فصل ۱
مقدمه و کلیات تحقیق
۱-۱ مقدمه
در دنیای امروز با توجه به پیشرفت سریع تکنولوژی، سازمان ها از حالت انحصاری بیرون آمده و نیاز به رقابت در آن ها شدیدا احساس می شود. در این میان یکی از عواملی که می تواند یک سازمان را در عرصه رقابت مطرح سازد، توانایی آن در فراهم کردن محصولی با کیفیت، در کوتاه ترین زمان و با کمترین هزینه­ ممکن است. برای باقی ماندن در بازارهای بسیار رقابتی جهانی که به سرعت در حال تغییر و پیشرفت است، شرکت­های تولیدی باید برای دستیابی به سیستم هوشمندتر و چابک بسیار تلاش کنند. بنابراین ،با توجه به عواملی چون رقابت و نوسانات تقاضا، چگونگی آماده کردن محصول دارای اهمیت ویژه­ای است. محصولات یک کارخانه با توجه به سیستم برنامه­ ریزی تولید آن، یا به شیوه ی مستقیم درون کارخانه تولید می­شوند و یا برون سپاری می­شوند. در این سیستم، برنامه ریزی در شرایط عدم قطعیت، مانند خرابی دستگاه­ها و زمان پردازش تصادفی، حیاتی و کارا به نظر می رسد. تولیدات داخلی کارخانه ،با توجه به نیازهای متنوع مشتریان، عموما دارای مسیر های کاری متفاوت هستند و در واقع مسأله جریان کارگاهی انعطاف پذیر^[۱] در حالت عدم قطعیت بیشتر به شرایط واقعی دنیای امروزه شباهت دارد و حل بهینه ی این مسأله از دیدگاه کمینه سازی معیارهایی چون دامنه عملیات، میزان تأخیر کارها و بیشترین استفاده از ماشین آلات، بسیار حائز اهمیت است.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

زمان­بندی محصول یک فرایند تصمیم گیری برای تخصیص منابع محدود مانند ماشین ها، تجهیزات حمل مواد، اپراتور ها، و ابزارها به کار ها برای رسیدن به یک هدف معین می باشد. مطالعات گذشته در این زمینه عموما در فضای ایستا با تعداد کارهای ثابت، زمان پردازش قطعی، در نظر نگرفتن حوادث غیر مترقبه که می ­تواند بر روی انجام کار ها تاثیر بگذارد، می­باشد. در شرایط واقعی تولید، فضا پویا است و حالت های غیر قطعی و احتمالی مانند خرابی ماشین، زمان­های پردازش احتمالی، هجوم سفارشات و غیره وجود دارد. بنابراین زمانبندی محصول تحت عدم قطعیت در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. مسأله زمان بندی جریان کارگاهی در مطالعات گذشته به صورت تک هدفه در حالت قطعی در نظر گرفته می شد. در حالی که این مسائل در ذات خود به صورت چند هدفه می باشد و محدوده وسیعی از عدم قطعیت را در بر می­گیرد. مسأله جریان کارگاهی انعطاف پذیر نیز مانند جریان کارگاهی باید به صورت چند هدفه و در حالت عدم قطعیت در نظر گرفته شود.
برنامه ریزی مسأله جریان کارگاهی انعطاف پذیر به دلیل کاربرد گسترده ای در انواع صنایع در دنیای واقعی از اهمیت زیادی برخوردار است. برنامه ریزی جریان کارگاهی انعطاف پذیر یک مسأله بهینه سازی NP-hard می باشد. در نظر گرفتن عدم قطعیت باعث پیچیده تر شدن این مسأله خواهد شد.در این مطالعه ابتدا به مدلسازی مسأله زمانبندی جریان گارگاهی انعطاف پذیر در شرایط عدم قطعیت می پردازیم سپس با توجه به NP-hard بودن مسأله با بهره گرفتن از الگوریتم های فرا ابتکاری به حل آن خواهیم پرداخت.
کاربرد رویکرد استوار در شرایط عدم قطعیت است. این رویکرد در مطالعات گذشته در مسائل زمان­بندی نیز جایگاهی برای خود یافته است. با بهره گرفتن از رویکرد زمان­بندی استوار می­توان زمان­بندی اولیه را به نحوی ایجاد کرد که تغییر داده ­ها در زمان اجرای برنامه، کمترین تغییرات و اثرات را در زمان­بندی اولیه منجر شود.
