Tip-2 Montaj Hattı Dengeleme ve İşgücü Atama Problemi için Doğrusal Programlama Yaklaşımı: Bir Vaka Çalışması

Öz

Montaj hattı dengeleme problemi belirli işlem sürelerine sahip olan işlerin, öncelik ilişkileri göz önünde bulundurularak, çeşitli amaçları eniyileyecek şekilde iş istasyonlarına atanmasıdır. Bilimsel yazında montaj hattı dengeleme problemini çözebilmek amacıyla birtakım varsayımlarda bulunulmuştur. Bunlardan bir tanesi, hat dengelenirken işçilerin özdeş olduğu ve bir işin işlem süresinin işçiden işçiye değişmeyip sabit kaldığı varsayımıdır. Ancak gerçek hayat montaj hatlarında çalışan işçilerin özdeş olduğunu varsaymak mantıklı bir yaklaşım değildir, çünkü her bir işçinin kendine has bilgi birikimi, fiziksel kapasitesi, beceri düzeyi gibi özellikleri vardır. Dolayısıyla, aynı işi farklı işçilerin işleme süreleri eşit olmamaktadır. Gerçek hayat uygulamalarıyla bilimsel yazın arasındaki bu kopukluğu gidermek amacıyla montaj hattı dengeleme ve işgücü atama problemi sunulmuştur. Montaj hattı dengeleme ve işgücü atama problemi, aynı anda hem işlerin işçilere, hem de işçilerin istasyonlara atandığı bir çifte atama problemidir. Bu çalışmada, endüstriyel buzdolabı üretimi yapan bir firmaya ait montaj hattında dengeleme ve işgücü atama çalışması yapılmıştır. Çalışma kapsamında, tamsayılı bir doğrusal matematiksel model önerilmiş ve Lingo çözücüsü yardımıyla çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar, hattın çevrim süresinin 4784sn’den 2725sn’ye düşürüldüğünü ve aynı zamanda hattın etkinliğinin de %66’dan %94’e yükseldiği göstermiştir. Burada önemli olan nokta ise, bu iyileştirmelerin hiçbir ekstra maliyet ortaya çıkarmadan sağlanmış olmasıdır.

Anahtar Kelimeler

• Montaj Hattı Dengeleme
• İşgücü Atama
• Doğrusal Programlama
• Optimizasyon

Linear Programming Approach for Type-2 Assembly Line Balancing and Workforce Assignment Problem: A Case Study

Öz

The assembly line balancing problem is the assignment of tasks with certain operation times to workstations in a way that optimizes various goals while taking precedence relations into account. Some assumptions have been made in order to solve the assembly line balancing problem in the relevant literature. One of them is the assumption that the workers are identical and the operation time of a task remains constant from worker to worker. However, it does not make sense to assume that all workers on real life assembly lines are identical because each worker has their own unique knowledge, physical capacity, and skill level. Therefore, the processing times of different workers for the same task are not equal. The assembly line balancing and workforce assignment problem (ALBWAP) is presented in order to close this gap between real life applications and scientific literature. The ALBWAP is a double assignment problem in which tasks are assigned to workers and workers to stations simultaneously. In this paper, balancing and workforce assignment study is carried out in the assembly line of a company that produces industrial refrigerators. Within the scope of the study, an integer linear mathematical model is proposed and solved via Lingo solver. The obtained results indicate that the cycle time of the line is decreased from 4784s to 2725s, while its efficiency is increased from 66% to 94%. The important point here is that these improvements are achieved at no additional cost.

