โดยใช้การจำลองสถานการณ์ - AS Nida

2553
บทคัดยอ
การออกแบบรูปแบบการจัดวางเครื่องจักรเพื่อใหผลผลิตสูงสุด
โดยใชการจําลองสถานการณ
Design Machine Configuration Using Simulation
ณพิตร วัฒนวีรพงษ 1 และ กาญจนา เศรษฐนันท 2
ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน
มหาวิทยาลัยขอนแกน อ.เมือง จ.ขอนแกน 40002 โทรศัพท : 087-2553101 E-mail: napito.watanabe@hotmail.com 1 ,skanch@kku.ac.th 2
อุตสาหกรรมฮารดดิสกไดรฟสามารถสรางรายไดใหกับ
ประเทศไทยไดอยางสูงและเปนอุตสาหกรรมที่มีการเจริญเติบโตอยาง
รวดเร็ว อุตสาหกรรมฮารดดิสกไดรฟเปนอุตสาหกรรมหนึ่งที่มีตนทุน
การผลิตดานเครื่องจักรและพื้นที่การผลิตมีที่มีมูลคาสูง
อีกทั้งใน
กระบวนการผลิตยังมีขอจํากัดดานของการตรวจสอบยอนกลับและการ
ปองกันการปนเปอนในกระบวนผลิต
ซึ่งอาจจะสงผลใหปริมาณผลผลิตมี
คาต่ํา
เวลานําในการผลิตสูง และประสิทธิภาพการใชเครื่องจักรต่ํา
ดังนั้น
ในการผลิตจึงตองมีการออกแบบรูปแบบการผลิตที่ทําใหมีการใชงาน
เครื่องจักรใหมีประสิทธิภาพการผลิตสูงที่สุด
โดยคํานึงถึงการตรวจสอบ
ยอนกลับและการปองกันการปนเปอนในกระบวนผลิต
บทความนี้
นําเสนอการออกแบบรูปแบบการผลิตและการจัดวางเครื่องจักรเพื่อเพิ่ม
ประสิทธิภาพในการผลิต โดยทําการออกแบบอัลกอริธึมในการแกปญหา
และทําการจําลองสถานการณดวยโปรแกรมอารีนา ซึ่งเปนโปรแกรมการ
จําลองสถานการณในกระบวนการผลิต จากผลการดําเนินการวิจัยพบวา
รูปแบบที่ไดทําการออกแบบสามารถเพิ่มปริมาณผลผลิตได
4.11% และ
สามารถลดเวลานําการผลิตได 6.3%
คําสําคัญ: การจัดวางเครื่องจักร,
การจําลองสถานการณ, การจัดลําดับการ
ผลิต, การผลิตแบบเซลล
Abstract
Hard Disk Drive (HDD) industry is a fast growing industry
business in Thailand which needs a large number of investments in term
of machinery and high value production area. HDD production has
constrains of traceability and contamination limitation that result in
inferior outcome, more lead time spending and low efficient of
machinery usage. Consequently, production designing needs to be at the
highest efficiency concerning traceability and protection of
contamination in production process. This study presents production
methods and machinery placement options in order to increase
production efficiency by designing algorithm and using simulation
108
technique processed by Arena program: production simulating
computer program. The study found that production pattern designed
increased throughput by 4.11% of current production and reduce lead
time spending by 6.3% respectively.
Keywords: Machine configuration, Simulation, Scheduling and Cell
manufacturing
1. บทนํา
ปจจุบันอุตสาหกรรมฮารดดิสกเปนอุตสาหกรรมที่มีการ
เติบโตอยางรวดเร็ว มีการลงทุนของเครื่องจักรมีมูลคาสูง
อีกทั้งปริมาณ
ความตองการของสินคาของอุตสาหกรรมนี้มีความแปรปรวนที่สูง
ใน
การออกแบบกระบวนการผลิตจึงเปนสิ่งสําคัญที่ตองมีการพัฒนาเพื่อ
รองรับความตองการของลูกคาที่แปรปรวนและความตองการที่สูงขึ้น
ดังนั้นการออกแบบกระบวนผลิตและการจัดการกระบวนการผลิตจึงตอง
มีกลยุทธที่สามารถตอบสนองความตองการของลูกคาไดอยางมี
ประสิทธิภาพ
สําหรับความตองการลูกคาของอุตสาหกรรมฮารดดิสกใน
ปจจุบันนั้น
มีความแปรปรวนตางๆ ที่เกิดขึ้นจากความหลากหลายของ
ชนิดผลิตภัณฑและความตองการที่ไมแนนอนของลูกคา
ซึ่งทําใหการ
ออกแบบกระบวนผลิตสินคาที่เหมาะสมนั้นทําไดยาก
อีกทั้ง
อุตสาหกรรมฮารดดิสกเปนอุตสาหกรรมหนึ่งที่มีการลงทุนที่สูงทั้งใน
ดาน เครื่องจักรและพื้นที่การผลิต
ดังนั้นการออกแบบกระบวนผลิตและ
การจัดผังการผลิตจึงควรมีการออกแบบที่ดีเพื่อใหสามารถใชเครื่องจักร
และพื้นที่ของโรงงานไดมีประสิทธิภาพมากที่สุด
การออกแบบกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมฮารดดิสก
นั้น
