متفاوت برای یک زمان مشخص شده پردازش شوند. عملیات هر کار می تواند در هر ماشینی پردازش شود ولی در هر زمان نهایتا یک عمل روی هر ماشین می تواند پردازش شود و یک عمل از هر کار می تواند در یک زمان پردازش شود [77 ، 1].
هدف مسئله زمانبندی سیستم باز بدست آوردن یک ترکیب امکان پذیر از سفارشات ماشین و کار تعیین شده است که زمان کلی اتمام کارها در کمترین زمان ممکن باشد. در ادامه به بیان چندین مثال که جز مسائل سیستم باز می باشد می پردازیم:
تعمیر کردن هواپیماهای بزرگ، که نیاز به تعمیر موتور و سیستم الکتریکی را دارد. این دو وظیفه (عملیات) ممکن است در هر ترتیبی انجام شود ولی این غیر ممکن است که این دو کار را با هم انجام دهیم. یا در مثالی دیگر یک گاراژ اتومبیل بزرگ با فروشگاه های اختصاصی را در نظر بگیرید. یک وسیله نقلیه ممکن است به کار های زیر نیاز داشته باشد: تعمیر انباره لوله اگزوز، میزان کردن چرخ ها و تنظیم موتور که سه عمل از یک کار ممکن است به هر ترتیبی انجام شوند. به هر حال، مغازه های سیستم اگزوز، میزان کردن چرخ ها، و تنظیم موتور در ساختمان های مختلف هستند و بنابراین انجام دو عمل در یک زمان امکان پذیر نیست. در مسئله زمانبندی سیستم باز ما فرض می کنیم که چندین کار از این قبیل کار ها و چندین وسیله نقلیه که نیاز به تعمیر دارند را داریم، موارد دیگر می تواند شامل: کنترل کیفیت مرکزی، انتساب کلاس، معاینه فنی خودرو، مخابره ماهواره ای و بسیاری از موارد دیگر شود [3].
در زیر یک مثال حل شده OSSP را مشاهده می کنید:
در جدول هر کار شامل دقیقا یک عملکرد برای هر دستگاه می شود. این معیارها به طور کامل توسط یک مجموع منظم از زمان های پردازش m برای هر کار تعریف شده اند. برای مثال، جدول 1-1 یک مسئله معیاری 5*5 (5 کار و 5 ماشین) را نشان می دهد.
جدول ‏11: مساله معیاری برای 5 کار و 5 ماشین
ماشین:
5
4
3
2
1
کار 1:
44
85
31
66
64
کار 2:
18
14
68
69
7
کار 3:
90
1
60
70
74
کار 4:
13
76
98
45
54
کار 5:
91
15
10
45
80
در مثال بالا عملکرد 4 از کار 1 بایستی به ماشین 4 برای 85 واحد از زمان پردازش برود و عملکرد 1 از کار 1 بایستی به ماشین 1 برای 64 واحد از زمان پردازش اختصاص یابد بدون هیچ محدودیتی در ترتیب آن که کدام کارها در چه زمانی پردازش شوند. مسئله، ایجاد یک راه حل معتبر با زمان کلی اتمام کارهای حداقل است. شکل 1-1 یک برنامه زمان کلی اتمام کار حداقل300 را برای معیارهای ارائه شده در جدول 1-1 را نشان می دهد.
شکل ‏11: زمانبندی بهینه برای مساله معیاری 5*5
ضرورت تحقیق
با توجه به پیشرفت در محیط های تولید امروزی و افزایش سطح تولید و اهمیت سرعت در تولید که باعث کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری خواهد شد نیاز به سیستم هایی که بتواند در کمترین زمان ممکن بهترین راه حل ها را در کمترین زمان برای اختصاص منابع تولیدی یا خدماتی به کارهایی که بایستی انجام شوند به شدت ضروری به نظر می رسد.
مساله زمانبندی سیستم باز از رده مسایل سخت12 است و برای حل این مساله از روشهای ابتکاری استفاده می شود. تاکنون روشهای ابتکاری زیادی برای حل مساله زمانبندی سیستم های باز توسعه یافتند [4].
اهداف تحقیق
فرایند بهتر نمودن هر چیز را بهینه سازی13 میگویند. مسائلی مانند سیستم باز به دلیل بزرگ بودن فضای جستجو امکان استفاده از روشهای جستجوی معمول را ندارند. اعمال اینگونه تکنیکها برای حل چنین مسائلی گاهی به زمانی بیش از عمر یک انسان نیاز دارند. به همین دلیل تکنیکهای بهینه سازی با این ویژگی اصلی که هدف رسیدن به جواب بهینه یا نزدیک به جواب بهینه است، مطرح شدند. الگوریتم ژنتیک یکی از مناسبترین و کاربردیترین روشهای حل مسئله سیستم باز است.