مفهوم استواری به توانایی یک سیستم در خوب عمل کردن تحت موقعیت­های مختلف اطلاق می­گردد. توانایی کنترل صحیح جنبه­ های تصادفی زمانبندی در سیستم­های زمانبندی واقعی بسیار مهم است. این توانایی تنها به معنی کنترل اختلالاتی که رخ می­دهد نیست بلکه سیستم زمان­بندی خوب باید توانایی ایجاد زمان­بندی مناسب در مقابله با اختلالات را داشته باشد. زمان­بندی استوار یکی ز رویکردهایی است که می ­تواند این قابلیت را برای سیستم زمان­بندی به وجود آورد. در این تحقیق از زمان­بندی اسوار سناریو محور استفاده شده است.
در زمینه­ رویکرد استوار، سابونکو اقلو و گورن(۲۰۰۹) از معیارهای استواری در مسائل زمان­بندی نام برده اند که عبارت اند از:
کمینه­سازی عملکرد واقعی مورد انتظار
کمینه سازی عملکرد بدترین حالت
کمینه­سازی عملکرد بدترین سناریو با مشخص بودن بدترین سناریو
کمینه سازی عملکرد سناریو با بیشترین احتمال
کمینه سازی انحراف عملکرد زمان­بندی واقعی مورد انتظار از عملکرد قطعی اولیه
کمینه سازی واریانس معیار عملکرد واقعی
کمینه سازی ترکیب محدب معیارهای دیگر
معیارهای استواری براساس تاسف
۱-۲ مطالعه موردی
مدل­های ارائه شده در این تحقیق مطابق با یک مسأله دنیای واقعی و مربوط به حوزه­ سلامت می­باشد. در این تحقیق هدف بررسی و طراحی یک سیستم اتاق عمل با تیم­های مناسب در ابتدا و سپس زمان­بندی بیماران با توجه به معیارهای معرفی شده برای جراحی می­باشد.
داده ­های مورد نیاز این تحقیق از طریق مطالعه میدانی و همچنین از بخش جراحی یک مرکز درمانی استخراج شده است و در بعضی مواقع برای دستیابی به برخی داده ­های کیفی از مصاحبه و نظر خبرگان و متخصصین حوزه­ مورد نظر استفاده شده است.
داده ­های مورد نیاز این تحقیق عبارت اند از: زمان انجام هر عمل بر روی هر تیم، توانایی انجام هرعمل توسط هر تیم، اولویت معیار­های استفاده شده در تابع هدف فاز دوم، سناریوهای استفاده شده در فاز اول و احتمال رخداد هر سناریو.
بیماران برای انجام عمل جراحی باید از دو مرحله بیهوشی و جراحی بگذرند. در واقع بیماران ابتدا به مرحله بیهوشی وارد می­شوند و پس از انجام فرایند بیهوشی، وارد مرحله جراحی می­شوند و توسط تیم جراحی مربوط به خود عمل می­شوند. فرایند عمل مطالعه موردی این تحقیق در شکل (۱-۱) نشان داده شده است. در این تحقیق تیم­های جراحی متفاوت از هم در نظر گرفته شده است. یعنی هر تیم به صورت تخصصی قادر به انجام فعالیت­های مربوط به حوزه خود می­باشد. با این توضیحات مسأله مورد نظر در این تحقیق یک مسأله زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف پذیر با ماشین های موازی غیر مرتبط^[۲] و یکنواخت است.
شکل ۱-۱ نمودار جریان بیماران
۱-۳ اهداف تحقیق
در این تحقیق در گام اول هدف طراحی یک مسئله زمان­بندی و انتخاب ماشین­های مورد نیاز از ماشین­های موجود است. و در گام دوم توالی کارهای موجود را برای ماشین­های انتخاب شده از مرحله اول بدست خواهد آمد. مسأله مورد نظر یک مسئله زمان­بندی جریان کارگاهی انعطاف پذیر دو مرحله ای است.
