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研究生:許文昌
研究生(外文):Wen-Chang Hsu
論文名稱:限制理論與螞蟻演算法於流程型工廠排程之研究-以彩色濾光片廠為例
論文名稱(外文):Application of Theory of Constraints and Ant Algorithm in Flowshop Scheduling Problem: A Case Study of Color Filter Factory
指導教授:張百棧張百棧引用關係
指導教授(外文):Pei-Chann Chan
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:工業工程與管理學系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:限制理論螞蟻演算法DBR排程方法總延遲時間
外文關鍵詞:Theory of Constraints (TOC)Ant algorithmDrum-Buffer-Rope (DBR) methodtotal tardiness
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生產排程對於製造工廠而言是困難且複雜的,除了要考量工廠內部產能狀況,也要考量外部的環境變化,兩者都會影響到排程計劃,但訂單交期是不允許延遲的,否則會造成成本及商譽損失。若能以一套排程管理系統來有效管理,必能將突發的變異有效控制,即時的更新排程計劃,將損失降到最低。
本研究提出以限制理論DBR排程方法來架構排程管理系統,以各機台的稼動率來決定瓶頸,利用實際資料建立受限產能緩衝(CCR Buffer)及出貨緩衝(Shipping Buffer),瓶頸資源的排程則用螞蟻演算法求解,以總延遲時間最小化為目標式,貪婪法則設定為交期減完工時間之倒數,搭配費洛蒙濃計算機率,以「開發」及「探索」決定路徑,求得細部排程(Drum),根據產能緩衝及細部排程回推投料計劃(Rope),再根據出貨緩衝及細部排程推導出貨計劃,架構一套由投入至產出的排程管理系統。
Production scheduling is an NP-hard problem for manufacturing factories. Both the inside capacity conditions and the outside environmental changes can influence the scheduling planning; however, the goods delivery is not allowed to be delayed, which can cause a serious loss of cost and vendor reputation. Therefore, an effective scheduling system for managing unexpected happenings and updating scheduling plans in time is essential to minimize the company’s loss.
The theory of constraints and DBR (Drum Buffer Rope) method was used in the research to frame the scheduling managing system, and the machine utilization rate of each bench was used to decide the bottleneck. Authentic data were used to establish CCR buffer and shipping buffer, and the solution of bottleneck resource scheduling was found by ant algorithm. The minimized total tardiness was set as the target value, and greedy method was applied together with pheromone computing to determine the paths by “developing” and “exploring”, and “drum” was obtained. “Rope” was deduced from CCR buffer and drum, and then the shipping plan was generated from shipping buffer and drum to set up a complete input to output scheduling managing system.
中文摘要 ………………………………………………………… i
英文摘要 ………………………………………………………… ii
誌謝 …………………………………………………………… iii
目錄 ……………………………………………………………… v
表目錄…………………………………………………………… vii
圖目錄 …………………………………………………………… viii
一、 緒論…………………………………………………… 1
1.1 研究背景與動機……………………………………… 1
1.2 研究目的……………………………………………… 4
1.3 研究範圍與限制……………………………………… 4
1.4 研究方法與架構……………………………………… 5
二、 文獻探討與彩色濾光片製程介紹…………………… 7
2.1 彩色濾光片製程介紹………………………………… 7
2.2 限制理論……………………………………………… 9
2.2.1 DBR排程方法……………………………………… 10
2.2.2 緩衝管理……………………………………………… 13
2.3 螞蟻演算法…………………………………………… 16
2.3.1 螞蟻演算法概念……………………………………… 16
2.3.2 螞蟻演算法的應用…………………………………… 18
三、 研究方法……………………………………………… 22
3.1 問題定義……………………………………………… 22
3.1.1 問題之假設條件……………………………………… 22
3.1.2 符號說明……………………………………………… 23
3.2 研究架構……………………………………………… 25
3.3 生產瓶頸確認,並決定合適的緩衝時間長度……… 26
3.3.1 建構產出鍊圖………………………………………… 26
3.3.2 確認生產瓶頸………………………………………… 26
3.3.3 決定合適的緩衝時間長度…………………………… 28
3.4 瓶頸資源細部排程…………………………………… 28
3.4.1 初始化………………………………………………… 28
3.4.2 建立可行解…………………………………………… 28
3.4.3 局部費洛蒙更新……………………………………… 30
3.4.4 局部搜尋……………………………………………… 31
3.4.5 全域費洛蒙更新……………………………………… 31
3.4.6 停止條件……………………………………………… 31
3.5 投料排程及緩衝管理………………………………… 32
3.5.1 建構投料排程………………………………………… 32
3.5.2 緩衝管理……………………………………………… 32
3.6 建構現場排程管理系統……………………………… 33
四、 實驗設計與模擬結果探討…………………………… 33
4.1 參數設定及模擬環境說明…………………………… 34
4.1.1 產出鍊圖……………………………………………… 34
4.1.2 前置時間及製程時間設定…………………………… 34
4.1.3 螞蟻演算法參數說明………………………………… 35
4.1.4 模擬環境及介面說明………………………………… 36
4.2 實驗設計……………………………………………… 39
4.2.1 品質特性選定………………………………………… 39
4.2.2 因子水準選定………………………………………… 39
4.2.3 直交表選定…………………………………………… 40
4.2.4 數據分析……………………………………………… 40
4.3 實驗模擬……………………………………………… 40
4.4 模擬結果與實際結果比較…………………………… 46
4.4.1 總延遲時間比較……………………………………… 46
4.4.2 最大完時間比較……………………………………… 50
五、 研究結論與未來研究方向…………………………… 51
5.1 結論…………………………………………………… 51
5.2 未來研究方向………………………………………… 52

參考文獻 …………………………………………………… 53
附錄一 模擬數據………………………………………… 55
附錄二 螞蟻演算法程式碼……………………………… 63
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