ควรมีวางแผนในดานตางๆ ที่สามารถทําใหเวลารอบของการผลิต
สินคาสั้นลง
และมี ผลผลิต เพิ่มมากขึ้น
โดยการจัดการสําหรับการ
ออกแบบสายการผลิตที่เหมาะสมนั้นไดแก
การหาจํานวนเครื่องจักรที่

เหมาะสม การกําหนดกระบวนการไหลของงาน การกําหนดขนาดในการ
ผลิตของผลิตภัณฑ เปนตน
บทความนี้จึงนําเสนอการทดสอบรูปแบบ
การจัดวาง
เครื่องจักร
(Machine Configuration) โดยใชแบบจําลองสถานการณ ของ
สายการผลิตที่อยูในรูปแบบตางๆ
โดยเปรียบเทียบผลลัพธของ
สายการผลิตรูปแบบตางๆ จากปริมาณ z]ผลิตที่ได
( Throughput) เวลา
รอบการผลิตของผลิตภัณฑ ( cycle time) และประสิทธิภาพของ
เครื่องจักร
( Machine utilization) โดยในการทดสอบนี้จะใชการ
เปรียบเทียบสายการผลิตจากกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรม
ฮารดดิสกไดรฟ ( HDD) ที่อยูในกระบวนการผลิตหัวอานที่ชื่อวา
Slider
fabrication ในสวนของกระบวนการ mmm
2. ทบทวนวรรณกรรม
ในป 2002 Spicer et Al. [10] ไดทําการศึกษาระบบการจําแนก
การจัดรูปแบบเครื่องจักร
โดยทําการแบงรูปแบบเครื่องจักรเปน
4
ประเภทคือ (1) pure serial lines, (2) pure parallel lines, (3) short serial
lines arranged in parallel และ (4) long serial lines arranged in parallel
ซึ่งดัชนีชี้วัดของการวิจัยคือ
ปริมาณผลผลิต การจัดสมดุลการผลิต และ
การลงทุนในเครื่องจักร
นอกจากนี้
Riane et al. [3] ไดทําการจัดรูปแบบ
การผลิตในสายการผลิตตอเนื่องแบบผสมโดยใช
Simulated annealing
(SA Algorithm) โดยพิจารณาคอขวดของกระบวนการผลิตดวย
นอกจากนี้
ในการศึกษาครั้งนี้ยังไดเสนอแนะกลยุทธในการจัดวางผัง
โรงงานของสายการผลิตดังกลาวโดยใชเทคนิค Auto-adaptable
Simulated Annealing based Heuristic (HASAH)
ในป 2007 Safari & Saidi-Mehrabad [8] ไดทําการออกแบบ
ระบบ Cell การผลิตภายใตเงื่อนไขความไมแนนอนตางๆ
ซึ่งในการศึกษา
ครั้งนี้ไดใชโปรแกรม
Fuzzy เพื่อใชในการแกปญหาความไมแนนอนดาน
product mix และความตองการของผลิตภัณฑในแตละคาบเวลา โดยมี
วัตถุประสงคเพื่อจัดรูปแบบ
เซลลการผลิตในแตละคาบเวลาใหมีระดับ
ความพึงพอใจสูงสุด ในปเดียวกัน Vitanov et al. [12] ไดพัฒนาเครื่องมี
ตัดสินใจ ( Decision support tool) เพื่อใหผูวางผังโรงงานในโรงงาน
อุตสาหกรรมสามารถวางผังโรงงานไดอยางงายและมีประสิทธิภาพ โดย
เครื่องมือตัดสินใจที่ไดพัฒนาขึ้นในการจัดรูปแบบ
cell การผลิตนี้ไดจาก
การออกแบบอัลกอริธึมเพื่อใหคําตอบที่ไดมีคาใกลเคียงกับคําตอบที่ดี
ที่สุด
เพื่อใหมั่นใจในคุณภาพของฮิวริสติกที่พัฒนาขึ้น
อัลกอริธึมไดถูก
109
2553
ตรวจสอบในรูปของประสิทธิภาพการรวมหนวยงาน ( Grouping
efficiency) และดัชนีคุณภาพ (quality index)
ในป 2008 Duran [2] ไดทําการออกแบบอัลกอริธึมเพื่อที่จะ
ทําการรวมกลุม
( cluster) เครื่องจักรในแตละ
เซลล โดยมีวัตถุประสงค
เพื่อใหการเคลื่อนที่ในเซลล
มีคาต่ําที่สุด
โดยในการพัฒนาอัลกอริธึมนั้น
ไดใช Particle Swarm Optimization (PSO) อัลกอริธึม
อยางไรก็ตาม ในการเพิ่มปริมาณการผลิตใหสูงสุดนั้น
ไม
เพียงแตการจัดรูปแบบเซลลการผลิตที่เหมาะสมเทานั้น
ปจจัยหนึ่งที่มีผล
ตอปริมาณการผลิตคือ การบริหารจัดการการผลิตใหเหมาะสมกับรูปแบบ
cell การผลิตที่ไดออกแบบไว
ในป 2007 Chen [4] ไดทําการออกแบบ
รูปแบบระบบแถวคอยสําหรับเซลลการผลิตภายใตการจัดลําดับการผลิต
โดยใชกฎการจัดลําดับ เพื่อที่จะกําหนดวาผลิตภัณฑชนิดใดจะผลิตบน
เครื่องจักรเครื่องไหน
ในป 1999 Brah & Loo [11] ไดทําการทดสอบประสิทธิภาพ
ของฮิวริสติกการจัดตารางการผลิตที่เปนรูปแบบ
Flow shop แบบ
กระบวนการหลายขั้นตอน
โดยคาชี้วัดประสิทธิภาพ
คือ เวลาแลวเสร็จ
(Makespan) และ Mean flow time โดยพบวา มี 5 ฮิวริสติกที่มี
ประสิทธิภาพในการจัดตารางการผลิตดังกลาว การศึกษานี้พบวามี
ผลกระทบเนื่องจากรูปแบบปญหาที่แตกตางกัน
เชน จํานวนงาน จํานวน
ขั้นของเครื่องจักร
เปนตน และประสิทธิภาพของฮิวริสติกโดยใชวิธี
Regression analysis ซึ่งรูปแบบปญหาแตกตางกันนี้จะทําให