اهدافی که این تحقیق به دنبال آن است در فاز اول دستیابی به یک گروه از تیم­های جراحی و بیهوشی است به طوری که با توجه به عدم قطعیت ­های موجود بتواند معیار مجموع زمان­درجریان کار را به طوری در نظر بگیرد که هزینه استفاده از این تیم­ها نیز برای سیستم به صرفه باشد. به همین دلیل در فاز اول یک مدل دو هدفه معرفی خواهد شد که معیار اول با توجه به عدم قطعی بودن زمان­انجام عمل­ها به صورت استوار تعریف شده است و معیار دوم نیز مربوط به هزینه بکارگیری از هر تیم می­باشد.خروجی مرحله اول یک گروه از تیم­ها می­باشد که برای بیهوشی و جراح انتخاب خواهند شد.
پس از حل مدل فاز یک حال یک مجموعه از تیم­ها در دسترس است که عمل­های جراحی باید بر روی آن­ها انجام شوند. در این مرحله مدلی معرفی خواهد شد تا با توجه به مسأله دنیای واقعی و معیارهای مهم موجود در این مسأله زمان­بندی مناسب را برای بیمارانی که باید جراحی روی آن­ها انجام شوند.
۱-۴ جمع بندی
مسأله­ای که در این تحقیق در نظر گرفته شده است یک مسأله زمان­بندی جریان کارگاهی دو مرحله­ ای است که در دو فاز استراتژیک و عملیاتی در نظر گرفته شده است.
همانطور که در قبل به آن اشاره شد حوزه سلامت یکی از مهم ترین موضوعاتی می باشد که در حال حضر نظر دنیا را به خود جلب کرده است. با توجه به اینکه در سیستم های مراقبت های بهداشتی همیشه خدمت دهنده و بیمار وجود دارند پس می توان آن را به صورت یک مسأله زمان­بندی در نظر گرفت. آنچه در این بخش مطرح شده است شمای کلی از مسأله موجود و کارهایی که در قسمت­ های بعد به آن پرداخته شده است می­باشد.
در قسمت­ های بعد ابتدا به مرور کلی بر ادبیات موضوع پرداخته می­ شود سپس مدل­های مسأله دنیای واقعی مطرح شده و بعد از آن نیز توجه به حل این مدل­ها جلب خواهد شد. در قسمت آخر نیز نتیجه گیری و پیشنهادات آتی برای تحقیقات آینده بیان شده است.
فصل۲
مرور بر تحقیقات پیشین
۲-۱ مقدمه
زمان­بندی تولید عبارت است از تخصیص منابع محدود تولید، از جمله نیروی انسانی، تجهیزات و ابزار، برای انجام مجموعه ای از وظایف با بهینه سازی یک یا چند هدف (پیندو^[۳] ۱۹۹۵). درواقع یک فرایند تصمیم گیری است که نقش مهمی در صنعت تولید ایفا می­ کند. زمان­بندی موثر به یک ضرورت اساسی برای بقای شرکت و کسب و کار در حال رشد در بازار تبدیل شده است. امروزه صنعت در حال تجربه چالش­های جدیدی مانند رقابت جهانی، چرخه عمر محصول کوتاه تر، محصولات سفارشی، و تغییرات تقاضا در بازار، و غیره است. به منظور حفظ رقابت، برای شرکت های تولیدی بهبود عملکرد سیستم های زمانبندی تولید تحت افزایش نوسانات بازار (به عنوان مثال هجوم سفارشات و لغو کار) و عدم قطعیت داخلی در فرایند تولید (به عنوان مثال خرابی ماشین آلات، شکست ابزار، و تغییر زمان پردازش) بسیار مهم است.
انواع مسائل زمان­بندی از محیط های تولید در دنیای واقعی شناخته شده است. با این حال بیستر تحقیقات دانشگاهی بر روی مسائل کلاسیک تمرکز دارند. زمان­بندی کارگاهی یکی از قدیمی­ترین مسائل زمان­بندی است که بررسی­های زیادی هم در دانشگاه و هم در صنعت بر روی آن انجام شده است. مدل زمان­بندی کارگاهی پایه­ای شامل مجموعه ای از کارها و ماشین آلات است، که هدف آن تعیین توالی بهینه یا نزدیک به بهینه کار بر روی هر ماشین با توجه به برخی محدودیت­های موجود است.
با توجه به محیط های کارگاهی، زمانبندی کارگاهی را می توان به پنج دسته اصلی طبقه بندی کرد: تک ماشینه، ماشین های موازی، جریان کارگاهی، کارگاهی، و کارگاه باز(الله وردی و سروش^[۴] ۲۰۰۸، هال ۱۹۹۸). همه مسائل زمانبندی کارگاهی به کلاس NP تعلق دارند. زوبولاس^[۵] و همکاران (۲۰۰۸).این مسائل بسیار سخت تر می­شوند اگر بخواهبم عدم قطعیت­های پویا را در آن در نظر بگیریم.
در میان پنج نوع زمان بندی کارگاهی بالا، زمان بندی جریان کارگاهی انعطاف پذیر به خوبی شناخته شده و به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، و به این دلیل برای بررسی در این مطالعه مشخص شده است.
۲-۲ زمان­بندی و برنامه ریزی اتاق عمل
زمان­بندی و برنامه­ ریزی اتاق عمل، در اواخر سال ۱۹۷۷ توسعه یافت (calichiman ,2005) اما طی دهه اخیر حجم مقالات به چاپ رسیده در این زمینه، افزایش قابل توجهی داشته است. اولین مقاله مروری در خصوص زمان­بندی عمل­های جراحی توسط ماجرلین و مارتین درسال ۱۹۷۸ ارائه شده است. در این مقاله مقالات موجود براساس نوع تکنیک حل طبقه بندی شده اند. زمان­بندی عمل­های جراحی را به دو زیر مرحله، زمان­بندی ورود و زمان­بندی تخصیص تقسیم کرده بودند. در سال ۱۹۷۷ بلیک و کارتر این طبقه بندی را توسعه دادند و پروسه سومی تحت عنوان زمان­بندی منابع خارجی به آن اضافه کردند که در این پروسه رزرو و تعیین منابع مورد نیاز قبل و بعد از هر عمل جراحی مشخص شده است. هر یک از این مراحل در سه سطح استراتژیک، اجرایی و عملیاتی مورد بررسی قرار گرفتند.
کاردون در سال ۲۰۰۹ طبقه بندی جامع تری در خصوص برنامه ریزی و زمان­بندی اتاق عمل ارائه کردند و مقالا را از دید متفاوتی مورد بررسی و تحلیل قرار دادند. این طبقه بندی بر اساس ۷ معیار توصیفی زیر انجام شده است:
نوع بیمار
نوع عملکرد
قطعیت و عدم قطعیت مسأله
نوع تکنیک جواب
نوع آنالیز انجام شده
شرح تصمیمات گرفته شده (تاریخ، زمان، اتاق و ظرفیت)
کاربردی بودن یا نبودن مسأله
در این مقاله مروری، بیماران به دو دسته بیماران انتخابی( شامل بیماران سرپایی و بستری) و بیماران غیر انتخابی (بیماران اورژانسی و ضروری) تقسیم شده اند. بیماران سرپایی، بیمارانی هستند که بعد از عمل جراحی نیاز به بستری شدن ندارند و مرخص می­شوند و این در حالی است که بیماران بستری بعد از عمل جراحی به مراقبت بیشتری احتیاج دارند و باید یک یا چند روز در بیمارستان بستری بمانند. بیماران ضروری، بیمارانی هستند که به درمان فوری نیاز دارند وباید بلافاصله بعد از ورود، عمل شوند. اما بیماران اورژانسی وضعیت بهتری نسبت به بیماران ضروری دارند و تا چند ساعت می­توانند برای درمان، منتظر بمانند. ورود بیماران اورژانسی و ضروری تصادفی است و به همین دلیل درنظر گرفتن این بیماران در برنامه­ ریزی وزمان­بندی، حالت تصادفی و غیر قطعی بودن را ایجاد می­ کند و باعث پیچیدگی زیاد مسأله می­ شود.
برای زمان­بندی اهداف متفاوتی در نظر گرفته می شود که به نظر مدیریت بیمارستان و برنامه ریزی اتاق عمل بستگی دارد. کاردون طبقه بندی اهداف را بر اساس معیارهای کاهش زمان انتظار یا جراح، افزایش میزان خروجی هر خدمت، دامنه عملیات، بالانس منابع، بهره وری اتاق عمل و منابع مرتبط و اهداف مالی انجام داده است.