Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất chi tiết khí sử dụng thuật tốn tối ưu tiến hóa NGUYỄN ĐỨC THẮNG Thang.ND211078M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật khí Giảng viên hướng dẫn: TS Tào Ngọc Linh Chữ ký GVHD Khoa: Trường: CNCTM Cơ khí HÀ NỘI 4/2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyễn Đức Thắng Đề tài luận văn: Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất chi tiết khí sử dụng thuật tốn tối ưu tiến hóa Chun ngành: Kỹ thuật khí Mã số SV: 20211078M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 28 tháng năm 2023 với nội dung sau: Mô tả rõ nội dung hình 1.6 Bổ sung phần kết luận chương Viết rõ quy trình sản xuất lò xo nhà máy Ngày tháng năm 2023 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Tào Ngọc Linh Nguyễn Đức Thắng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Ngọc Kiên LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu thực đề tài này, với hướng dẫn tận tình thầy TS.Tào Ngọc Linh, đến đề tài nghiên cứu em hoàn thành Dù cố gắng nghiên cứu, tìm tịi khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Vì em kính mong bảo, đóng góp phê bình thầy giáo để đề tài nghiên cứu em luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Viện khí, Viện đào tạo Sau đại học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội lãnh đạo huy phận phòng ban, phân xưởng Nhà máy Z129, Nhà máy Z113 tạo điều kiện giúp em thực hoàn thành đề tài nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS.Tào Ngọc Linh quan tâm giúp đỡ, bảo tận tình để em khắc phục thiếu sót, tìm kiếm thêm ý tưởng hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường trang bị cho em kiến thức q trình hồn thành học phần cao học Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo hội đồng chấm luận văn thạc sĩ cho ý kiến xét duyệt Tóm tắt nội dung luận văn Ngày đất nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước với mục tiêu hội nhập phát triển nước giới, điều mang lại cho nhiều điều thuận lợi đồng thời có nhiều thách thức khó khăn Để giải khó khăn doanh nghiệp cần có phương pháp tổ chức kinh doanh mang tính chiến lược nhằm mang lại hiệu cao cho doanh nghiệp Cùng với hát triển nghành khác, nghành công nghiệp đóng vai trị vơ quan trọng phát triển đất nước Trong doanh nghiệp khí với loại hình khác giữ vai trị chủ chốt, sở để thúc đẩy phát triển nghành khác Tổ chức sản xuất có ý nghĩa quan trọng tồn tai phát triển nhà máy hay doanh nghiệp khí Tổ chức sản xuất bao gồm nhiều lĩnh vực hoạt động như: tổ chức chuẩn bị kỹ thuật, tổ chức lao động, lập kế hoạch sản xuất, tổ chức kiểm tra kỹ thuật, tổ chức cung ứng