ประสิทธิภาพที่วัดไดเกิดความผันแปร
(Variation)
Vamanana et al. [6] ไดทําการอธิบายถึงความเหมาะสมในการ
แกปญหารวมกันระหวาง CPLEX และ ARENA รวมทั้งบอกความ
แตกตางของการแกปญหาโดยใชวิธีแบบอื่นๆ
โดยไดกลาวถึง ARENA
วาเปนเครื่องมือที่ใชในการจําลองสถานการณ
( Simulation) ดวย
โปรแกรมคอมพิวเตอรและมี GUI ผูใชสามารถสรางแบบจําลองของ
ระบบที่ซับซอนโดยใชโมดูล
, บล็อกและอีเลเมนตตางๆที่มีอยูในเทม
เพลต ซึ่งใชงานไดงาย
ตัวอยางของระบบที่สามารถจําลองไดดวย
ARENA เชน อุตสาหกรรมการผลิตที่มีพนักงาน
เครื่องจักรและอุปกรณ
ในการขนสง ธนาคาร ATMs เครื่องรับฝากเงิน
เครือขายคอมพิวเตอรที่มี
ผูใหบริการ
ผูรับบริการ
และความสามารถในการใหบริการ
Reza Abdi [5] ทําการเลือกรูปแบการผลิต 3 แบบ ไดแก serial
configuration, parallel configuration และ hybrid configuration ซึ่งใน
การเลือกรูปแบบการผลิตนั้นใชวิธีกระบวนการลําดับชั้นเชิงวิเคราะห
(Analysis Hierarchy Process: AHP) และปจจัยที่ใชในการเลือกรูปแบบ

2553
การผลิตไดแก ความสามารถในการปรับเปลี่ยนผัง
, ตนทุน, คุณภาพ และ
ความนาเชื่อถือ
และจากงานของ Qui et al. [9] ไดทําการออกแบบ
รูปแบบการผลิตสําหรับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร ซึ่งมี
กระบวนการไหลของงานหลายรูปแบบและมีความหลากหลายในดาน
เวลาการผลิต ในการออกแบบไดทําการศึกษาถึงการใชเครื่องจักรรวมกัน
ระหวางสายการผลิต ( Machine Sharing) โดยใชทฤษฎีเกม ( Game
Theory) โดยมีวัตถุประสงคใหการไหลของงานดีขึ้นเพื่อลดเวลารอบการ
ผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องจักร
จากการทดสอบพบวาการใช
เครื่องจักรรวมกันดวยการใชทฤษฎีเกมในการออกแบบดีกวารูปแบบการ
ผลิตเดิม และงานของ S. Benjaafar [7] ศึกษากระบวนการผลิตแบบเซลล
(Cellular Manufacturing Systems) โดยทําการออกแบบการใชเครื่องจักร
รวมกันและทําการประเมินประสิทธิภาพของเครื่องจักร
เวลาการไหล
ของงาน ซึ่งในการทดสอบกําหนดให
System Loading, เวลาตั้ง
เครื่องจักร
และ ขนาดในการผลิต (Batch Sizes) ที่มีหลายระดับ
จาก
การศึกษาสามารถสรุปไดวา การใชเครื่องจักรรวมกันนั้นจําเปนตองมีการ
กําหนดขนาดในการผลิตที่เหมาะสมกับเวลาในการติดตั้งเครื่องจักร
Der-Fang Shiau [13] แกปญหาในการจัดตารางการผลิตบน
เครื่องจักรขนานโดยนําเสนอประสิทธิภาพของวิธีการแบบผสมผสาน
ของ Constructive Genetic Algorithm (CGA) ที่พัฒนาขึ้นในการหา
คําตอบ โดยมีเปาหมายเพื่อให
Weighted Completion Time (WCT) มีคา
ต่ําสุด
โดยเปนการใชกฎ Weighted Shortest Processing Time (WSPT)
และ Shortest Processing Time (SPT) รวมกันในสมการเปาหมาย ซึ่ง
ผลลัพธแสดงใหเห็นวาเจเนติกอัลกอริทึมสามารถบอกไดถึง
ประสิทธิภาพที่ดีของการจัดตารางการผลิตแบบ
PFFS และยังสามารถใช
เจเนติกอัลกอริทึมสําหรับหาคําตอบของปญหาการจัดตารางการผลิตแบบ
ขนานไดเปนอยางดี
Lowa [1] เปนการนําเสนอและเปรียบเทียบฮิวริสติกที่ใชใน
การจัดลําดับการผลิตภายใตเงื่อนไขที่แตกตางกันของผลิตภัณฑและ
เครื่องจักร
โดยมีเปาหมายเพื่อใหเวลาแลวเสร็จในการผลิตที่ต่ําที่สุด
โดย
ในการทดสอบจะทําการศึกษาการจัดลําดับการผลิตโดยที่ธรรมชาติของ
เครื่องจักรเปนแบบ
two stage ที่มีประสิทธิภาพของเครื่องจักรไมเทากัน
(Unrelated Machine) และมีเงื่อนไขทั้งจากตัวผลิตภัณฑและจากตัว
เครื่องจักรเอง
ซึ่งในงานวิจัยนี้มีการสรางอัลกอริธึมในการแกปญหาการ
จัดลําดับการผลิตนี้โดยแบงเปน
2 ขั้นตอนคือ
Sequencing Phase
ประกอบดวย 4 รูปแบบคือ Random Method, Pij with SPT, Qij wih LPT
และ Modified Johnson’s Rule สวนในขั้นที่
2 คือ Dispatching Phase
110
เปนการเลือกเครื่องจักรใหกับงานที่จัดลําดับไวแลวใน
Sequencing Phase
โดยมีทั้งหมด
4 วิธีการ ไดแก Type-Fix (TF), First-Fit (FF), 3. Best-Fit
(BF) และ Random (RD) โดยประสิทธิภาพของอัลกอริธึมแตละตัวจะทํา
การเปรียบเทียบกับ Lower Bound ซึ่งผลการทดสอบพบวาอัลกอริธึมที่
ใหผลที่ดีที่สุดคือ