در مساله سیستم باز می توان به دو صورت سیستم های زمانبندی را بهینه کرد. بهینه کردن زمان برای رسیدن به پاسخ بهینه در روشهای قبلی و یا بهینه تر کردن زمان کلی زمانبندی برای این مساله که ما در این مقاله به دنبال بهینه تر کردن زمانبندی این مساله هستیم.
نوآوری تحقیق
هزینه‌های نگهداری و تعمیرات، در مجموع، بخش عمده‌ای از هزینه‌های تولید را در بر می‌گیرد. با توجه به نوع صنعت مورد بررسی، این هزینه چیزی حدود ۱۵ تا ۶۰ درصد هزینه محصول تولید شده را در بر می‌گیرد. تحقیقات نشان داده‌است که حدود ۳۳ سنت از هر دلار که برای فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات هزینه می‌شود، مربوط به فعالیت‌های غیر ضروری در حوزه نگهداری و تعمیرات می‌باشد این در حالی است که صنایع آمریکا سالانه حدود ۲۰۰ میلیارد دلار برای نگهداری و تعمیرات تجهیزات خود هزینه می‌نمایند. این بدان معنی است که مدیریت صحیح فرآیند نگهداری و تعمیرات، سالانه ۶۰ میلیارد دلار صرفه جویی در این حوزه را به همراه خواهد داشت. ژاپنی‌ها با درک اهمیت ویژه‌ای که در مدیریت فرآیند نگهداری و تعمیرات در سیستم‌های تولیدی احساس می‌کردند، اقدام به طراحی سیستم‌های مختلف نگهداری و تعمیرات، از جمله نگهداری و تعمیرات بهره ور فراگیر14 نمودند و آن را به عنوان یکی از زیر سیستم‌های سه گانه تولید ناب به جهان معرفی نمودند.
پرسشهای اصلی تحقیق
آیا به جواب های بهبود یافته برای مسئله سیستم باز لازم داریم؟
آیا نگهداری ماشین را در مسئله سیستم باز می توان در نظر گرفت؟
و اینکه آیا می توان در این مسئله به شکل هدفمند به جواب های بهتری رسید؟
فرضیه های تحقیق
تعمیم تئوری بهینه‌سازی و تکنیک‌های فرمول‌بندی بخش بزرگی از ریاضیات کاربردی را شکل می‌دهد. تحقیق در عملیات، برنامه ریزی با اعداد صحیح و مختلط، مدل‌های شبکه‌ای، تئوری کنترل، برنامه‌ریزی غیرخطی، نظریه صف و برنامه ریزی پویا برخی شاخه‌های ریاضیات کاربردی مرتبط با بهینه‌سازی هستند که امروزه در مدیریت و اقتصاد کاربرد وسیعی دارند. بنابراین با توجه به نیازهای جدید و گاهی تغییر نیازها به هر چه نزدیکتر بودن جواب به جواب بهینه نیاز داریم.
در سطح تولید ماشین ها به نگهداری نیازمندند این مساله به طور مستقیم روی دسترس پذیری ماشین، نرخ تولید، نرخ استفاده و غیره تاثیر گذار است. اگر در زمانبندی مسئله سیستم باز نگهداری در نظر گرفته نشود در عمل ما دچار وقفه هایی می شویم که در نظر گرفته نشده اند بنابراین با در نظر گرفتن نگهداری در زمانبندی، قابلیت اطمینان سیستم افزایش می یابد. می توان با تنوع بخشیدن و جستجوی چند وجهی در کروموزومها در الگوریتم ژنتیک به شکل هدفمند به دنبال جواب های متقاعد کننده بود [73 ،74].
زمینه های کاربردی
زمانبندی به عنوان یک فرآیند تصمیم سازی15 نقش مهمی در اکثر سیستم های ساخت و تولید و نیز اکثر محیط های پردازش اطلاعات بازی می کند. همچنین زمابندی در بسیاری از سیستم های حمل و نقل و توزیع و دیگر انواع صنایع خدماتی از اهمیت بسزایی برخوردار است. زمانبندی میتواند شامل بازه وسیعی از فعالیت ها باشد. روش های ساده ممکن است منجر به نتایج خوبی نشود و تحلیل گری که از تکنیک های دیگر آگاه نباشد ممکن است حتی تصور کند که روش های موجود میتوانند بهبود یابند. از طرف دیگر روش های پیچیده و ریاضی نیازمند دانش جامع و اساسی میباشند، بنابراین نمی توان چنین تخصصی را از هر فردی که کار زمانبندی را انجام می دهد، انتظار داشته باشیم. از آنجایی که اینگونه تکنیک ها به دلیل پیچیدگی و نیز دشواری ریاضیاتی اغلب در کسب و کار همچنان بلا استفاده مانده اند، برای مدیران داشتن اطمینان کافی به استفاده از این روشها جهت به کار گیری آنها و نیز اطمینان به نتایج آنها دشوار است. در ادامه مثالهایی به منظور بیان نمودن نقش زمانبندی در صنعت ارائه داده شده است.
