Dây chuyền may
Dây chuyền may được chọn trong nghiên cứu thuộc nhà máy may Đồng Văn, Tổng công ty cổ phần Dệt May Hà Nội, là Tổng công ty lớn nằm trong chuỗi cung ứng Sợi - Dệt - May hàng đầu Việt Nam về lĩnh vực dệt kim. Các dây chuyền của nhà máy may Đồng Văn chuyên môn hóa sản xuất nhóm sản phẩm may từ vải dệt kim, chủng loại sản phẩm đa dạng như các loại áo Polo-Shirt, T-Shirt, quần áo thể thao,.... Nhà máy có 10 dây chuyền may, mỗi chuyền may có 20 đến 35 công nhân, dây chuyền có cấu trúc không chia nhóm, thiết bị được bố trí theo hai hàng ngang đối mặt, ở giữa có bàn để bán thành phẩm (BTP). Trên dây chuyền được trang bị đầy đủ các máy may tự động và bán tự động của các hãng Juki, Yamato, Kansai... chuyên sản xuất sản phẩm may từ vải dệt kim.
Sản phẩm may
Polo-Shirt là sản phẩm tiêu biểu, điển hình, được sản xuất với số lượng lớn nhất trong nhóm sản phẩm may từ vải dệt kim. Sản phẩm Polo-Shirt có đầy đủ kết cấu các cụm chi tiết và đường liên kết như: cụm cổ, cụm túi, cụm nẹp, cụm tà, đường tra tay, đường may gấu... Do đó sản phẩm Polo-Shirt được chọn làm đối tượng để xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim.
Sản phẩm sử dụng để hợp lý hóa thao tác may: Áo Polo-Shirt cơ bản thuộc mã hàng AU19-030, dáng nửa bó sát, tay ngắn, thân trước có nẹp cân ngắn, xẻ tà hai bên sườn, hai cúc dọc ở nẹp và một cúc ngang ở chân cổ, áo có bản cổ dệt, có đáp cổ sau, vòng nách diễu hai đường song song, hình dáng sản phẩm được mô tả như hình 2.1. Áo được may bằng vải Single Jersey 95% polyeste 5% spandex, khối lượng 190g/m2.
Sản phẩm sử dụng để tổ chức thực nghiệm cân bằng dây chuyền may: Áo Polo- Shirt cơ bản thuộc mã hàng SM20-010 được minh họa trong hình 2.2, chỉ khác mã hàng AU19-030 là không có đường diễu vòng nách và đáp cổ sau, còn cấu trúc, kích thước và vật liệu của hai mã hàng là như nhau.
Hình 2.1 Mô tả sản phẩm áo Polo-Shirt mã hàng AU19-030
43
Hình 2.2 Mô tả sản phẩm áo Polo-Shirt mã hàng SM20-010
Thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may
Bài toán cân bằng dây chuyền may có không gian nghiệm lớn thuộc lớp bài toán NP-khó, hiện nay chưa có thuật toán thời gian tính đa thức để giải [98]. Mặc dù nhiều thuật toán đã được công bố và ứng dụng giải bài toán cân bằng dây chuyền may nhưng chủ yếu là nhóm thuật toán Heuristic. Bài toán cân bằng dây chuyền may có dữ liệu số nguyên công công nghệ đầu vào lớn, sơ đồ trình tự công nghệ phức tạp, nhiều điều kiện ràng buộc, đa mục tiêu do đó nhóm thuật toán Meta-Heuristic mở ra hướng nghiên cứu mới, đây là nhóm thuật toán có những ưu điểm vượt trội như tính thực tế, dễ thực hiện, lời giải chấp nhận được trong thời gian tính toán hợp lý. Mỗi thuật toán cho lời giải riêng, chưa có thuật toán nào được xác định là tốt nhất cho tất cả các loại bài toán cân bằng dây chuyền may. Trong điề u ki ệ n nghiên c ứ u ở Việ t Nam hi ệ n nay, nghiên cứu ứng dụng thuật toán Luyện kim (Simulated Annealing) để cân b ằ ng dây chuyề n may không có nhi ều. Hơn nữ a thu ậ t toán này phù h ợ p v ới bài toán cân b ằ ng dây chuyền may, do đó luận án đã lự a ch ọn thu ậ t toán Luyện kim. Để nâng cao ch ấ t lượng l ời gi ả i lu ậ n án còn k ế t h ợp v ới các thu ật toán như Tham lam (Greedy Algorithm), Tìm kiếm Nhị phân, để đánh giá hiệu quả của thuật toán luận án sử dụng các thuật toán Vét cạn (Exhaustive Search), Di truyền (Genetic Algorithm) để đối chứng, cụ thể như sau:
Đối v ới bài toán cân b ằ ng dây chuyền may khi cho trước công su ấ t GALB-1 luậ n án gi ả i bài toán b ằ ng ba cách: Cách th ứ nhấ t là l ự a ch ọ n thu ậ t toán Luyện kim thuộc nhóm thuật toán Meta-Heuristic. Cách thứ hai với mục đích để tăng chất lượng lời giải, luận án kết hợp thuật toán Tham lam và Luyện kim. Cách thứ ba lựa chọn thuật toán Vét cạn để tìm lời giải tối ưu, làm cơ sở để đánh giá chất lượng lời giải của hai thuật toán Luyện kim và Luyện kim kết hợp Tham lam đối với bộ dữ liệu đầu vào có số NCCN nhỏ.