Sequencing phase แบบ Modified Johnson’s รวมกับ
Dispatching Phase แบบ First-Fit (FF)
จากวรรณกรรมที่ไดทําการทบทวนมาในขางตนซึ่งเกี่ยวของ
กับการจัดรูปแบบการวางเครื่องจักรที่เหมาะสม
การจัดตารางการผลิต
และการวางผังเครื่องจักรของโรงงาน
ดังนั้นบทความนี้จึงนําเสนอการ
ออกแบบรูปการจัดวางเครื่องจักรและการทดสอบประสิทธิภาพของ
รูปแบบการจัดวางเครื่องจักรแบบตางๆ
โดยใชการจําลองสถานการณ
3. ปญหา
ปจจุบันรูปแบบสายการผลิตของโรงงานกรณีจะมีลักษณะ
เปนสายการผลิตตรงแบงเปนสายการผลิตคนละสายการผลิตอยางชัดเจน
มีบางกระบวนการเทานั้นที่เปน
common process ที่มีการใชเครื่องจักร
รวมกัน ( Share) ในทุกสายการผลิต สําหรับกระบวนการผลิตที่ไมใช
common process นั้น
ในการผลิตจะไมมีการนํางานที่อยูในสายการผลิต
หนึ่งไปใชกับเครื่องจักรที่อยูคนละสายการผลิต
ดังนั้นสายการผลิตแตละ
สายจะทํางานแยกกันอยางสิ้นเชิง
เมื่อพิจารณารูปแบบการผลิตชนิดนี้ยัง
ขาดความยืดหยุน
( Flexibility) ในกระบวนการผลิตเมื่อเทียบกับรูปแบบ
การผลิตที่เครื่องจักรมีการจัดวางแบบ
Pool เครื่องจักรทุกกระบวนการ
ซึ่งรูปแบบการผลิตที่ไดกลาวมาแสดงไวในรูปที่
1
จากการศึกษาขอมูลกระบวนการผลิตพบวาขอจํากัดที่ทําให
การจัดวางเครื่องจักรไมสามารถจัดวางแบบ
Pool เครื่องจักรได
เนื่องจาก
ปญหาของการปนเปอน
(Contamination) และการตรวจสอบกลับ
(Traceability) ของผลิตภัณฑ ซึ่งในงานวิจัยนี้จะทําการนําวิธีการวาง
Cell 1
Cell 2
Cell 3
Cell 4
Cell m-1
Cell m
P1 P2 P3 P4 P5 P6
Pn Common Process
Common Process
รูปที่
1 สายการผลิตที่มีลักษณะการทํางานโดยไมเกี่ยวของกัน

ตารางที่
1 ขอมูลเวลาการผลิต
กระบวน
การที่
ผลิตภัณฑหลักชนิดที่
1 ผลิตภัณฑหลักชนิดที่
2
ปริมาณตอ
เวลาทํางาน
ปริมาณตอ
เวลาทํางาน
ครั้งการผลิต
(วินาที)
ครั้งการผลิต
(วินาที)
A 18 Bars 860.63+UNIF[20, 29.9]+NORM[7. 62, 0.812]+TRIA[103, 117, 153.4] 18 Bars 1324.48+UNIF[40, 49]+TRIA[2.06, 3.11, 5.55]
B 12 Lots 1742.7+UNIF[62, 117]
C 18 Bars 135.41+TRIA[8, 9.41, 13.6]
D 12 Lots 1742.7+UNIF[62, 117] 12 Lots 1742.7+UNIF[62, 117]
E 112 Lots 15754.1+UNIF[7.54, 12.56]+TRIA[141, 168.9, 191] 112 Lots 15605.11+UNIF[7.54+12.56]+TRIA[264, 502, 659]
7 bars 865.84+TRIA[170.4, 198.62, 219.61] 5 Bars 411.4+UNIF[6, 7.49]+TRIA[13.03, 17.4, 20.6]
F 4 Bars 223.18+TRIA[73.7, 75.7, 77.9] 4 Bars 121.03+UNIF[9, 12.9]+TRIA[151.3, 161.9, 167.19]
1 Bar 192.18+UNIF[2, 13]+TRIA[139, 285, 624] 1 Bar 145.27+UNIF[16, 48.56]+TRIA[166, 384.1, 1013]
1 Bar 35.371 1 Bar 31.62+TRIA[2, 2.68, 8.87]
1 Lot 634.51 1 Lot 5.71+NORM[620,74.3]+TRIA[18, 32.3, 37]
12 Lots 1742.7+UNIF[62, 117] 12 Lots 1742.7+UNIF[62, 117]
20 Bars 624.36+UNIF[977, 134]
20 Bars 523.03+UNIF[33, 56]+TRIA[33,47.8,59]
G 20 Bars 1618.91+TRIA[219, 295.27, 333.73] 20 Bars 973.3+TRIA[555, 612, 744]
20 Bars 232.9+UNIF[62, 120] 20 Bars 184.06
H 42 Lots 3260+UNIF[8, 13] 42 Lots 3263+UNIF[8, 13]+TRIA[5, 12.7, 16]
I 4 Bars 498.09+TRIA[163.14, 191.24, 201.64]+UNIF[4, 6.57] 4 Bars 800.1+UNIF[51,79.9]+TRIA[6, 9.72, 10.8]
J 20 Lots 2213.75+UNIF[42, 70]+TRIA[86, 99.2, 140] 20 Lots 2304.41+UNIF[336, 581]+TRIA[8,19.7,21]
ตารางที่
2 ขอมูลจํานวนเครื่องจักรของแตละกระบวนการของแตละเซลล
2553
่
กระบวน
เซลลที
การ กระบวการยอย 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
หมายเหตุ
A A1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
A2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
B 12 Common Process
C F1 2 Common Process
F2 3 Common Process
D 12 Common Process
E E1 3 Common Process
E2 4 Common Process
F F1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
F2 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
