زمان‌بندي استوار در محيط فلوشاپ تركيبي با در نظر گرفتن محدوديت منابع تجديدناپذير وابسته به زمان (مطالعه‌ي موردي)

PhD

در اين مطالعه، يك سيستم فلوشاپ تركيبي با دو ايستگاه كه در ايستگاه اول تنها يك ماشين و در ايستگاه دوم بيش از يك ماشين وجود دارد، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در يك سيستم فلوشاپ رايج، كارها به صورت سري از ايستگاه اول تا ايستگاه نهايي پردازش مي‌شوند. فرض بر اين است كه كارها جهت پردازش بر روي ماشين ايستگاه اول، به منبع مصرفي تجديدناپذير (مانند مواد خام) نيز نياز دارند؛ بنابراين سيستم فلوشاپ تركيبي مورد مطالعه،‌ داراي محدوديت منبع بوده و در دوره‌هاي متوالي در دسترس قرار مي‌گيرد. منبع در دسترس در ابتداي دوره، غيرقطعي بوده و در دامنه مشخصي در طول زمان نوسان مي‌كند. هم‌چنين، ايستگاه دوم شامل ماشين‌هايي است كه هر كدام امكان پردازش هر كاري را ندارند و كارها در خانواده‌هايي دسته‌بندي شده‌اند. هدف غايي اين مطالعه، ارائه زمان‌بندي استوار با قابليت اطمينان بالا است به نحوي كه مجموع زماني زودكرد و ديركرد كمينه گردد. اين پژوهش برگرفته از يك مطالعه موردي در حوزه سيستم‌هاي تشخيصي تصويربرداري مولكولي است. تصويربرداري مولكولي زيررشته‌اي از راديولوژي است كه به كمك پرتوداروها جهت مطالعه جزييات ساختاري و كاركردي اعضاي بدن، شناسايي بيماري در مراحل اوليه و تجويز درمان درخور مورد استفاده قرار مي‌گيرد. خروجي اين مطالعه ارائه متدولوژي استوار براي سيستم نوبت‌دهي با توجه به محدوديت دارويي در چنين مركزي است. پرتوداروهاي مورد استفاده در اين طيف مراكز از عنصري شيميايي و پرتوزا به نام تكنسيم-99 با نيم‌عمر حدود 6 ساعت حاصل مي‌شود. پس از تزريق پرتودارو به بيماران و طي گذشت مدت زماني،‌ بدن بيماران در اسكنرهاي مجهز در مراكز تصويربرداري مولكولي اسكن مي‌شوند. در صورتي كه اسكن زودتر از زمان مشخصي اخذ شود، احتمال وجود نويز در اسكن زياد خواهد بود و در صورتي كه اسكن ديرتر از اين زمان اخذ شود، كيفيت عكس از تفسيرپذيري پاييني برخوردار خواهد بود. اين مطالعه موردي بر روي يك مساله فلوشاپ تركيبي با محدوديت منبع غيرقطعي نگاشت شده، سپس به سه زيرمساله مجزا تجزيه شده و براي هر زيرمساله راهكارهايي ارائه مي‌گردد: 1- منبع در دسترس در چه زمان‌هايي بايستي توزيع شوند (چه زماني عنصر پرتوزا بايد استخراج شود)؟ 2- چه زماني كارها با توجه ميزان منبع غيرقطعي در ايستگاه اول زمان‌بندي شود؟ (چه زماني پرتودارو با توجه عدم‌قطعيت در ميزان اكتيويته تكنسيم-99 آماده شده و تزريق صورت گيرد)؟ 3- كارها پس از اتمام عمليات قبلي، به كدام ماشين اختصاص يافته و در چه زماني پردازش بر روي آن‌ها صورت گيرد (چه زماني اسكن شروع شود)؟ زيرمساله اول با بررسي و تحليل شرايط بهينگي منبع، به مدل رياضي برنامه‌ريزي نيمه‌مقعر نگاشت مي‌شود. زيرمساله دوم به مساله زمان‌بندي تك‌ماشينه با در نظر گرفتن محدوديت منبع تجديدناپذير با تامين دوره‌اي و تابع هدف مجموع انحراف از زمان موعد تحويل، نگاشت مي‌شود. زيرمساله سوم نيز به مساله ماشين‌هاي موازي همسان با در نظر گرفتن خانواده كارها، ماشين‌هاي واجدالشرايط و زمان ترخيص و با هدف كمينه كردن مجموع انحراف از زمان موعد تحويل، نگاشت مي‌شود. سپس بر اساس راهكارهاي پيشنهادي براي هر زيرمساله، مكانيزمي پيشرو، جهت تعامل تصميمات هر زيرمساله با يك‌ديگر توسعه داده مي‌شود. در بخش مديريت عدم‌قطعيت منبع، مجموعه عدم‌قطعيت جديدي جهت كاهش محافظه‌كاري و افزايش قابليت اطمينان مدل‌هاي رياضي و الگوريتم‌هاي توسعه يافته، ارائه مي‌شود. نتايج نوبت‌دهي در طول يك هفته براي 30 الي 40 بيمار، نشان از قابليت اطمينان و مقياس‌پذيري بسيار بالا (هم در تئوري و هم در عمل) الگوريتم‌ها و مجموعه عدم‌قطعيت پيشنهادي دارد. سنجه درصد انحراف از زمان ايده‌آل اسكن با استفاده از الگوريتم‌هاي پيشنهادي و الگوي مديريت عدم‌قطعيت نوين، حدود 2 درصد براي 30 بيمار و 5 درصد براي 35 بيمار در هفته است. اين در حالي است كه در شرايط فعلي مركز اين انحراف براي 30 بيمار به طور متوسط بالاي 50 درصد است.

196602

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهدي حيدري

مهندسي صنايع

محمد مهدوي مزده