vật tư – kỹ thuật, … Vì người tổ chức hoạt động cần phải hiểu sâu lĩnh vực kinh tế tổ chức sản xuất, có khả giải vấn đề, nhiệm vụ khoa học cụ thể, đồng thời phải biết lập kế hoạch sản xuất chế thị trường canh tranh Doanh nghiệp có cấu tổ chức sản xuất hợp lý đạt hiệu cao kinh doanh, có điều kiện tiếp tục đầu tư, mở rộng sản xuất, tăng khả đóng góp vào ngân sách nhà nước Nhận thức tầm quan trọng đó, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất chi tiết khí sử dụng thuật tốn tối ưu tiến hóa” nhằm mục đích hiểu sâu phương pháp tổ chức sản xuất khí nhà máy khí, hồn thiện vấn đề cịn thiếu hi vọng áp dụng vào thực tế, để đóng góp phần nhỏ cho nghiệp phát triển doanh nghiệp nói riêng đất nước nói chung Đối tượng nghiên cứu đề tài bao gồm vấn đề sau: Phạm vi nghiên cứu đề tài không nằm ngồi doanh nghiệp khí với dạng sản xuất khác nhau, trọng vào dạng sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối Bao gồm vấn đề: - Các phương pháp tổ chức sản xuất khí - Phương pháp tổ chức hoạt động sản xuất nhà máy khí - Các phương pháp tối ưu hóa sản xuất, thuật tốn di truyền, tiến hóa - Giới thiệu dây chuyền cơng nghệ sản xuất lò xo Nhà máy Z129 - Nghiên cứu, cải tiến, tối ưu dây chuyền sản xuất lò xo nhà máy Nội dung đề tài bao gồm chương bố cục sau: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan Bao gồm khái niệm tổ chức sản xuất, mối quan hệ tổ chức sản xuất với khoa học khác, kinh nghiệm tổ chức sản xuất TBCN, nguyên tắc tổ chức sản xuất phương pháp tổ chức sản xuất Các hình thức tổ chức liên quan đến phòng ban tổ chức chuẩn bị kỹ thuật, tổ chức kiểm tra kỹ thuật, tổ chức dịch vụ sửa chữa, … nghiên cứu phát triển sản phẩm nhà máy khí Chương 2: Cơ sở lý thuyết Tìm hiểu phương pháp tối ưu; thuật tốn di truyền tiến hóa Giới thiệu dây chuyền máy móc khả cơng nghệ Nhà máy Z129, dây chuyền sản xuất lò xo Chương 3: Tín tốn, tối ưu hóa dây chuyền sản xuất Nhà máy Tính tốn suất dây chuyền So sánh thuật tốn GA DE Tính tốn, tối ưu hóa dây chuyền sản xuất HỌC VIÊN Nguyễn Đức Thắng MỤC LỤC CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined. 1.1 Khái niệm tổ chức sản xuất khí 1 1.2 Mối quan hệ tổ chức sản xuất với khoa học khác 1 1.3 Kinh nghiệm tổ chức sản xuất tư chủ nghĩa 1 1.4 Các nguyên tắc tổ chức sản xuất khí 3 1.5 Các phương pháp tổ chức sản xuất khí 5 1.5.1 Tổ chức sản xuất theo thời gian 5 1.5.2 Tổ chức sản xuất theo không gian 12 1.5.3 Tổ chức sản xuất theo dây chuyền 16 1.6 Tổ chức chuẩn bị kỹ thuật sản xuất 21 1.6.1 Nội dung chuẩn bị kỹ thuật sản xuất 21 1.6.2 Các giai đoạn chuẩn bị kỹ thuật sản xuất 21 1.7 Tổ chức kiểm tra kỹ thuật 22 