F3 16 16 18 15 17 17 15 15 18 17 18
F4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
F5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
G G1 12 Common Process
H H1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
H2 6 6 4 3 3 4 3 4 3 3 4
I 0 0 3 3 3 3 3 3 3 0 0
J J1 3 Common Process
111

2553
ตารางที่
3 กระบวนการไหลของแตละชนิดผลิตภัณฑ
กระบวน
ชนิดผลิตภัณฑ
การ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
B 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
C 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
D 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
E 3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
F 4 7 7 7 7 7 7 7 6 6 6 7
G 5 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 8
H 6 6 6 6 6 6 6 6 8 8 8 6
I 7 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
J 8 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
เครื่องจักรแบบ
Pool มาใชในการผลิต โดยทําการ Pool เครื่องจักร
ระหวางเซลลการผลิตบางเซลลการผลิตเทานั้น
สําหรับบทความนี้
ไดนํากระบวนการผลิตของโรงงาน
กรณีศึกษามาทดสอบ ซึ่งกระบวนการผลิตดังกลาวมีชื่อวากระบวนการ
ผลิต mmm จากขอมูลพบวารูปแบบเซลลการผลิตในปจจุบัน
ประกอบดวยเซลลการผลิต 11 เซลลการผลิต โดยจํานวนเครื่องจักรของ
แตละเซลลการผลิตจะมีจํานวนไมเทากัน สําหรับขอมูลจํานวนเครื่องจักร
ของแตละกระบวนการของแตละเซลล แสดงไวในตารางที่
2 ซึ่งในการ
ทดสอบจะทําการทดสอบที่ชนิดผลิตภัณฑ
หลัก 2 ชนิด โดยผลิตภัณฑ
หลักชนิดที่
1 มีผลิตภัณฑยอย 1 ชนิดผลิตภัณฑ ไดแกผลิตภัณฑยอยที่
1
และผลิตภัณฑหลักชนิดที่
2 มีผลิตภัณฑยอย 10 ชนิดผลิตภัณฑ ไดแก
ผลิตภัณฑที่
2,3,4,…และ 12 ซึ่งผลิตภัณฑที่ทําการผลิตนี้จะมี
กระบวนการไหลที่แตกตางกัน
โดยขอมูลกระบวนการไหลของงาน
แสดงไวในตารางที่
3 นอกจากความแตกตางในจํานวนเครื่องในแตละ
เซลลแลว ปญหาอีกอยางหนึ่งของกระบวนการผลิตของโรงงานคือ
เวลา
การผลิตที่แตกตางกันของผลิตภัณฑหลักชนิดที่
1 และ 2 ซึ่งขอมูลเวลา
การผลิตแสดงในตารางที่
1
4. วิธีการแกปญหา
ในการแกปญหาสําหรับบทความนี้จะเริ่มจากการแกปญหาที่
เกิดจากความหลากหลายของกระบวนการไหลของผลิตภัณฑแตละชนิด
โดยการใชอัลกอริธึมเพื่อทําการจัดกลุมผลิตภัณฑที่มีลักษณะการไหล
ของงานที่ใกลเคียงกันไวดวยกัน
เพื่อใหผลิตภัณฑที่มีการไหลที่
เหมือนกันทําการผลิตในเซลลการผลิตเดียวกัน จากนั้นจะเปนการสราง
112
Start
สราง Process Flow matrix
สรางตารางความถี่ของลําดับที่
เลือกความถี่ที่นอยที่สุดออก
โดยนําผลิตภัณฑที่อยู
ในความถี่นั้นออกไปไวในกลุม
ปรับปรุงตารางความถี่ของลําดับที่
ตรวจสอบคาความถี่ในตารางความถี่
ของลําดับที่วายังมีตัวเลขที่ไมเทากัน
ทําอัลกอริธึมซ้ําในทุกกลุมผลิตภัณฑจนกวาทุกกลุมเมื่อนําไปสราง
ตารางความถี่ของลําดับที่จะไดตัวเลขเทากับจํานวนผลิตภัณฑในกลุม
End
แบบจําลองของรูปแบบการใชเครื่องจักรแบบตางๆ
เพื่อทําการ
เปรียบเทียบผลผลิตและเวลารอบในการผลิตที่ได
4.1 การออกแบบอัลกอริธึมสําหรับจัดกลุมผลิตภัณฑ
จากรูปแบบการไหลที่หลากหลายของผลิตภัณฑซึ่งมีผลตอ
กระบวนการผลิตในดานการลําดับการทํางาน ดังนั้นในบทความนี้จึงทํา
การออกแบบอัลกอริธึมสําหรับจัดกลุมผลิตภัณฑเพื่อใหผลิตภัณฑที่มี
การไหลเชนเดียวกันอยูในกลุมเซลลการผลิตกลุมเดียวกัน
โดยอัลกอริธึม
ที่ไดทําการออกแบบแสดงไวในภาพที่
2
จากขอมูลในตารางที่
3 สามารถนํามาดําเนินการโดยใช
อัลกอริธึมที่ทําการออกแบบ
ซึ่งจากการดําเนินการสามารถแบงกลุม
ผลิตภัณฑได 3 กลุมผลิตภัณฑ
โดยแตละกลุมผลิตภัณฑมีรายละเอียด
ดังนี้
กลุมผลิตภัณฑที่
1 ประกอบดวยผลิตภัณฑที่
1
กลุมผลิตภัณฑที่
2 ประกอบดวยผลิตภัณฑที่
9, 10 และ 11
กลุมผลิตภัณฑที่
3 ประกอบดวยผลิตภัณฑที่
2, 3, 4, 5, 6, 7,
8, 9 และ 12
หลังจากทําการจัดกลุมผลิตภัณฑแลว
ในขั้นตอไปเปนการ