تخصیص گیت در یک فرودگاه
پایانه خط هوایی در یک فرودگاه بزرگ را در نظر بگیرید که روزانه صدها هواپیما در آن فرود آمده و یا از آن پرواز میکنند. گیت ها و هواپیماها مشابه نیستند. بعضی از این گیتها به گونهای هستند که هواپیماهای بزرگ به راحتی می توانند از آنها استفاده کنند. هواپیماها مطابق با زمانبندی معین بلند میشوند و فرود میآیند. البته زمانبندی تا حدودی تصادفی است که ممکن است مرتبط با آب و هوا یا ناشی از وقایع پیشبینی نشده در دیگر فرودگاه ها باشد. در مدتی که یک هواپیما، یک گیت را اشغال می کند، مسافرانی که میآیند باید منتظر بمانند، هواپیما باید سرویس شود و مسافران رسیده باید پیاده شوند. مدت زمان خروج زمانبندی شده می تواند به عنوان زمان تحویل در نطر گرفته شود و عملکرد فرودگاه بر طبق آن اندازه گیری شود. اگر از قبل مشخص شده باشد که هواپیما به دلیل ازدحام پیش بینی شده، در زمان ورود زمان بندی شده اش، نمی تواند در فرودگاه بعدی فرود بیاید، آنگاه هواپیما پرواز نمی کند. اگر به یک هواپیما اجازه بلند شدن داده نشود، طبق قواعد معمول مسافران به جای هواپیما در پایانه می مانند. اگر پروازی به تاخیر بیفتد هواپیما ممکن است برای مدت بیشتری در گیت باقی مانده و از استفاده سایر هواپیماها از آن گیت جلوگیری کند.
هدف زمانبندی، تخصیص هواپیماها به گیت ها به گونه ای است که در عین بهینه کردن تعدادی از اهداف، تخصیص ها از نظر عملی موجه باشند. این به معنی تخصیص هواپیماها به گیت های مناسب، که در زمان ورود مربوطه در دسترس هستند، است. اهداف شامل کمینه کردن کار پرسنل خط هوایی و تاخیرهای هواپیماها است. در چنین حالتی گیت ها، منابع و جابجایی و سرویس هواپیماها، فعالیت محسوب می شوند. ورود یک هواپیما به یک گیت نمایانگر زمان تکمیل فعالیت است.
زمانبندی در یک واحد پردازش مرکزی
کارهای زمانبندی در یک واحد پردازش مرکزی16 یکی از وظایف سیستم عامل یک کامپیوتر چندکاره، زمانبندی زمانی است که واحد پردازش مرکزی به برنامه های مختلفی که باید اجرا شوند، اختصاص می دهد. زمان های پردازش دقیق معمولا از پیش معلوم نیستند. البته توزیع این زمان های پردازش تصادفی، ممکن است از پیش معلوم نباشد. البته توزیع این زمان های پردازش تصادفی، ممکن است از پیش معلوم باشد (شامل میانگین و واریانس زمان ها). به علاوه معمولا هر فعالیت سطح اولویت مشخصی دارد (سیستم عامل معمولا به کاربر اجازه می دهد تا سطح اولویت یا وزن هر فعالیت را مشخص کنند). در چنین حالتی، هدف کمینه کردن مجموع انتظاری زمان های تکمیل وزنی همه فعالیت ها است.
برای اجتناب از حالتی که فعالیت های نسبتا کوتاه برای فعالیت هایی که اولویت بالاتری دارند، مدت طولانی منتظر می مانند، سیستم عامل هر فعالیت را به بخش های کوچکی تقسیم می کند. سیستم عامل این بخش ها را در واحد پردازش مرکزی به گردش در می آورد، به طوری که در هر بازه زمانی مشخص، این واحد مدت زمانی را به هر فعالیت اختصاص می دهد. به این ترتیب اگر به طور اتفاقی زمان پردازش یک فعالیت خیلی کوتاه باشد، آن فعالیت قادر خواهد بود نسبتا سریع سیستم را ترک کند.
در اینجا هر وقفه در پردازش یک فعالیت به عنوان یک قطع کار17 در نظر گرفته می شود. واضح است که سیاست بهینه در چنین محیطی استفاده زیادی از این قطع کارها می کند. ممکن است آنقدر واضح نباشد که زمانبندی چه تاثیری روی اهداف مورد نظر دارد. آیا صرف وقت و انرژی جهت پیدا کردن یک زمانبندی خوب که به جای انتخاب یک زمانبندی تصادفی ایجاد شده منطقی بنظر میرسد؟ در عمل، اغلب معلوم می شود که انتخاب زمانبندی حقیقتا تاثیر بسزایی روی عملکرد سیستم دارد و صرف انرژی و زمان جهت یافتن یک زمانبندی مناسب منطقی است.
زمانبندی از نقطه نظر فنی و اجرا می تواند کاری بسیار سخت باشد. انواع مشکلاتی که زمانبندی از نظر فنی با آن مواجه است، مشابه با مشکلات

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد با موضوعالگوریتم ژنتیک، شبیه سازی، جستجوی محلی
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید