khí

I H C QU C GIA TP HCM TR NG I H C BÁCH KHOA NGUY N HOÀNG PHÚC NGHIÊN C U L PK NG D NG GI I THU T DI TRUY N HO CH S N XU T T I NHÀ MÁY C Chuyên ngành: K Thu t Công Nghi p Mã s : 8520117 LU N V N TH C S TP H CHÍ MINH, tháng 07 n m 2022 i KHÍ Cơng trình đ Cán b h c hoàn thành t i: Tr ng i h c Bách Khoa- HQG-HCM ng d n khoa h c: PGS TS Ng c Hi n Cán b ch m nh n xét 1: TS Lê Song Thanh Qu nh……………………… Cán b ch m nh n xét 2: TS Nguy n Lu n v n th c s đ c b o v t i tr c Duy……………………………… ng i h c Bách Khoa - HQG Tp HCM ngày 02 tháng 07 n m 2022 Thành ph n H i đ ng đánh giá lu n v n th c s g m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i đ ng ch m b o v lu n v n th c s ) TS Nguy n V ng Phúc Nguyên - Ch t ch h i đ ng TS Nguy n H u Th - Th ký h i đ ng TS Lê Song Thanh Qu nh - y viên Ph n bi n TS Nguy n - y viên Ph n bi n PGS TS c Duy Ng c Hi n - y viên h i đ ng Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá lu n v n Tr ngành sau lu n v n đ CH T CH H I ng Khoa qu n lý chuyên c s a ch a (n u có) NG TS Nguy n V ng Phúc Ngun TR NG KHOA C KHÍ C NG HỊA XÃ H I CH NGH A VI T NAM I H C QU C GIA TP.HCM TR NG c L p – T – H nh phúc I H C BÁCH KHOA _ NHI M V LU N V N TH C S H , tên h c viên: Nguy n Hoàng Phúc MSHV: 2070128 Ngày, tháng, n m sinh: 21/12/1994 N i sinh: Ba Tri - B n Tre Chuyên ngành: K Thu t Công nghi p Mã s : 8520117 I TÊN TÀI: “NGHIÊN C U NG D NG GI I THU T DI TRUY N L P K HO CH S N XU T T I NHÀ MÁY C KHÍ” Tên đ tài ti ng anh: “APPLICATION OF GENETIC ALGORITHM TO SOLVE THE PRODUCTION PLANNING PROBLEM FOR MECHANICAL FACTORY” II NHI M V VÀ N I DUNG: Tìm hi u tình hình ho t đ ng s n xu t th c tr ng c a nhà máy C khí Phân tích hi n tr ng xây d ng mơ hình l p k ho ch t i nhà máy C khí Xây d ng thông s hàm m c tiêu cho toán, ng d ng gi i thu t di truy n đ xây d ng toán l p k ho ch Xây d ng ch ng trình gi i tốn nh ph n m m h tr Matlab Phân tích, đánh giá k t qu so sánh v i th c t c a nhà máy K t lu n ki n ngh III NGÀY GIAO NHI M V : ngày 14 tháng 02 n m 2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH LU N V N: ngày 06 tháng 06 n m 2022 V CÁN B H NG D N: PGS TS Ng c Hi n Tp H Chí Minh, ngày tháng n m 2022 CÁN B PGS TS H NG D N CH NHI M B Ng c Hi n PGS TS TR NG KHOA C i KHÍ MƠN ÀO T O Ng c Hi n L I CÁM Trên đ N ng h c v n tìm ki m h c h i nh ng ki n th c m i không ch m c tiêu đ phát tri n ngh nghi p cho b n thân tr thành ng ích cho xã h i Trong su t trình h c t p t i tr ng i H c Bách Khoa TP HCM, s c g ng, ngh l c c a b n thân, em nh n đ đ , c ng nh s i cơng dân có c s h tr , giúp ng h c a gia đình, th y cô b n bè Em xin g i l i c m n chân thành đ n gia đình, th y b n h n, em xin g i l i c m n chân thành sâu s c đ n th y PSG.TS ng i h c bi t Ng c Hi n, ng d n em th c hi n lu n v n t t nghi p th y TS - Nguy n c Duy h tr em su t trình th c hi n V i s ch b o t n tình đ y tâm huy t c a quý th y cô, em đ c c ng c l i ki n th c h c h i thêm nhi u u b ích Kính chúc quý th y ln ln có s c kh e s ti p t c truy n đ t ki n th c cho nhi u th h sau h n n a Em xin chân thành c m n! H c viên th c hi n: Nguy n Hồng Phúc ii TĨM T T LU N V N TH C S Trong ho t đ ng công nghi p, l p k ho ch s n xu t đóng vai trị quan tr ng c a cơng tác qu n lý s n xu t M t doanh nghi p ch có th thành cơng s d ng có hi u qu ngu n nhân l c đ h u d ng c a nhà máy c ng nh c c ti u chi phí khơng c n thi t đ tđ c k t qu ban lãnh đ o c a doanh nghi p ph i xác đ nh m c tiêu ph ng pháp đ t đ c m c tiêu L p k ho ch ch c n ng qu n lý c b n, liên quan đ n vi c xác đ nh m c tiêu c a doanh nghi p, hình thành ch đ ng trình quy trình hành đ ng đ đ t c m c tiêu, xây d ng l ch trình, th i gian th c hi n phân công trách nhi m th c hi n Có th hi u l p k ho ch m t trình quy t đ nh liên quan đ n vi c ph i làm gì, làm nh th nào, làm ph i làm L p k ho ch nhi m v b t bu c đ i v i m i t ch c, doanh nghi p m i c p đ c a t ch c, doanh nghi p Hi u đ c ý ngh a c a l p k ho ch s n xu t ph ng pháp l p k ho ch s n xu t hi u qu s giúp doanh nghi p nâng cao hi u qu s n xu t c a t nâng cao l i nhu n Trong đó, mơ hình l p k ho ch s n xu t cho đ n hàng t i u yêu c u không th thi u trình v n hành c a m t t ch c s n xu t iii ABSTRACT In industrial operations, production planning plays an important role in production management A business can only succeed when it effectively uses human resources and the availability of the plant as well as minimizes unnecessary costs To achieve these results, the management of the enterprise must correctly define the objectives and methods of achieving them Planning is the basic management function, concerned with defining the goals of the business, formulating action programs and processes to achieve the goals, developing the schedule, timing and execution, assigning responsibility for implementation Planning can be understood as a decision-making process regarding what to do, how to it, when to it, and who to it Planning is a must for every organization, business and every level of organization or business Understanding the meaning of production planning and effective production planning methods will help businesses improve their production efficiency, thereby increasing profits In particular, the production planning model for optimal orders is always an indispensable requirement in the operation of a manufacturing organization iv L I CAM OAN Tôi xin cam đoan d li u k t qu lu n v n nghiên c u đ c l p c a Trong đo n đ c trích d n lu n v n đ ph n tài li u tham kh o c li t kê th hi n ng th i, d li u cung c p c a công ty, k t qu nghiên c u hoàn tồn trung th c, khơng chép t b t k cơng trình nghiên c u khác N u có sai sót, tơi xin hồn tồn ch u trách nhi m ch u m i hình th c k lu t c a khoa c ng nh nhà tr ng TP.HCM, Ngày 02 tháng 07 n m 2022 H c viên th c hi n: Nguy n Hoàng Phúc v M CL C NHI M V LU N V N TH C S I L I CÁM N II TÓM T T LU N V N TH C S III L I CAM OAN V M C L C VI DANH M C HÌNH IX DANH M C B NG X T CH VI T T T XI NG 1: T NG QUAN TÀI 1.1 - Lý hình thành đ tài 1.2 - M c tiêu n i dung th c hi n 1.3 - Ph m vi gi i h n 1.4 - Ph ng pháp nghiên c u 1.5 - C u trúc c a lu n v n CH NG 2: C S LÝ THUY T 2.1 - Lý thuy t l p k ho ch 2.1.1 - C s lý thuy t 2.1.2 - Vai trò l p k ho ch 2.1.3 - Phân lo i l p k ho ch 2.1.4 - Quy trình l p k ho ch .8 2.1.5 - Các y u t nh h ng đ n trình l p k ho ch 10 2.2 - Lý thuy t v gi i thu t di truy n 11 2.2.1 - C s lý thuy t 11 2.2.2 - Tính ch t c a gi i thu t di truy n 12 2.2.3 - Các b c th c hi n GA 13 2.2.4 - Tham s c a gi i thu t di truy n 15 2.2.5 - u m nh c m c a GA .16 vi 2.2.6 - ng d ng c a GA 17 2.3 - Các nghiên c u liên quan 18 2.3.1 - Nghiên c u sách - Book 18 2.3.2 - Nghiên c u báo khoa h c - Article 21 2.3.3 - Nh n xét: 22 2.4 - Ph ng pháp th c hi n 22 2.4.1 - Thu th p phân tích s li u 22 2.4.2 - Ph CH ng pháp th c hi n 22 NG 3: PHÂN TÍCH IT NG NGHIÊN C U .23 3.1 - T ng quan v công ty .23 3.1.1 - Gi i thi u 23 3.1.2 - C u trúc t ch c 23 3.2 - Phân