Bài toán cân bằng dây chuyền may khi cho trước số lượng công nhân GALB-2 có không gian nghiệm lớn, phức tạp hơn bài toán GALB-1, do đó luận án lựa chọn thuật toán Tìm kiếm Nhị phân kết hợp với thuật toán Luyện kim và Tham lam. Bài toán được giải bằng hai cách như sau: Cách thứ nhất kết hợp thuật toán Tìm kiếm Nhị phân và Luyện kim, cách thứ hai kết hợp thuật toán Tìm kiếm Nhị phân, Luyện kim và Tham lam.
Bài toán tìm nhịp dây chuyền để tối đa hiệu suất cân bằng, tối thiểu số công nhân GALB-E là bài toán nhiều ràng buộc, đa mục tiêu, có không gian nghiệm rất lớn. Do đó bài toán được giải bằng hai cách: Cách thứ nhất lựa chọn thuật toán Luyện kim và cách thứ hai lựa chọn thuật toán Di truyền, cả hai thuật toán đều thuộc lớp thuật toán Meta-Heuristic.
Các thuật toán trên có một số thuật ngữ tiếng Anh khi chuyển sang tiếng Việt không phản ánh một cách hoàn toàn ngữ nghĩa của nó. Tuy nhiên, trong luận án này đã kế thừa các thuật ngữ tiếng Việt đã được sử dụng trong một số tài liệu và công trình khoa học [41, 84, 101], bên cạnh đó các thuật toán được kí hiệu bằng chữ cái đầu tiên của thuật ngữ tiếng Anh để phản ánh được bản chất của thuật toán. Các thuật toán được lựa chọn để giải ba bài toán cân bằng dây chuyền may bao gồm: Vét cạn (Ex), Luyện kim (SA), Tham lam (Gr), Tìm kiếm Nhị phân, Di truyền (GA) để thực hiện tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim, từ đó xác định được thuật toán đáp ứng yêu cầu thực tế của bài toán.
Bộ dữ liệu kiểm thử thuật toán cân bằng dây chuyền may
Để kiểm thử các thuật toán tối ưu cân bằng dây chuyền may cần sử dụng các bộ dữ liệu quy trình công nghệ may có số lượng NCCN phân bố từ nhỏ đến lớn, do đó sản phẩm may phải đa dạng về loại sản phẩm để có nhiều loại quy trình công nghệ
may khác nhau, các sản phẩm có thể may từ vải dệt thoi hoặc dệt kim cũng không ảnh hưởng đến việc đánh giá chất lượng thuật toán. Vì vậy, luận án sử dụng các bộ dữ liệu quy trình công nghệ may của 15 sản phẩm khác nhau, danh sách các bộ dữ liệu được trình bày trong bảng 2.1. Đây là những bộ dữ liệu quy trình công nghệ may của các mã hàng sản xuất được thu thập từ nhà máy may Đồng Văn thuộc Tổng Công ty cổ phần Dệt May Hà Nội và Tổng công ty May Đức Giang. Các bộ dữ liệu quy trình công nghệ may có số lượng NCCN thay đổi tăng dần từ 15 đến 60 nguyên công được trình bày trong phụ lục 2.
Bảng 2.1 Danh sách các bộ dữ liệu kiểm thử thuật toán cân bằng dây chuyền may