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 2.1 Các phương pháp tối ưu 24 2.1.1 Khái niệm chung 24 2.1.2 Phân loại 24 2.2 Giới thiệu thuật tốn di truyền, tiến hóa 25 2.3 Thuật toán di truyền (genetic algorithms-GA) 26 2.3.1 Khởi tạo quần thể ban đầu 28 2.3.2 Mã hóa 28 2.3.3 Lựa chọn 29 2.3.4 Phép lai 29 2.3.5 Đột biến 29 2.4 Thuật toán Differential Evolution (DE) 30 2.4.1 Bước 1: Tạo dân số ban đầu (Khởi tạo) 31 2.4.2 Bước 2: Đột biến 31 2.4.3 Bước 3: Lai tạo 32 2.4.4 Bước 4: Lựa chọn 33 2.4.5 Sơ đồ giải thuật DE 33 2.5 Tổng quan nhà máy Z129 34 2.5.1 Dây chuyền sản xuất lò xo nhà máy 37 2.5.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất lò xo nhà máy áp dụng 39 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ TỐI ƯU DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT LÒ XO CỦA NHÀ MÁY 48 3.1 Tính tốn thời gian dây chuyền sản xuất 48 3.2 Tính tốn, điều chỉnh nhân gộp trạm tạo thành dây chuyền 52 3.3 Sử dụng thuật tốn để tính tốn, tối ưu hóa dây chuyền sản xuất 56 3.3.1 So sánh GA DE: 56 3.3.2 Tính tốn tối ưu hóa dây chuyền Giải thuật di truyền (Genetic Algorithm) 57 3.3.3 Tính tốn tối ưu hóa dây chuyền Thuật toán Differential Evolution (DE) 61 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Thời gian chu kỳ gia công chi tiết di chuyển 7 Hình 1.2 Thời gian chu kỳ ngun cơng di chuyển nối tiếp - song song (quy trình gồm nguyên công) 8 Hình 1.3 Thời gian chu kỳ nguyên công di chuyển nối tiếp – song song (quy trình gồm nhiều ngun cơng) 9 Hình 1.4 Thời gian chu kỳ gia công di chuyển song song 10 Hình 1.5 Sơ đồ chọn chi tiết để xác định chu kỳ chế tạo sản phẩm 11 Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc sản xuất nhà máy khí phụ thuộc vào mức độ chun mơn hóa CBP – chuẩn bị phôi; GCC – Gia công cơ; LR – Lắp ráp 13 Hình 1.7 Sơ đồ bố trí thiết bị theo ngun tắc cơng nghệ 15 Hình 1.8 Sơ đồ bố trí thiết bị theo nguyên tắc chế tạo sản phẩm 16 Hình 2.1 Sơ đồ giải thuật di truyền đơn giản 27 Hình 2.2 Đột biến 29 Hình 2.3 Sơ đồ giải thuật DE 30 Hình 2.4 Cơ chế đột biến giải thuật DE sử dụng tốn tử đột biến rand/1 32 Hình 2.5 Cơ chế tạo véc-tơ thử nghiệm 33 Hình 2.6 Sơ đồ giải thuật DE 33 Hình 2.7 Khu vực nhà xưởng nhà điều hành nhà máy 34 Hình 2.8 Một số thiết bị/máy móc nhà máy Z129 35 Hình 2.9 Một số thiết bị đo lường nhà máy Z129 36 Hình 2.10 Một số sản phẩm chế tạo nhà máy Z129 37 Hình 2.11 Ảnh sản phẩm lị xo nhà máy sản xuất 38 Hình 2.12 Máy lị xo CNC 38 Hình 2.13 Máy lị xo điều chỉnh CAM 38 Hình 2.14 Cơng nhân kiểm tra lò xo sau 39 Hình 2.15 Sơ đồ sản xuất loại lị xo trụ với đường kính dây Φ0,3 mm 39 Hình 2.16 Bản vẽ loại lị xo điển hình sản xuất