tích hi n tr ng 24 3.2.1 - M t b ng nhà máy 24 3.2.2 - Quy trình t ch c s n xu t .25 3.3 - N ng l c s n xu t .27 3.4 - Ti p c n v n đ 28 3.5 - Nh n xét: 31 CH NG 4: MƠ HÌNH HĨA BÀI TỐN VÀ L I GI I 32 4.1 - Xác đ nh thông s 32 4.2 - Các b c th c hi n l i gi i 34 4.2.1 - Kh i t o l i gi i ban đ u 34 4.2.2 - Giao hoán - Crossover 39 4.2.3 - t bi n - Mutation 41 4.2.4 - ánh giá - Evaluation 42 4.2.5 - Xây d ng ch ng trình đ xác đ nh l i gi i 43 4.2.6 - Giao di n làm vi c c a Matlab 44 4.2.7 - K t qu toán 45 4.3 - Xác đ nh u ki n d ng c a toán 48 4.4 - Nh n xét k t qu l i gi i 48 vii 4.5 - D báo r i lo đ a ph CH ng án k ho ch áp d ng vào th c t 49 NG 5: K T LU N VÀ KI N NGH 50 5.1 - K t lu n 50 5.2 - u m 50 5.3 - Nh ng h n ch : 50 5.4 - Ki n ngh 50 TÀI LI U THAM KH O 51 PH L C 53 PH N LÝ L CH TRÍCH NGANG .66 viii [14] R Frias "A Hybrid Genetic Algorithm Approach for Concave Minimum Cost Network Flow Problems," in Journal of engineering design, Porto, Portugal, March, 2005 [15] F Werner Genetic algorithms for shop scheduling problems: a survey Germany: Foundations of Management, 2011 52 PH L C A.1 - Giao di n làm vi c Matlab A.2 - K t qu hi n th l i gi i c a toán 53 A.3 - Ch ng trình code th c thi l i gi i – GA: clear all clc close all % % Number of generation required g= 1000; % Population size p=100; % Number of pairs of chromosomes required for crossover t=30; % Number of pairs of chromosomes required for mutation t1=20; % % Generate the zeros matrix E=zeros(p+2*t+2*t1,27); % Randomly generate the initial population [y0, A0]= population(p); for i=1:g % Crossover operation A1=crossover(y0,A0,t); % Mutation operation A2=mutation(y0,A0,t1); % Extended population E(1:p,:)=A0; E(p+1:p+2*t,:)=A1; E(p+2*t+1:p+2*t+2*t1,:)=A2; % Evaluation operation B=evaluation(E); %Selection operation C=selection(E,B,p); D=C; %Remove zeros element in matrix D for k=1:27 for j=1:p if D(j,k)==0 D(j,k)=round(1+39*abs(rand(1))); end end end y0=D; A0=C; % Fitness value V=evaluation (C); %everage K=sum(v)/p; L=max(V); %[m,n]=find(V==max(V)); %H=C(n,:); plot (i,K,'b.',i,L,'r.'); drawnow hold on title ('Blue - Average Red - Maximum'); xlabel('Generation') ylabel('Fitness (profit)') end %Display the optimal solution disp('OPTIMAL SOLUTION') [m,n]=find(V==max(V)); 54 H=C(max(n),:); disp(['Production plan: ',num2str(H)]); disp(['Maximum total profit: $ ',num2str(L),' A.4 - Ch K']); ng trình code th c thi t o t p đám đông – Population: function [y0 y1]= population(n) F1=zeros(1,27); % Generate zero matrix F2 = F1; F3 = F1; F=F1; O=F1; %======================================================================== % Labor requirement L=[22 25 31 31 28 36 14 25 19 23 27 13 18 35 33 19 33 30 24 24 34 32 24 15 30 30 14 28 36 31]; % Material requirement M =[6 86 55 88 63 11 6 77 47 73 72 19 42 22 73 56 65 59 22 42 32 56 19 29 42 34 84 18 31]; % Cost to produce the part C=[15 21 22 10 13 11 24 23 10 14 2 18 16 19 12 6]; % Minimum number of parts required to produce np = 27; % Cost of running company per hour ($k) cc = 0.17; % Labor available la = 624; % Material available ma = 1500; % Working capital available wa = 300; % Product changeover po = 2; %======================================================================== for k=1:n tt=1; while tt < np % Randomly generate chromosome I=round(1+39*abs(rand(1,30))); %I=sapsep(I); % -% Cut the chromosome based on labor constraint A1=zeros(1,1); A1(1) = L(I(1)); i1=2; while sum(A1)