Optimizing the operations of electronic component placement machines - Alkaya, Ali Fuat (My University, 2009)
Elektronik Parça Yerleştirme Makinelerinin Optimizasyonu Basılı devre kartlarının günümüzde çok sayıda elektronik üründe kullanılması onlara olan talebi hiç görülmemiş bir şekilde artırmıştır. Yüzey yapıştırma teknolojisini kullanan montaj hatlarındaki darboğaz olan kaynak genellikle dizgi makineleridir. Dizgi makinelerindeki ana eniyileme problemleri ise parça montaj sırasının belirlenmesi (montaj sıralaması) ve parça tiplerinin besleme hücrelerine bölüştürülmesidir (besleme konfigürasyonu). Bu problemler NP-Zor olan birleşimsel eniyileme problemlerine dönüşür ve bu da genelde eniyiyi bulan çözüm tekniklerini sadece küçük boyuttaki örneklerle sınırlandırır. Bu tez belirli dizgi makinelerinin işlemlerini eniyilemeye odaklanmıştır ve bunu eniyiye yakın montaj sıralaması ve besleme konfigürasyonlarını bularak yapacaktır. Bu makineler “çip parça yerleştirici” ve “çip saçıcı” ismiyle anılan makinelerdir ve her ikisi de döner tarete sahiptir. Makinelerin dizaynı bu iki problemin beraber çözülmesini gerektirmektedir. Bu bütünleşmiş probleme dizgi zamanının en aza indirilmesi problemi denmektedir. Araştırma çip parça yerleştirici ve çip saçıcı makineler üzerinde kapsamlı bir yazın incelemesi yaparak başlamaktadır. İnceleme, bu makinelerin değişkenlik gösteren taret zamanı özelliklerinin çoğu araştırmacı tarafından göz ardı edildiğini ortaya koymaktadır. Bununla alakalı olarak Gezgin Satıcı Probleminin (GSP) yeni bir genellemesi yazına kazandırılmış ve Sıraya Dayalı GSP (SDGSP) olarak adlandırılmıştır. SDGSP için doğrusal olmayan tamsayılı programlama formulasyonu da verilmiştir. Sonrasında, her iki makine için de montaj sıralama problemlerinin SDGSP’ne dönüştüğü gösterilmiştir. Yine her iki makine için de besleme konfigürasyonu problemi formüle edilmiştir. Bundan başka, her iki makine için dizgi zamanının en aza indirilmesi problemi doğrusal olmayan tamsayılı programlamayla formüle edilmiştir. Tez çip parça yerleştirici makinelerinin eniyileme çözümlerinin araştırılmasıyla devam etmektedir. En iyi çözümleri elde etmek için matematiksel modellerin çözülmesi çok zaman alacağından birçok sezgisel yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen bu sezgisel yöntemler, iATMA, İlk Noktayı Değiştirme Prosedürü (İNDP), Ayrıkları Erteleme (AE), Grup Ekleme (GE) ve Bireysel Ekleme (BE)’dir. Ayrıca Kayıttan Kayıta Yerel Değiştirme Hareketleriyle Dolaşma (KKYDHD) ve Çift olarak Değiştirme Prosedürleri (ÇDP) uygulanan yerel arama metotlarıdır. Çeşitli parça sayısına sahip rassal BDK verileri oluşturulmuştur. Hesaplama sonuçları öne sürülen sezgisel yöntemlerin etkili olduğunu göstermektedir.

Optimizing the Operations of Electronic Component Placement Machines The extensive usage of printed circuit boards (PCBs) in numerous electronic products has placed an unparalleled demand for PCBs. Among several operations in a surface mount technology assembly line, the operations of placement machines are the bottleneck of the line. Main optimization problems of placement machines are determining the placement sequence of components (placement sequencing problem) and assignment of component types to feeder cells (feeder configuration problem). These problems turn out to be combinatorial optimization problems that are NP-Complete thereby, in general, restricting optimal solution techniques to small instances. This thesis focuses on optimizing the operations of specific placement machines by determining near optimal placement sequences and feeder configurations. Specifically, these machines are the chip mounter and the chip shooter placement machines where both of them have a rotational turret. The inherent design of the machines entails concurrent solution of these problems. This integrated problem is called as the assembly time minimization problem. The research begins by an extended survey on chip mounter and chip shooter machines. The survey points out the varying turret time property of these machines which is mostly overlooked by the researchers. A new generalization of Traveling Salesman Problem (TSP) is introduced to the literature and called as the Sequence Dependent TSP (SDTSP). The thesis covers nonlinear integer programming formulation of the SDTSP. Next, it is shown that the placement sequencing problem of both machines turn out to be a SDTSP. Placement sequencing and feeder configuration problems for both machines are formulated. Furthermore, the combined assembly time minimization problems for both machines are formulated as nonlinear integer programming formulations. This thesis continues by investigating the optimization opportunities of chip mounter machines. Since it is very time consuming to solve the mathematical models for optimal solutions, several heuristics are developed. These heuristics are iATMA, Adjust First Point Procedure (AFPP), Postpone Deviant (PD), Group Insertion (GI) and Individual Insertion (II). Record-to-Record Travel with Local Exchange Moves (RRTLEM) and Pair-wise Exchange Procedures (PEP) are local search methods that are also implemented. We randomly generated PCB data with various number of components. Computational results are presented to demonstrate the effectiveness of these heuristics.
Keywords: Elektronik; Mühendislik Yönetimi