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Enregistrement W3138932436 · doi:10.1287/ijoc.2020.1015

Solving the Type-2 Assembly Line Balancing with Setups Using Logic-Based Benders Decomposition

2021· article· en· W3138932436 sur OpenAlexaff
Hassan Zohali, Bahman Naderi, Vahid Roshanaei

Notice bibliographique

RevueINFORMS journal on computing · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAssembly Line Balancing Optimization
Établissements canadiensUniversity of TorontoUniversity of WindsorUniversity of Regina
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBenders' decompositionInteger programmingPreprocessorMathematical optimizationTask (project management)Integer (computer science)Computer scienceSet (abstract data type)DecompositionAlgorithmSequence (biology)Upper and lower boundsMathematicsArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We solve the type-2 assembly line balancing problem in the presence of sequence-dependent setup times, denoted SUALBP-2. The problem consists of a set of tasks of a product, requiring to be processed in different assembly stations. Each task has a definite processing and setup times. The magnitude of setup times for each task is dependent on the processing sequence within each station. Processing and setup times of tasks assigned to each station constitute the station time. The goal is to minimize the cycle time (the maximum station time) by optimally (i) assigning tasks to assembly stations and (ii) sequencing these tasks within each station. To solve this challenging optimization problem, we first improve upon an existing mixed-integer programming (MIP) model by our proposed lower and upper bounds. These enhancements reduce the MIP model’s (solved CPLEX) average optimality gap from 41.61% to 20.77% on extra-large instances of the problem. To further overcome the intractability of the MIP model, we develop an exact logic-based Benders decomposition (LBBD) algorithm. The LBBD algorithm effectively incorporates a novel two-phase solution approach, the lower and upper bounds, various preprocessing techniques, relaxations, and valid inequalities. Using existing benchmarks in the literature, we demonstrate that our LBBD algorithm finds integer feasible solutions for 100% of all 788 instances (64% for the MIP), verifies optimality for 47% of instances (37% for the MIP), and achieves an average optimality gap of 5.04% (7.72% for the MIP obtained over 64% solved small instances). The LBBD algorithm also significantly reduces the computational time required to solve these benchmarks. Summary of Contribution: Assembly line balancing plays a crucial role in productivity enhancement in manufacturing and service companies. A balanced assembly line ensures higher throughput rate and fairer distribution of workload among assembly stations (workers). Assembly line balancing, in its simplest form, is one of the most challenging combinatorial optimization problems. Its complexity is further intensified when the sequence of executing tasks assigned to each station influences the magnitude of the setup performed between any two successive tasks. In view of such complexity, most assembly line balancing problems have been solved by randomized search techniques that do not provide any guarantee on the quality of solutions found. The mission of this paper is to understand whether there is any special structure within the existing mathematical models in the literature and, if so, exploit them toward developing computationally efficient exact techniques that can provide guarantee on the quality of solutions. Indeed, we demonstrate that such a special mathematical structure exists and we thus develop the first decomposition technique in form of a logic-based Benders decomposition (LBBD) to efficiently solve the type-2 sequence-dependent assembly line balancing problem. Specifically, we show that our LBBD significantly reduces cycle time and the time required for decision making. Our LBBD generalizes the scope of exact techniques for decision-making beyond the assembly line problems and is extendable to many other shop scheduling problems that arrange their stations (machines) serially and there are sequence-dependent setup times among their tasks.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,022

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,262
Écart entre enseignants0,246 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations30
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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