Application of EM algorithm to hybrid flow shop scheduling problems with a special blocking

International audienceIn this paper, we consider hybrid flow shop (HFS) scheduling problem with a special blocking constraint. Objective function is makespan minimization. HFS and RCb blocking constraint are firstly presented. Then, an integer linear model is presented to find the optimal solution and a lower bound is proposed for high size problems. In order to faster obtain a solution, especially for big size problems, an electromagnetism-like (EM) algorithm is proposed and some mechanisms are introduced to adapt EM-algorithm to HFS scheduling problems. Its performances are compared with optimal solutions when they have been obtained and lower bound for more complex problems. Opportunity to develop and adapt such a meta-heuristic is clearly demonstrated with presented solutions accuracy and time

Ordonnancement des systèmes de production flexibles soumis à différents types de contraintes de blocage

This thesis deals mainly with makespan minimization in Flow-Shop and hybrid Flow-Shop scheduling problems where mixed blocking constraints are considered. In Flow-Shop scheduling problem, a set of N jobs must be executed on a set of M machines. All jobs require the same operation order that must be executed according to the same manufacturing process. Each machine can only execute one job at any time. Pre-emptive operation is not authorized in presented work. In case of hybrid Flow-Shop, at any processing stage k, there exist one or more identical machines Mk. Objective function consists in determining best schedule in order to reduce makespan, i.e. time where all operations are completed.The most common scheduling problem is classical flowshop where buffer space capacity between machines is considered as unlimited. Other problems are characterized by the fact that the storage capacity is limited or null and which generates one blocking constraint. This constraint can be a classical blocking (RSb) or particular blocking (RCb or RCb*). In our works, we present a general case which can be derived from industry and modeled as Flow-Shop and hybrid Flow-Shop systems subject simultaneously to different blocking.To solve these problems, we studied in this thesis complexity of these systems and we proposed exact methods, approached methods and lower bounds.Ce sujet de thèse concerne de manière générale l'évaluation des performances et l'ordonnancement dans des systèmes de production flexibles et principalement les problèmes d'ordonnancement d'atelier de type Flow-Shop et Flow-Shop hybride. Le problème d'ordonnancement d'un Flow-Shop peut être défini ainsi : un ensemble de N jobs composés chacun de M opérations, doivent passer sur M machines dans le même ordre. Une machine peut exécuter une seule opération à la fois, chaque job ne peut avoir qu'une seule opération en cours de réalisation simultanément et la préemption n'est pas autorisée. Dans le cas des Flow-Shops hybrides, Mk machines identiques sont disponibles à chaque étage k en un ou plusieurs exemplaires. Pour cette étude, notre objectif est toujours de minimiser le temps total d'exécution aussi appelé makespan.Les problèmes d'ordonnancement les plus répandus sont de type Flow-Shop classique où les espaces de stockage entre les machines sont considérées comme infinies. D’autres problèmes sont caractérisés par des capacités de stockage limitées ou nulles qui engendre une seule contrainte de blocage. Cette contrainte peut être un blocage classique (de type RSb) ou particulier (de type RCb ou RCb*). Dans nos travaux de recherche, nous présentons un cas général qui peut être tiré de l'industrie et modélisé sous forme de systèmes de type Flow-Shop et Flow-Shop hybride soumis simultanément à plusieurs types de blocage. Pour résoudre ce genre de problèmes, nous avons étudié dans cette thèse la complexité de ces systèmes et nous avons proposé des méthodes exactes, des méthodes approchées ainsi que des bornes inférieures

Aplicación de la meta-heurística colonia de hormigas para la resolución de problemas multi-objetivo de programación de la producción en Flowshops híbridos (flexibles)

150 páginasCon el fin de mejorar los niveles de competitividad, las empresas de manufactura y de servicio están obligadas a la implementación constante de procedimientos formales que les permitan optimizar sus procesos. En ese sentido, en lo referente a las operaciones de manufactura, la logística de producción, y más específicamente la programación de operaciones, juega un papel importante en cuanto al uso eficiente de los recursos. La programación de operaciones (scheduling, en inglés) es una rama de la optimización combinatoria que consiste en la asignación de recursos para la realización de un conjunto de actividades con el fin de optimizar uno o varios objetivos. Debido a la complejidad intrínseca en la mayoría de los problemas de programación de la producción, los cuales son del tipo NP-duro (esto es, el tiempo que requieren para resolver un caso particular de un problema crece en el peor de los casos de manera exponencial con respecto al tamaño del problema), los métodos exactos convencionales de resolución tales como: programación lineal, entera y mixta, entre otros, no son eficientes en términos del tiempo de cálculo para llegar a la solución óptima. Por lo tanto, se hace necesario el uso de enfoques alternativos para resolver este tipo de problemas en un tiempo razonablemente corto para el tomador de decisiones, sobre todo aquellas que se toman diariamente. Dentro de estos enfoques se encuentran las metaheurísticas, que consisten en procedimientos formales desarrollados con el fin de superar esta dificultad que se presenta con los métodos tradicionales. Los procedimientos meta-heurísticos más comunes para la resolución de problemas combinatorios son: los algoritmos genéticos, la búsqueda tabú, la colonia de hormigas y el recocido simulado entre otros

Mejora de tiempos de entrega en un flow shop híbrido flexible usando técnicas inteligentes. Aplicación en la industria de tejidos técnicos

Se busca aportar herramientas útiles para la programación de producción en la industria de tejidos técnicos. Se parte de las condiciones actuales de la programación de producción en este tipo de industria y de los antecedentes en la literatura científica sobre modelos aplicables a estos entornos. Se propone un modelo de solución por técnicas inteligentes a la problemática de la secuenciación y asignación de tareas en los entornos flow shop híbrido flexible considerando situaciones como: paralelismo entre máquinas no relacionadas, tiempos de montaje dependientes de la secuencia, entrada dinámica de trabajos, restricción de elegibilidad, maleabilidad y lotes de transferencia variables entre etapas. De allí se construye la propuesta de solución que involucra simultáneamente todas las condiciones de entorno real mencionadas y aplica un algoritmo genético modificado de acuerdo a las características del problema. Se concluye que el modelado considerando condiciones realistas es posible, que los algoritmos genéticos son una opción práctica para entornos reales y que las empresas pueden obtener mejoras en su capacidad de respuesta con este tipo de solucionesAbstract : It seeks to provide useful tools for production scheduling in the technical textiles industry. It begins in the current conditions of production scheduling in this type of industry and the background in scientific literature, applicable to these environments models. The mathematical model to solve the problem of sequencing and assigning jobs in Flexible hybrid flow shop environments is developed considering: unrelated parallel machines, sequence dependent setup time, dynamic entry of jobs, availability constrain, malleability and variable transfer batches between stages. The solution proposal is build including all actual environment features considered together and applying a modified genetic algorithm modeled according to the problem. It is concluded that the model of scheduling problems considering realistic conditions is possible, that genetic algorithms are a practical option for real environments, and that companies can achieve improvements in their responsiveness with this kind of solutionsDoctorad