สรางแบบจําลองจําลองสถานการณและออกแบบรูปแบบการจัดวาง
เครื่องจักรโดยการใชเครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลการผลิต
No
รูปที่
2 อัลกอริธึมสําหรับการจัดกลุมผลิตภัณฑ
Yes

4.2 การออกแบบรูปแบบการจัดวางเครื่องจักรโดยการใช
เครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลการผลิต
ในสวนนี้เปนการออกแบบรูปแบบการใชเครื่องจักรรวมกัน
ระหวางเซลลการผลิต โดยจะเปนการกําหนดจํานวนของเซลลที่จะ
สามารถใชเครื่องจักรรวมกันสําหรับกระบวนการสามารถใชเครื่องจักร
รวมกันได ตัวอยางของรูปแบบการใชเครื่องจักรรวมกันแสดงไวในภาพ
ที่
3.1 และ 3.2
จากภาพที่
3.1 แสดงใหเห็นรูปแบบการใชเครื่องจักรรวมกัน
ระหวางเซลลการผลิต 2 เซลลการผลิต โดยทําการรวมเซลลการผลิต
จํานวน 2 กระบวนการ และภาพที่
3.2 แสดงใหเห็นรูปแบบการใช
เครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลการผลิต
3 เซลลการผลิต โดยทําการรวม
เซลลการผลิตจํานวน 2 กระบวนการ
5. การออกแบบการทดลอง
ในบทความนี้จะทําการออกแบบรูปแบบการใชเครื่องจักร
รวมกันสําหรับกระบวนการผลิตที่มีผลิตภัณฑหลัก
2 ชนิดผลิตภัณฑ ( 12
ผลิตภัณฑยอย) และมีเซลลการผลิต 11 เซลลการผลิต ซึ่งหลักการที่ใช
ออกแบบการใชเครื่องจักรรวมกันจะคํานึงถึงรูปปญหาดานการปนเปอน
และการตรวจสอบกลับของผลิตภัณฑ ดังนั้นในการทดสอบจึงกําหนด
จํานวนเซลลที่ทําการรวมเซลลไว
2 แบบ คือ แบบรวมเซลล 2 เซลล และ
แบบรวมเซลล 3 เซลล เพื่อทดสอบวาการใชเครื่องจักรรวมกันระหวาง
รวมเซลลการผลิตแบบ 2 เซลล หรือแบบ 3 เซลลดีกวากัน ดังนั้นรูปแบบ
แบบการใชเครื่องจักรรวมกันมีดังนี้
Scenario 1: เปนการจัดเซลลการการผลิตในปจจุบัน ที่มี
ลักษณะเปนเซลลการผลิตอิสระ ( Independent production cells) ทั้งหมด
11 เซลลการผลิต
Scenario 2: การจัดรูปแบบเซลลการผลิตเดิมรวมกับการใช
รูปแบบการผลิตแบบเซลลที่มีการกําหนดกลุมของผลิตภัณฑที่ไดจาก
อัลกอริธึมที่ไดออกแบบไว
(เซลลตางๆทํางานเปนอิสระตอกัน)
Scenario 3: การรวมเครื่องจักรภายในกลุมผลิตภัณฑเดียวกัน
โดยรวมเครื่องจักร
2 เซลลและ 3 เซลล และมีกระบวนการที่ทําการรวม
เครื่องจักรจํานวน
1, 2 และ 3 กระบวนการ
Scenario 4: เปนการรวมเครื่องจักร
ระหวาง กลุมผลิตภัณฑ
และมีการรวมเครื่องจักรระหวางกลุมผลิตภัณฑสําหรับเซลลการผลิตบาง
เซลลการผลิต โดยรวมเครื่องจักรแบบ
2 เซลลและ 3 เซลล
113
2553
Cell 1
Cell 2
Cell 3
Cell 4
Cell 5
Cell 6
P1 P2 P3 P4 P5 P6
Pn
Common Process
รูปที่
3.1 การใชเครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลการผลิต
2 เซลล
Cell 1
Cell 2
Cell 3
Cell 4
Cell 5
Cell 6
ในการเลือกกระบวนการที่จะทําการใชเครื่องจักรรวมกัน
สําหรับ Scenario 3 และ Scenario 4 นั้น
จะทําการเลือกกระบวนการที่
เปนคอขวด (Bottle neck) ของกระบวนการกอน เนื่องจากกระบวนการที่
เปนคอขวดจะเปนกระบวนการที่มีผลกระทบตอกระบวนการผลิตมาก
ที่สุด
สําหรับการจําลองสถานการณ ในบทความนี้
จะทําการรัน
แบบจําลองสําหรับแตละรูปแบบโดยทําการรันซ้ําที่
3 ซ้ํา
จํานวนเวลา
เพื่อใหเขาสูสถานะคงตัว
( Steady state) เทากับ 2 วัน และระยะเวลาใน
การรันแบบจําลองเทากับ 6 วัน โดยภาพที่
4 แสดงตัวอยางของ
แบบจําลองสถานการณของ Scenario 1
ภาพที่
4 แสดงตัวอยางของแบบจําลองสถานการณของ Scenario 1
Common Process
P1 P2 P3 P4 P5 P6
Pn
Common Procesa.s
รูปที่
3.2 การใชเครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลการผลิต
3 เซลล
Common Process

6. ผลการทดลอง
จากการ จําลองสถานการณ สามารถสรุปผลการจําลอง
สถานการณของรูปแบบตางๆ ไดดังตารางที่
4 และตารางที่
5 สําหรับ
ตารางที่
4 เปนผลจากการจําลองสถานการณ และตารางที่
5 แสดงผลการ
เปรียบเทียบผลลัพธที่ไดจากรูปแบบที่ไดทําการออกแบบเปรียบเทียบกับ
รูปแบบการผลิตในปจจุบัน ซึ่งผลที่ไดจากการการจําลองสถานการณ
ไดแก ผลผลิตที่ได
และเวลารอบการผลิต (Cycle time) โดยผลผลิตที่ไดมี
หนวยเปนบาร และเวลารอบการผลิตมีหนวยเปนวินาทีตอชิ้น
(Sec./pcs.)