nhà máy 40 Hình 2.17 Tiến trình cơng nghệ chế tạo lò xo dây trụ 40 Hình 2.18 Lị xo chặng hình 41 Hình 2.19 Chỉnh sửa, nắn chỉnh lị xo sau 42 Hình 2.20 Lò ram dầu lò xo 42 Hình 2.21 Mài đầu lò xo 43 Hình 2.22 Gỡ rối lò xo 44 Hình 2.23 Kiểm tra kích thước lị xo 44 Hình 2.24 Cắm lị xo vào khay 45 Hình 2.25 Nén ép lị xo sau xử lý bề mặt 46 Hình 2.26 Cắm khay lị xo sau nén ép đạt yêu cầu 46 Hình 3.1 Sơ đồ sản xuất lị xo dây chuyền 48 Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sau thực tối ưu 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thời gian thực tế chế tạo lô 4.000 sản phẩm 48 Bảng 3.2 Số công nhân làm việc trạm 49 Bảng 3.3 Thời gian làm việc trạm tính theo dây chuyền 52 Bảng 3.4 Thời gian làm việc trạm theo phương án 53 Bảng 3.5 Thời gian làm việc trạm theo phương án 55 Bảng 3.6 Số công nhân làm việc trạm để thời gian hoàn thành sản phẩm nhỏ 65 Biểu đồ 3.1 Thời gian làm việc trạm tính theo dây chuyền 51 Biểu đồ 3.2 Thời gian làm việc trạm theo phương án 54 Biểu đồ 3.3 Thời gian làm việc trạm theo phương án 56 - Trạm (Chỉnh sửa): Phương án ta điều chuyển thêm công nhân vào trạm 3, số công nhân tăng lên =>Thời gian hoàn thành sản phẩm trạm sau điều chuyển lại là: t3m = 4,5 (s) < t1 = 5,04 (s) - Trạm (Kiểm chọn, cắm khay): Ta điều chuyển thêm công nhân (của trạm ram, khử từ kiểm tra trước xử lý bề mặt) vào trạm này, số công nhân 13 công nhân, t6m = 5,19 (s) < t8 = 6,75 (s) - Trạm (Kiểm tra trước xử lý bề mặt): Ta điều chuyển công nhân (của trạm ram, khử từ kiểm tra trước xử lý bề mặt) vào trạm này, số công nhân công nhân cho phép tỷ lệ kiểm 30%, t7m= t9 = 1,2 (s) - Các trạm lại giữ nguyên Sau xếp lại, ta có bảng sau: Bảng 3.5 Thời gian làm việc trạm theo phương án Trạm Thời gian/1 sản phẩm(s) 5,04 1,35 4,5 0,6 0,6 5,1 1,2 0,9 0,675 10 0,6 11 0,225 Tổng thời gian để hoàn thành sản phẩm (Giá trị hàm F(x)): ܨሺͳݔሻ ൌ ͷǡͲͶ ͳǡ͵ͷ Ͷǡͷ Ͳǡ Ͳǡ ͷǡͳ ͳʹ Ͳǡͻ Ͳǡͷ Ͳǡʹʹͷ ൌ ʹͲǡͻሺݏሻ< ܨሺݔሻ ൌ ʹͷǡͳͶሺݏሻ Ta tính thời gian dỗi Idle time dây chuyền sau xếp lại là: 3,402 (s) Sau xếp lại, ta có biểu đồ thời gian làm việc trạm sau điều chỉnh gộp trạm ta có biểu đồ sau: 55 Biểu đồ thời gian làm việc trạm sau điều chỉnh, lô 4.000 sản phẩm/ca (đơn vị tính: giây) ϲ ϱ ϱ͘ϭ ϱ͘Ϭϰ ϰ͘ϱ ϰ ϯ Ϯ ϭ ϭ͘ϯϱ ϭ͘Ϯ Ϭ͘ϲ Ϭ͘ϲ Ϭ͘ϵ Ϭ͘ϲϳϱ Ϭ͘ϲ Ϭ͘ϮϮϱ Ϭ dƌҢŵϭ dƌҢŵϮ dƌҢŵϯ dƌҢŵϰ dƌҢŵϱ dƌҢŵϲ dƌҢŵϳ dƌҢŵϴ dƌҢŵϵ dƌҢŵϭϬ dƌҢŵϭϭ Biểu đồ 3.3 Thời gian làm việc trạm theo phương án Nhận xét: Trong phương án, ta thay đổi số công nhân trạm (Chỉnh sửa), Trạm (Kiểm chọn, cắm khay), Trạm 10 (Nghiệm thu) Trạm 11 (Bao gói) Trên thực tế, thay đổi số công nhân cụ thể trạm ta tạo nhiều phương án tìm phương án xếp tối ưu cho toán Tuy