Ứng dụng giải thuật di truyền và quy hoạch mục tiêu cho bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu mặt bằng nhà máy áp dụng cho công ty tnhh schaeffler việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN PHẠM VÂN HÀ ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ QUY HOẠCH MỤC TIÊU CHO BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA ĐA MỤC TIÊU MẶT BẰNG NHÀ MÁY ÁP DỤNG CHO CÔNG TY TNHH SCHAEFFLER VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ NGÀNH: 60.52.06 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2009 i Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN PHẠM VÂN HÀ ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ QUY HOẠCH MỤC TIÊU CHO BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU MẶT BẰNG NHÀ MÁY ÁP DỤNG CHO CÔNG TY TNHH SCHAEFFLER VIỆT NAM Chuyên ngành : KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2009 ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -oOo Tp HCM, ngày 03 tháng 07 năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN PHẠM VÂN HÀ Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 18 – 09 – 1983 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành: KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP MSHV: 02707238 1- TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ QUY HOẠCH MỤC TIÊU CHO BÀI TOÁN TỐI ƯU HOÁ ĐA MỤC TIÊU MẶT BẰNG NHÀ MÁY ÁP DỤNG CHO CÔNG TY TNHH SCHAEFFLER VIỆT NAM 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nghiên cứu vấn đề chi phí nhà máy yếu tố then chốt ảnh hưởng Nghiên cứu trạng mặt nhà máy quy trình sản xuất cơng ty TNHH Schaeffler Việt Nam Tìm hiểu lý thuyết thiết kế mới, cải tiến tối ưu hóa mặt giải thuật TWOWAYX, giải thuật di truyền, phương pháp giải toán đa mục tiêu phương pháp mục tiêu toàn cục, quy hoạch mục tiêu, kỹ thuật định Xây dựng mơ hình mặt nhà máy trạng Thu thập số liệu để đánh giá mơ hình mặt trạng Ứng dụng kỹ thuật mặt lý thuyết tối ưu để giải vấn đề mặt nhà máy So sánh, đánh giá định lựa chọn phương án Phân tích kết quả, kết luận kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/02/2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/07/2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS HỒ THANH PHONG Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS TS Hồ Thanh Phong ThS Nguyễn Như Phong KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) iv LỜI CẢM ƠN Lời cho em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với tất Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa TP.HCM tận tâm giảng dạy hướng dẫn cho em suốt thời gian học tập vừa qua Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến với Thầy PGS.TS Hồ Thanh Phong truyền đạt kiến thức, bảo tận tâm hướng dẫn em trình học tập thực đề tài Lời cảm ơn em xin gửi đến tất Thầy Cô Bộ môn Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp cho em kiến thức thật hữu ích Cảm ơn Ban giám đốc công ty TNHH Schaeffler Việt Nam tạo điều kiện cho tơi tìm hiểu thực tế thu thập số liệu để thực luận văn Cảm ơn người bạn động viên, giúp đỡ Con xin cảm ơn ba mẹ nuôi dưỡng, quan tâm, lo lắng động viên học tập học sống vào lúc khó khăn Cảm ơn tất quan tâm hỗ trợ người giúp tơi hồn thành luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009 Nguyễn Phạm Vân Hà v TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Vấn đề chi phí ln chiếm vai trị quan trọng hoạt động tổ chức lợi nhuận hay phi lợi nhuận nào, đặc biệt nhà máy sản xuất Mặt yếu tố cần xem xét đánh giá từ giai đoạn ban đầu trước lắp đặt thiết bị vận hành có ảnh hưởng to lớn đến chi phí vận hành hệ thống Tuy nhiên thực tế không ngừng biến đổi, ln ln có phát sinh