จากตารางที่
4 และ 5 พบวารูปแบบที่ทําใหผลผลิตมากที่สุด
และมีเวลารอบการผลิตต่ําที่สุด
คือ Scenario 4-3 ซึ่งคือรูปแบบที่ทําการ
ตารางที่
4 ผลจากการจําลองสถานการณ
Scenario
2553
Sub-
Scenario
จํานวน
เซลลที่
ใช
รวมกัน
จํานวน
กระบวนการ
ที่ทําการรวม
กลุม
ผลิตภัณฑที่
ทําการรวม
ผลผลิต
(บาร)
เวลารอบ
การผลิต
(ชั่วโมง)
1 - - - - 112,502 41.43
2 - - - - 112,687 41.57
3 3-1 2 1 - 113,631 40.48
3-2 3 1 - 116,863 38.84
3-3 2 2 - 113,889 40.51
3-4 3 2 - 117,007 38.84
3-5 2 3 - 113,948 40.44
3-6 3 3 - 117,022 38.81
4 4-1 2 3 2,3 115,630 39.21
4-2 2 3 1,2 115,375 39.49
4-3 3 3 2,3 117,124 38.82
4-4 3 3 1,2 116,412 38.82
4-5 3 3 1,2,3 116,503 38.89
ตารางที่
5 ผลการเปรียบเทียบผลลัพธ
Scenario
Sub-
Scenario
% ผลผลิต
ที่เพิ่มขึ้น
% เวลารอบ
การผลิตที่ลดลง
2 - 0.16% 0.34%
3 3-1 1.00% 2.29%
3-2 3.88% 6.25%
3-3 1.23% 2.22%
3-4 4.00% 6.25%
3-5 1.29% 2.39%
3-6 4.02% 6.32%
4 4-1 2.78% 5.36%
4-2 2.55% 4.68%
4-3 4.11% 6.30%
4-4 3.48% 6.30%
4-5 3.56% 6.13%
114
รวมกระบวนการ 3 กระบวนการ และรวมเซลลแบบ 3 เซลล โดยมีการ
รวมเซลลระหวางกลุมผลิตภัณฑ
โดยรวมผลิตภัณฑที่
2, 3
เมื่อพิจารณา
Scenario 3 (ทําการรวมเซลลเฉพาะในกลุม
ผลิตภัณฑ) พบวารูปแบบที่ทําใหไดผลผลิตมากที่สุดไดแก
Scenario 3-6
ซึ่งมีรูปแบบคือทําการรวมกระบวนการผลิต
3 กระบวนการผลิต และทํา
การ รวมเซลลการผลิต 3 เซลล ซึ่งจากการทดสอบแบบจําลองพบวา
Scenario 3-6 ใหผลผลิตเทากับ 117,022 บาร คิดเปนปริมาณผลผลิตที่
เพิ่มขึ้น
4.02% และมีเวลารอบการผลิตเทากับ 38.81 ชั่วโมง
คิดเปนเวลา
นําการผลิตที่ลดลงเทากับ
6.32%
สําหรับ Scenario 4 (มีการรวมเซลลระหวางกลุมผลิตภัณฑ)
พบวารูปแบบที่ทําใหไดผลิตมากที่สุดและเวลารอบการผลิตต่ําที่สุด
คือ
Scenario 4-3 ซึ่งมีเปนรูปแบบที่มีการรวมเซลล
แบบ 3 เซลล โดยผลผลิต
ที่ไดมีคาเทากับ
117,124 บาร คิดเปนปริมาณผลผลิตที่เพิ่มขึ้น
4.11%
และมีเวลารอบการผลิตเทากับ 38.82 ชั่วโมง
คิดเปนเวลานําการผลิตที่
ลดลงเทากับ 6.3%
6. สรุปผล
การตัดสินใจเลือกรูปแบบการวางเครื่องจักรที่เหมาะสมและมี
ประสิทธิภาพของระบบการผลิตของอุตสาหกรรม ฮารดดิสกนั้นจะตองมี
ออกแบบรูปแบบการจัดวางเครื่องจักรที่สามารถเพิ่มปริมาณผลผลิตตอ
1
ตารางเมตรใหสูงที่สุด
และเวลานําในการผลิตต่ําที่สุด
โดยรูปแบบการจัด
เซลลการผลิตดังกลาวตองมีความสอดคลองกับกระบวนการตรวจสอบ
กลับและการปองกันการปนเปลื้อนของกระบวนการผลิตดวย
ซึ่งผลของ
การศึกษานี้จะเปนแนวทางใหกับอุตสาหกรรม
ฮารดดิสก สามารถนําไป
ออกแบบการจัดวางเซลลการผลิตที่มีประสิทธิภาพทั้งในรูปของปริมาณ
ผลผลิตที่ไดตอหนวยพื้นที่ที่สูงขึ้นและเวลานําในการผลิตที่ลดลง
ซึ่ง
ขอสรุปจากการศึกษามีดังนี้
เมื่อมีการรวมเซลลเฉพาะในกลุมผลิตภัณฑ
พบวารูปแบบที่
ทําใหไดผลผลิตมากที่สุดไดแก
รูปแบบที่มีการรวมกระบวนการผลิต
โดยหากมีการรวมกระบวนการผลิต และรวมเซลลการผลิตมากเทาใดยิ่ง
จะทําใหมีปริมาณผลผลิตที่เพิ่มขึ้น
และมีเวลารอบการผลิตที่ลดลงมาก
ขึ้น
เมื่อมีการรวมเซลลระหวางกลุมผลิตภัณฑ
พบวารูปแบบที่ทํา
ใหไดผลิตมากที่สุดและเวลารอบการผลิตต่ําที่สุด
คือ รูปแบบที่มีการรวม
เซลลและการรวมกระบวนการผลิต จํานวนมาก

ปริมาณผลผลิตตอพื้นที่จะเพิ่มขึ้น
และเวลานําในการผลิตจะ
ลดลงเมื่อมีการใชเครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลการผลิต
นั่นคือ
เมื่อมี
การรวมเซลลการผลิตที่จํานวนเซลลที่มากขึ้น
ผลผลิตที่ไดก็จะมากขึ้น
ตามไปดวย ในงานวิจัยนี้ไดทําการออกแบบรูปแบบการจัดกลุม
ผลิตภัณฑใหมีความเหมาะสมกับรูปแบบการผลิต เพื่อลดเวลาในการรอ
คอยที่เกิดการไหลของผลิตภัณฑที่มีความแตกตางกัน
อีกทั้งไดทําการ
ออกแบบการรวมเครื่องจักรระหวางเซลลการผลิตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
ในการทํางานของเครื่องจักรในเซลลที่มีการทํางานไมเต็มประสิทธิภาพ
และเปนการแบงเบาภาระงานใหกับเครื่องจักรที่ทํางานเกินประสิทธิภาพ
จากผลการจําลองสถานการณพบวา ในการออกแบบการใช
เครื่องจักรรวมกันระหวางเซลลจะตองทําการออกแบบการใชเครื่องจักร