nhiên, tác giả chọn Trường hợp nhỏ tương ứng với phương án để tính tốn phân tích Xét cho cùng, mục đích cuối tốn giảm thời gian hồn thành sản phẩm, vừa đáp ứng tối đa sản phẩm đầu Trạm 1(trạm cố định) vừa tăng hiệu sản xuất dây chuyền Trong phương án, phương án phương án có thời gian hồn thành sản phẩm nhanh F(x2) < F(x1) Do thời gian làm việc trạm 1, 3, 10 lớn chênh lệch nhiều với thời gian làm việc trạm lại nên muốn tăng hiệu dây chuyền, ta điều chuyển công nhân trạm khác vào làm việc trạm (Trạm số máy chạy cố định liên tục nên ta không xét đến) Nhận thời gian dỗi trạm khác lớn nên ta điều chỉnh cơng nhân qua trạm 3, 10 để tránh tải trạm giảm thời gian dỗi trạm khác 3.3 Sử dụng thuật tốn để tính tốn, tối ưu hóa dây chuyền sản xuất 3.3.1 So sánh GA DE: GA DE thuật tốn tối ưu hóa dựa quần thể (populationbased optimization algorithms) sử dụng để giải tốn tối ưu khơng ràng buộc Tuy nhiên, có số khác biệt GA DE: 56 Cơ chế tìm kiếm: GA sử dụng phép tốn selection, crossover mutation để tìm kiếm khơng gian tối ưu Trong đó, DE sử dụng phép tốn mutation crossover để tìm kiếm khơng gian tối ưu Điều chỉnh tham số: GA có nhiều tham số cần điều chỉnh tỷ lệ chọn lọc, tỷ lệ crossover tỷ lệ mutation Trong đó, DE có tham số phụ thuộc vào thơng số tham số Tính tốn: GA tốn nhiều thời gian tính tốn DE phải áp dụng phép tốn selection, crossover mutation lên cá thể quần thể Trong đó, DE cần tính tốn vectơ Hiệu quả: DE cho kết tốt nhiều trường hợp so với GA sử dụng phép toán đột biến để thay đổi giá trị quần thể cách hiệu Tuy nhiên, lựa chọn GA DE phụ thuộc vào toán cụ thể cần giải Một số tốn hiệu sử dụng GA, tốn khác giải hiệu DE Trong tốn tối ưu hóa có điều kiện ràng buộc, DE thường ưa chuộng GA Lý DE có khả xử lý tốt ràng buộc đưa giải pháp hợp lý trường hợp Cụ thể, DE, ràng buộc áp dụng cách đảm bảo giá trị cá thể sinh trình tối ưu hóa phải thỏa mãn ràng buộc Điều đạt cách sử dụng phép toán đột biến (mutation) ghép cặp (crossover) phù hợp với ràng buộc Trong đó, GA khơng thể xử lý ràng buộc cách hiệu quả, việc áp dụng ràng buộc vào q trình tối ưu hóa thường phức tạp dẫn đến giải pháp khơng hợp lý Tuy nhiên, lựa chọn GA DE phụ thuộc vào toán cụ thể Nếu toán khơng có ràng buộc ràng buộc khơng q phức tạp, GA cho kết tốt Tuy nhiên, có ràng buộc phức tạp, DE phương pháp tối ưu hóa ưa chuộng Ở toán cụ thể này, với phương pháp GA ta nhiều thời gian cho việc tìm kết tối ưu toán DE, tác giả chọn thuật tốn DE để tìm lời giải cho tốn 3.3.2 Tính tốn tối ưu hóa dây chuyền Giải thuật di truyền (Genetic Algorithm) Đối với dây chuyền tại, ta xác định biến cần tối ưu số lượng công nhân trạm làm việc