ảnh hưởng đến hiệu thiết kế mặt ban đầu Vì việc xây dựng mơ hình đánh giá hiệu mặt cải tiến mặt linh động, phù hợp yêu cầu thiếu trình vận hành tổ chức sản xuất vi MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Cơng trình hồn thành .ii Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt luận văn thạc sĩ .v Mục lục .vi Danh sách hình vẽ .x Danh sách bảng biểu xii Chương GIỚI THIỆU 1.1 Lý hình thành đề tài 1.2 Mục tiêu luận văn nội dung thực .5 1.2.1 Mục tiêu luận văn 1.2.2 Nội dung thực 1.3 Bố cục luận văn 1.4 Phạm vi giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu Chương CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN .7 2.1 Luận văn tiến sĩ: “Integrating Multiobjective Optimization into A simulation environment: An application in factory layout” – Tích hợp tối ưu đa mục tiêu vào môi trường mô phỏng.” 2.2 Bài báo “Solving Facility Layout problem using genetic programming” – “Giải toán mặt thiết bị sử dụng giải thuật di truyền.” 2.3 Bài báo “The use of simulation in facility layout design: A practical consulting experience” – “Ứng dụng mô thiết kế mặt bằng: Một kinh nghiệm tư vấn thực tế.” vii 2.4 Luận văn tiến sĩ “Facility design considering risk for single-period and multi- period cases” – “Thiết kế mặt thiết bị xem xét rủi ro cho trường hợp giai đoạn đa giai đoạn.” .10 Chương PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 3.1 Phương pháp luận 15 3.2 Thiết kế mặt 18 3.2.1 Giới thiệu chung 18 3.2.2 Bài toán mặt nhà máy 18 3.3 Qui hoạch mục tiêu .22 3.3.1 Định nghĩa 22 3.3.2 Thiết lập tốn, mơ hình qui hoạch mục tiêu 22 3.3.3 Sự khác qui hoạch tuyến tính qui hoạch mục tiêu 23 3.3.4 Phương pháp giải toán qui hoạch mục tiêu 25 3.4 Phương pháp mục tiêu toàn cục 25 3.4.1 Định nghĩa mơ hình .25 3.4.2 Giải toán phương pháp mục tiêu toàn cục 27 3.5 Giải thuật di truyển .27 3.5.1 Giới thiệu chung 27 3.5.2 So sánh giải thuật di truyển với giải thuật truyền thống khác 27 3.5.3 Đặc điểm giải thuật di truyền .28 3.5.4 Các bước giải toán di truyền .28 Chương XÂY DỰNG CÁC MƠ HÌNH BÀI TOÁN MẶT BẰNG ỨNG DỤNG .31 4.1 Mơ hình mặt ứng dụng giải thuật cải tiến TWOWAY-X 38 4.1.1 Cơ sở hình thành mơ hình 38 4.1.2 Xây dựng mơ hình .39 4.1.3 Phạm vi ứng dụng hạn chế 41 4.1.4 Phần mềm hỗ trợ tính tốn 42 4.2 Mô hình mặt ứng dụng qui hoạch mục tiêu 42 viii 4.2.1 Cơ sở hình thành mơ hình 42 4.2.2 Xây dựng mơ hình .42 4.2.3 Phạm vi ứng dụng hạn chế 48 4.2.4 Phần mềm hỗ trợ tính tốn 48 4.3 Mơ hình mặt ứng dụng giải thuật di truyền 49 4.3.1 Cơ sở hình thành mơ hình 49 4.3.2 Xây dựng mơ hình .49 4.3.3 Phạm vi ứng dụng hạn chế 59 4.3.4 Phần mềm hỗ trợ tính tốn 59 Chương ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MẶT BẰNG CHO CƠNG TY TNHH SCHAEFFLER VIỆT NAM 60 5.1 Giới thiệu chung công ty 60 5.2 Vấn đề mặt trạng công ty .60 5.2.1 Qui trình sản xuất .60 5.2.2 Phân tích mặt trạng 64 5.3 Ứng dụng mơ hình mặt để giải vấn đề mặt cho công ty TNHH Schaeffler Việt Nam 88 5.3.1 Ứng dụng mơ hình thứ – Giải thuật cải tiến TWOWAYX 88 5.3.2 Ứng dụng mơ hình thứ hai – Qui hoạch mục tiêu 95 5.3.3 Ứng dụng mơ hình thứ ba – Giải thuật di truyền .101 5.3.4 So sánh kết đạt từ phương án khác 109 5.4 Dự báo rủi ro đưa phương án mặt lý thuyết vào ứng dụng vận hành môi trường thực tế 110 5.4.1 Vai trò việc dự báo rủi ro 110 5.4.2 Các kỹ thuật phương pháp đánh giá, đo lường mức độ rủi ro đưa mơ hình lý thuyết vào vận hành thực tế 110 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHN 112 6.1 Kết luận .112 6.2 Kiến nghị .112 ix Tài liệu tham khảo Phụ lục A Hướng dẫn sử dụng phần mềm hỗ trợ giải tốn tối ưu hóa mặt nhà máy Phụ lục B Mã code chương trình Phụ lục C Các dòng di chuyển nguyên vật liệu mặt Phụ lục D Các đối tượng mặt Phụ lục E Ma trận quan hệ gần kề đối tượng Phụ lục F Điều kiện biên ô mặt đặt đối tượng vào ô mặt tương ứng Phụ lục G Kết giải toán mặt ứng dụng giải thuật cải tiến TWOWAYX, qui hoạch mục tiêu, giải thuật di truyền Phụ lục H Khoảng cách rectilinear phương án trạng D-5 97 44 PRO-BEAIN-IR-HON 35,260 16,125 2,300 2,200 98 45 PRO-STO-FACE-WAIT 41,926 45,816 1,200 1,600 99 46 PRO-STO-CTL-WAIT 31,571 45,816 1,200 1,600 100 47 PRO-STO-FACE.CLT-FIN 19,310 26,375 6,000 4,000 101 48 PRO-STO-WGQ-OR-WAIT 17,060 11,075 800 600 102 49 PRO-STO-WGQ-OR-FIN 21,510 13,275 800 600 103 50 PRO-STO-WGQ-IR-WAIT 22,660 11,075 800 600 104 51 PRO-STO-WGQ-IR-FIN 34,310 10,975 800 600 105 52 PRO-STO-BEAIN-OR-WAIT 17,060 17,175 800 600 106 53 PRO-STO-BEAIN-OR-FIN 22,310 14,925 800 600 107 54 PRO-STO-BEAIN-IR-WAIT 23,460 17,175 800 600 108 55 PRO-STO-BEAIN-IR-FIN 36,010 17,525 800 600 109 56 PRO-STO-BORE-MEA 41,146 6,725 1,200 1,200 110 57 PRO-STO-ASSY-CUR-WAIT 48,246 6,725 6,000 1,200 111 58 PRO-STO-ASSY-EXT-WAIT 53,246 6,725 3,000 1,200 112 59 PRO-STO-ASSY-COM-WAIT 57,346 6,725 1,200 1,200 113 60 PRO-STO-TOOL 18,310 6,875 4,000 1,500 114 61 PRO-STO-REWORK 24,310 6,875 4,000 1,500 115 62 PRO-STO-NC 29,810 6,875 3,000 1,500 116 63 PRO-STO-GRD-SCRAP 44,846 12,125 800 1,000 117 64 PRO-STO-ASSY-SCRAP 45,646 16,552 800 1,000 118 65 PRO-STO-CENTRAL-SCRAP 2,188 34,438 4,375 5,000 119 66 PRO-STO-CONTAINER 44,646 27,375 1,200 2,000 D-6 120 67 PRO-STO-OTHER-USE 44,646 36,875 1,200 2,000 121 68 PRO-SL-TAB 44,846 17,775 800 1,000 122 69 PRO-GRD-TOOLCAR 21,310 6,525 1,000 800 123 70 PRO-ASSY-TOOLCAR 58,946 6,525 1,000 800 E-1 PHỤ LỤC E MA TRẬN QUAN HỆ GẦN KỀ GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG E-2 E-3 F-1 PHỤ LỤC F ĐIỀU KIỆN BIÊN CỦA CÁC Ô MẶT BẰNG KHI ĐẶT ĐỐI TƯỢNG VÀO CÁC Ô MẶT BẰNG TƯƠNG ỨNG F-2 F-3 G-1 PHỤ LỤC G KẾT QUẢ GIẢI BÀI TOÁN MẶT BẰNG ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT CẢI TIẾN TWOWAYX, QUI HOẠCH MỤC TIÊU, GIẢI THUẬT DI TRUYỀN G.1 Bảng tọa độ đối tượng phương pháp TWOWAYX G-2 G.2 Bảng tọa độ đối tượng phương pháp qui hoạch mục tiêu G-3 G.3 Bảng tọa độ đối tượng phương pháp giải thuật di truyền G-4 H-1 PHỤ LỤC H KHOẢNG CÁCH RECTILINEAR CỦA PHƯƠNG ÁN HIỆN TRẠNG H-2 LÝ LNCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN PHẠM VÂN HÀ Ngày, tháng, năm sinh: 18-09-1983 Nơi sinh: TP.HCM Địa liên lạc: 74/594A Phan Huy Ích, phường 12, quận Gị Vấp, Tp.HCM, Việt Nam Q TRÌNH ĐÀO TẠO: 2001-2006: Sinh viên khố K2001, ngành Kỹ thuật Hệ thống Cơng nghiệp, khoa Cơ Khí, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Tp.HCM 2007-2009: Học viên cao học Thạc sĩ khố K2007, ngành Kỹ thuật Hệ thống Cơng nghiệp, khoa Cơ Khí, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC: 2006-2007: Nhân viên công ty TNHH Nissei Electric Việt Nam 2007-hiện tại: Nhân viên công ty TNHH Schaeffler Việt Nam ... VÂN HÀ ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ QUY HOẠCH MỤC TIÊU CHO BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA ĐA MỤC TIÊU MẶT BẰNG NHÀ MÁY ÁP DỤNG CHO CÔNG TY TNHH SCHAEFFLER VIỆT NAM Chuyên ngành : KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG... KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP MSHV: 02707238 1- TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ QUY HOẠCH MỤC TIÊU CHO BÀI TOÁN TỐI ƯU HOÁ ĐA MỤC TIÊU MẶT BẰNG NHÀ MÁY ÁP DỤNG CHO CÔNG TY TNHH SCHAEFFLER. .. cải tiến tối ưu hóa mặt giải thuật TWOWAYX, giải thuật di truyền, phương pháp giải tốn đa mục tiêu phương pháp mục tiêu tồn cục, quy hoạch mục tiêu, kỹ thuật định Xây dựng mơ hình mặt nhà máy trạng