Anahtar Kelimeler

• Assembly Line Balancing
• Workforce Assignment
• Linear Programming
• Optimization

Kaynakça

1. Salveson, M.E., 1955. The Assembly Line Balancing Problem, Journal of Industrial Engineering, Cilt. 6(3), s. 18-25.
2. Scholl, A., 1999. Balancing and sequencing of assembly lines. 2nd edition. Physica-Verlag Heidelberg, 318s.
3. Boysen, N., Fliedner, M., 2007. A classification of assembly line balancing problem. European Journal of Operational Research, Cilt. 84, s. 39-55. DOI: 10.1016/j.ejor.2006.10.010
4. Ağpak, K., Gökçen, H., 2002. Basit U Tipi Montaj Hatti Dengeleme Problemine Bulanik Programlama Yaklaşimi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt. 4(2), s. 29-40.
5. Kılınçcı, Ö., 2004. Basit Montaj Hatti Dengeleme Problemi Çözümü İçin Bir Petri Ağı Yaklaşımı, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt. 6(2), s. 1-15.
6. Zhang, H., 2017. An improved immune algorithm for simple assembly line balancing problem of type I, Journal of Algorithms and Computational Technology, Cilt. 11(4), s. 317-326. DOI: 10.1177/1748301817710924
7. Pastor, R. Chueca, I. Garcia-Villoria, A., 2011. A Heuristic Procedure for Solving the Lexicographic Bottleneck Assembly Line Balancing Problem (LB-ALBP), International Journal of Production Research, Cilt. 50(7), s. 1862-1876. DOI: 10.1080/00207543.2011.578164
8. Plans, J., Corominas, A., 1999. Modelling and Solving the SALB-E Problem. In Proceedings of the 1999 IEEE International Symposium on Assembly and Task Planning, 24 Temmuz, Porto, Portekiz, 356-360. DOI: 10.1109/ISATP.1999.782984

9. Corominas, A. Garcia-Villoria, A., Pastor, R., 2016. Improving the Resolution of the Simple Assembly Line Balancing Problem Type E, Statistics and Operations Research Transactions, Cilt. 40(2), s. 227-242.
10. Ritt, M. Costa, A.M., 2015. Improved Integer Programming Models for Simple Assembly Line Balancing and Related Problems, International Transactions in Operational Research, Cilt. 25, s. 1345-1359. DOI: 10.1111/itor.12206
11. Gansterer, M. Hartl, R.F, 2017. One and Two-Sided Assembly Line Balancing Problems with Real-World Constraints, International Journal of Production Research, Cilt. 56(8), s. 3025-3042. DOI: 10.1080/00207543.2017.1394599
12. Miralles, C., Garcia-Sabater, J.P., Andres, C., Cardos, M., 2007. Advantages of Assembly Lines in Sheltered Work Centres for Disabled. A case study, International Journal of Production Economics, Cilt. 110, s. 187-197. DOI: 10.1016/j.ijpe.2007.02.023
13. Sungur, B., Yavuz, Y., 2015. Assembly Line Balancing with Hierarchical Worker Assignment, Journal of Manufacturing Systems, Cilt. 37(1), s. 290-298. DOI: 10.1016/j.jmsy.2014.08.004
14. Ritt, M., Costa, A.M., Miralles, C., 2015. The Assembly Line Worker Assignment and Balancing Problem with Stochastic Worker Availability, International Journal of Production Research, Cilt. 54(3), s. 907-922. DOI: 10.1080/00207543.2015.1108534
15. Moreira, M.C.O., Miralles, C. ve Costa, A.M. 2015. Model and Heuristics for the Assembly Line Worker Integration and Balancing Problem, Computers & Operations Research, Cilt. 54(1), s. 64-73. DOI: 10.1016/j.cor.2014.08.021
16. Liu, R., Liu, M., Chu, F., Zheng, F., Chu, C., 2021. Eco-Friendly Multi-Skilled Worker Assignment and Assembly Line Balancing Problem, Computers & Industrial Engineering, Cilt. 151, s. 106944. DOI: 10.1016/j.cie.2020.106944
17. Campana, N.P., Iori, M., Moreira, M.C.O., 2021. Mathematical Models and Heuristic Methods for the Assembly Line Balancing Problem with Hierarchical Worker Assignment, International Journal of Production Research, s. 1-19. DOI: 10.1080/00207543.2021.1884767
18. Niebel, B.W., Freivalds, A., 2003. Methods, standards, and work design. 13rd edition. McGraw-Hill Education, 736s.