Khởi tạo hàm mục tiêu đánh giá mức độ tối ưu toán Thời gian hoàn thành sản phẩm (Tổng thời gian hoàn thành sản phẩm từ trạm đến trạm 13) 57 ଵଷ ܨሺ ݔሻ ൌ ሺ ୀଵ ݇ ൈ ͵ͲͲ ሻሺݏሻ ܣ ൈ ݉ Trong đó: F(x): Thời gian hồn thành sản phẩm tính từ trạm đến trạm 13 ki: Thời gian người hồn thành lơ tính riêng cho trạm Ai: Số sản phẩm trạm hoàn thành ca làm việc mi: Số công nhân trạm (biến số cần tính tốn), tổng số cơng nhân dây chuyền 36 công nhân * Tìm giá trị nhỏ hàm mục tiêu F(x) số công nhân tương ứng xếp vào trạm Từ công thức hàm mục tiêu toán: ଵଷ ܨሺ ݔሻ ൌ ሺ ୀଵ ݇ ൈ ͵ͲͲ ሻሺݏሻ ܣ ൈ ݉ Trong đó: F(x): Thời gian hồn thành sản phẩm tính từ trạm đến trạm 13 ki: Thời gian người hoàn thành lơ tính riêng cho trạm Ai: Số sản phẩm trạm hoàn thành ca làm việc mi: Số công nhân trạm (biến số cần tính tốn), tổng số cơng nhân dây chuyền 34 cơng nhân Ta tính hàm F(x): ͶͲ ͺ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͳǡʹͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͶͲ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͳ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ܨሺ ݔሻ ൌ ͲͲͲ ͷͲͲͲ ൈ ݔଷ ͷͲͲͲ ൈ ݔଵ ͷͲͲͲ ൈ ݔଶ ͶͲ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͳ ͷͲͲͲ ൈ ݔସ ͷͲͲͲ ൈ ݔହ ͷͲͲͲ ൈ ݔ ͷͲͲͲ ൈ ݔ ͵ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ʹ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͳǡͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͷͲͲͲ ൈ ଼ݔ ͷͲͲͲ ൈ ݔଽ ͷͲͲͲ ൈ ݔଵ Trong đó: X1 số công nhân trạm X2 số công nhân trạm X3 số công nhân trạm X4 số công nhân trạm X5 số công nhân trạm X6 số công nhân trạm X7 số công nhân trạm 58 X8 số công nhân trạm X9 số công nhân trạm 10 X10 số công nhân trạm 11 Trạm trạm máy chạy cần số công nhân cố định 2, máy chạy liên tục ca = 6000 sản phẩm nên trạm xem cố định thay đổi Với điều kiện biên ràng buộc trạm sau: Tổng số công nhân trạm cịn lại 34 cơng nhân: ͳݔ ʹݔ ڮ Ͳͳݔൌ ͵Ͷ Tổng số công nhân trạm (Trừ trạm 3,6) phải lớn công nhân: ͳݔ ͳ ͵ݔ ͳ ݔͶ ͳ ݔ ͳ ݔ ͳ ݔͺ ͳ ͻݔ ͳ Ͳͳݔ ͳ Số công nhân trạm lớn (vì biểu đồ ban đầu, muốn hoàn thành hết 6.000 sản phẩm trạm 1, ta cần t1ൌ ͷǡͲͶሺݏሻ t2), từ ta tính được: ʹݔ Số công nhân trạm lớn 10: (vì biểu đồ ban đầu, muốn hồn thành hết 6.000 sản phẩm trạm 1, ta cần t1ൌ ͷǡͲͶሺݏሻ t6), ta tính được: ݔͷ ͳͳ Với điều kiện trên, ta tiến hành tìm giá trị nhỏ hàm mục tiêu, tối ưu tổng thời gian sản xuất hoàn chỉnh sản phẩm tính từ trạm đến trạm 13 Đối với giải thuật GAs dùng vòng lặp thơng thường, ta dùng vịng lặp for để chạy chương trình: Vì biến x1, x2, x3, x4, x6, x7, x8, x9, x10 số nguyên, ta giải toán cách thử tất giá trị biến tìm giá trị nhỏ hàm số 59 Đầu tiên, ta tạo mảng chứa tất giá trị biến x1, x2, x3, x4, x6, x7, x8, x9, x10 theo điều kiện cho: import itertools x1_values = range(1, 36) x2_values = range(6, 36) x3_values = range(1, 36) x4_values = range(1, 36) x6_values = range(1, 36) x7_values = range(1, 36) x8_values = range(1, 36) x9_values = range(1, 36) x10_values = range(1, 36) possible_values = list(itertools.product(x1_values, x2_values, x3_values, x4_values, x6_values, x7_values, x8_values, x9_values, x10_values)) Sau đó, ta duyệt qua giá trị biến tính giá trị hàm số F(x) tương ứng Cuối cùng, ta chọn giá trị nhỏ hàm số : Ta có: from tqdm import tqdm min_value = for x1 in tqdm(range(1, 36)): for x2 in range(6, 36): for x3 in range(1, 36): for x4 in range(1, 36): for x6 in range(1, 36): for x7 in range(1, 36): for x8 in range(1, 36): for x9 in range(1, 36): for x10 in range(1, 36): x5 = 36 - x1 - x2 - x3 - x4 - x6 - x7 - x8 - x9 - x10 if (x5 >= 10): f_value = (8*60*60)/6.000 + (1.25*60*60)/(5000*x1) + (40*60*60)/(5000*x2) + (40/(60*60*60))/(5000*x3) + (40/(60*60*60))/(5000*x4) + (75*60*60)/(5000*x5) + (4*60*60)/(5000*x6) + (4*60*60)/(5000*x7) + (3*60*60)/(5000*x8) + (2*60*60)/(5000*x9) + (0.5*60*60)/(5000*x10) 60 if (f_value < min_value): min_value = f_value minx=(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10) print(min_value , minx) Đoạn code vòng lặp lồng với 10 vòng lặp, vòng lặp tương ứng với biến từ x1 đến x10 Trong vòng lặp, biến tương ứng lấy giá trị từ đến 36 Biến x5 tính cách lấy tổng x1 đến x4, x6 đến x10 trừ kết từ 36 Tại bước lặp, x5 lớn 10, giá trị f_value tính cơng thức phức tạp dựa biến x1 đến x10 Sau đó, giá trị f_value nhỏ giá trị min_value, min_value minx cập nhật để lưu trữ giá trị nhỏ f_value giá trị tương ứng x1 đến x10 Cuối cùng, vòng lặp kết thúc, giá trị min_value giá trị tương ứng x1 đến x10 in hình dạng tuple Mục đích đoạn code không rõ ràng mà cần thêm thông tin bối cảnh mục tiêu để hiểu tác dụng Tuy nhiên, đoạn code tìm kiếm kết hợp giá trị x1 đến x10 cho giá trị f_value nhỏ theo công thức cụ thể Các giá trị x1 đến x10 giới hạn khoảng từ đến 36 giá trị duyệt qua cách thủ cơng để tìm kết tối ưu f_value => Ta thấy, số vịng lặp chương trình nhiều việc tìm kết phương pháp khó khăn với điều kiện biên tốn cho 3.3.3 Tính tốn tối ưu hóa dây chuyền Thuật tốn Differential Evolution (DE) Sau tính tốn từ dây chuyền thực tế, ta tìm thời gian để hồn thành sản phẩm hồn chỉnh tính từ bắt đầu ngun cơng Cuốn hình, hàm mục tiêu thuật tốn: Từ cơng thức hàm mục tiêu toán: ଵଷ ܨሺ ݔሻ ൌ ሺ ୀଵ ݇ ൈ ͵ͲͲ ሻሺݏሻ ܣ ൈ ݉ Trong đó: F(x): Thời gian hồn thành sản phẩm tính từ trạm đến trạm 13 ki: Thời gian người hồn thành lơ tính riêng cho trạm Ai: Số sản phẩm trạm hoàn thành ca làm việc mi: Số công nhân trạm (biến số cần tính tốn), tổng số công nhân dây chuyền 38 công nhân 61 Ta tính hàm F(x): ͶͲ ͺ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͳǡʹͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͶͲ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͳ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ܨሺ ݔሻ ൌ ͷͲͲͲ ൈ ݔଵ ͷͲͲͲ ൈ ݔଶ ͷͲͲͲ ൈ ݔଷ ͲͲͲ ͶͲ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͳ ͷͲͲͲ ൈ ݔସ ͷͲͲͲ ൈ ݔହ ͷͲͲͲ ൈ ݔ ͷͲͲͲ ൈ ݔ ͵ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ʹ ൈ Ͳ ൈ Ͳ Ͳǡͷ ൈ Ͳ ൈ Ͳ ͷͲͲͲ ൈ ଼ݔ ͷͲͲͲ ൈ ݔଽ ͷͲͲͲ ൈ ݔଵ Trong đó: X1 số cơng nhân trạm X2 số công nhân trạm X3 số công nhân trạm X4 số công nhân trạm X5 số công nhân trạm X6 số công nhân trạm X7 số công nhân trạm X8 số công nhân trạm X9 số công nhân trạm 10 X10 số công nhân trạm 11 Trạm trạm máy chạy cần số công nhân cố định 20, máy chạy liên tục ca = 8h 6000 sản phẩm nên trạm xem cố định thay đổi Với điều kiện biên ràng buộc trạm sau: Tổng số công nhân trạm cịn lại 36 cơng nhân: ͳݔ ʹݔ ڮ Ͳͳݔൌ ͵ Tổng số công nhân trạm (Trừ trạm 3,6) phải lớn 10 công nhân: ͳݔ ͳ ͵ݔ ͳ ݔͶ ͳ ݔ ͳ ݔ ͳ ݔͺ ͳ ͻݔ ͳ Ͳͳݔ ͳ 62 Số công nhân trạm lớn (vì biểu đồ ban đầu, muốn hồn thành hết 6.000 sản phẩm trạm 1, ta cần t1ൌ ͲǡͶͺሺݏሻ t2), từ ta tính được: ʹݔ Số công nhân trạm lớn 10: (vì biểu đồ ban đầu, muốn hoàn thành hết 6.000 sản phẩm trạm 1, ta cần t1ൌ ͲǡͶͺሺݏሻ t6), ta tính được: ݔͷ ͳͳ Với điều kiện trên, ta tiến hành tìm giá trị nhỏ hàm mục tiêu, tối ưu tổng thời gian sản xuất hồn chỉnh sản phẩm tính từ trạm đến trạm 13 thuật tốn DE Ta có chương trình cụ thể để tìm kết toán sau: import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt def F_value(x): value=(8*60*60)/6000 + (5000*x[1]) +(40*60)/(5000*x[2]) + *x[4]) +(4*60*60)/(5000*x[5]) 000*x[7]) +(2*60*60)/(5000*x[8]) return value (1.25*60*60)/(5000*x[0]) + (40*60*60)/ (40*60)/(5000*x[3]) + (75*60*60)/(5000 + (4*60*60)/(5000*x[6]) + (3*60*60)/(5 + (0.5*60*60)/(5000*x[9]) min_value=1000; pop=20 #number of population size=10 #value of changing station x = np.empty((pop,size)) y=[] max_iter=5000 F_weight = 0.55 F_CR = 0.95 #tao cac ca the ban dau (initialization) for i in range(0,pop): for j in range(0,size): x[i][j]=np.random.randint(10,361) #normalization sum=0 for j in range(0,size): sum+=x[i][j] for j in range(0,size): x[i][j]=x[i][j]*360/sum 63 y.append(F_value(x[i])) #sap xep lai cac ca the (rearrange) for i in range(0,pop): for j in range(i+1,pop): if y[j]0.95)|(j==np.random.randint(size)): u[j]=x[k][j] else: u[j]=v[j] #dieu kien bien if u[j]>360: u[j]=360 if u[j]
Ngày đăng: 27/07/2023, 22:55
Xem thêm:
