Integrating discrete event simulation and particle swarm optimization for designing an assembly line feeding system

The implementation of lean manufacturing, and in particular of the kanban system, has been proven to be a great way to reduce the stocks level in the production system. The focus is not only on finished goods and WIP, but also on components. In fact, the traditional way of bringing full pallets to the line has been proven to be particularly troublesome. This is why decentralized storage areas, known as supermarkets, were created. Their usage allows the reduction of stocks by both reducing the replenishment lead time and the size of the unit that is brought to the line. An arising issue in JIT literature is the study and design of this kind of system. This work aims at expanding the existing knowledge by considering the three-way relationship between number of kanban, kanban size and number of water spiders. A discrete event simulation model has been built for this purpose. The solution space is then investigated through a meta-heuristic optimization algorithm, based on the particle swarm paradigm. Sensitivity analysis was performed in order to prove the validity of this work's additions to existing literature. Moreover, ANOVA was performed on several parameters; results showed similarity with the ones obtained in a similar research. As a practical application, the solution was tested and compared with two other researches on a case study: this work's solution proved to be the best one all-around.

L'implementazione del lean manufacturing, e in particolar modo del kanban, sono modi ampiamente testati per ridurre il livello di scorte nei sistemi produttivi. Prodotti finiti e WIP non sono gli unici elementi interessati da questa riduzione, ma anche i componenti e le materie prime. Infatti, il metodo tradizionale di portare pallet di componenti in linea è ormai provato essere particolarmente problematico. Per questo motivo sono state create aree di stoccaggio decentralizzate, comunemente chiamate supermarket. Il loro utilizzo favorisce la riduzione delle scorte, sia per via della riduzione del lead time di rifornimento che per la riduzione delle dimensioni dei lotti portati in linea. Un recente argomento di studio nella letteratura dedicata ai sistemi JIT è quello riguardante il design di questo tipo di sistemi di rifornimento. Questo lavoro punta ad espandere le conoscenze esistenti, andando ad indagare a fondo il triplice legame che esiste tra numero di kanban, larghezza dei kanban e numero di water spiders. Una simulazione a eventi discreti è stata creata per l'occasione. Lo spazio delle soluzioni è poi esplorato tramite un algoritmo di ottimizzazione di tipo meta-euristico, basato sul paradigma del particle swarm. È stata poi condotta un'analisi di sensitività, al fine di provare la validità delle nozioni che questo lavoro si propone di aggiungere alla letteratura esistente. In più, è stato condotto anche un test ANOVA su diversi parametri; i risultati ottenuti sono simili a quelli trovati in una ricerca simile. Come applicazione pratica, la soluzione proposta in questo lavoro è stata testata su un caso reale e comparata con i risultati ottenuti da due ricerche simili, andando a mostrare come la prima sia nettamente superiore in ogni ambito.