รวมกันโดยเริ่มจากหากระบวนการที่เปนคอขวดของกระบวนการ
ทั้งหมด
จากนั้นทําการรวมเซลลในเฉพาะกระบวนการที่เปนคอขวด
เทานั้น
เนื่องจากผลลัพธในการทดลองทําใหทราบวา
การรวมเซลลใน
กระบวนการที่ไมใชคอขวดของกระบวนการผลิตแลว
ผลลัพธที่ไดจะไม
แตกตางจากผลลัพธที่ไดในปจจุบัน
7. กิตติกรรมประกาศ
งานวิจัยนี้ไดรับทุนสนับสนุนงานวิจัยจาก
ศูนยวิจัยรวมเฉพาะ
ทางดานสวนประกอบฮารดดิสกไดรฟ ( I/UCRC) คณะวิศวกรรมศาสตร
มหาวิทยาลัยขอนแกน และศูนยเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกสและ
คอมพิวเตอรแหงชาติ , สํานักงานพัฒนาวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี
แหงชาติ
เอกสารอางอิง
[1] C. Lowa, C.-J. Hsub and C.-T. Sub (2008). A two-stage hybrid
flowshop scheduling problem with a function constraint and
unrelated alternative machines. Computers & Operations
Research, 35, 845 – 853
[2] Duran, O. Rodriguez, N. Consalter, L.A. (2008). A PSO-based
Clustering Algorithm for Manufacturing Cell Design. Knowledge
Discovery and Data Mining, 2008. WKDD 2008, 72-75
[3] F. Riane, C. Raczy, A. Artiba (1999). Hybrid auto-adaptable
simulated annealing based heuristic. Computers & Industrial
Engineering, 37(1-2), 277 – 280.
[4] J.- T. Chen (2007). Queueing models of certain manufacturing
cells under product-mix sequencing rules. European Journal of
Operation Research, 188, 826-837
115
2553
[5] M. Reza Abdi (2005). Selection of a layout configuration for
reconfigurable manufacturing systems using the AHP. ISAHP
2005, Honolulu, Hawaii, July 8-10, 2005
[6] M. Vamanana, Q. Wangb, R. Batta and R. J. Szczerbad (2004).
Integration of COTS software products ARENA & CPLEX for an
inventory/logistics problem. Computers and Operations Research,
31(4), 533-547
[7] M. sheikhzadeh, S. Benjaafar and D. Gupta (1998). Machine
Sharing in Manufacturing Systems: Total Flexibility versus
Chaining. The International Journal of Flexible Manufacturing
Systems, 10: 351–378
[8] N. Safaei, M. Saidi-Mehrabad, M. Babakhani (2007). Design
cellular manufacturing systems under dynamic and uncertain
conditions. Journal of Intelligent Manufacturing, 18, 383-399
[9] R. G. Qui, S. Joshi and P. Mcdonnell (2004). An approch to
regulating machine sharing in reconfigurable back-end
semiconductor manufacturing. Journal of intelligent
manufacturing, 15, 597-591
[10] S. Spicer, Y. Koren, M. Shpitalni, D. Yip-Hoi (2002). Design
Principles for Machining System Configurations. CIRP Annals-
Manufacturing Technology, 51(1), 275-280
[11] S. A. Brah and L. L. Loo (1999), Heuristics for scheduling in a
flow shop with multiple processors. European Journal of
Operational Research, 113(1), 113-122
[12] V. Vitanov, B. Tjahjono, I. Marghalany (2007). A decision
support tool to facilitate the design of cellular manufacturing
layouts. Computer & Industrial Engineering, 52, 380-403
[13] Der-Fang Shiau, Shu-Chen Cheng and Yueh-Min Huang a (2008).
Proportionate flexible flow shop scheduling via a hybrid
constructive genetic algorithm. Expert Systems with Applications
34, 1133–1143
ณพิตร วัฒนวีรพงษ จบการศึกษาระดับปริญญา
ตรี คณะวิศวกรรมศาสตร สาขาวิศวกรรมอุตสา
หการ มหาวิทยาลัยขอนแกน ในป พ.ศ. 2550
ปจจุบันกําลังศึกษาระดับปริญญาโท คณะ
วิศวกรรมศาสตร สาขาวิศวกรรมอุตสาหการ
มหาวิทยาลัยขอนแกน งานวิจัยที่สนใจเกี่ยวกับการจําลองสถานการณ
การปรับปรุงกระบวนการผลิต และการจัดลําดับการผลิต

2553
กาญจนา เศรษฐนันท จบการศึกษาระดับ
ปริญญา -ตรี คณะวิศวกรรมศาสตร สาขา
วิศวกรรมอุตสาหการ มหาวิทยาลัยขอนแกน
ระดับปริญญาโทจากมหาวิทยาลัย Oklahoma
State ประเทศสหรัฐอเมริกาและระดับปริญญา
เอกจาก มหาวิทยาลัย West Virginia ประเทศ
สหรัฐอเมริกา ปจจุบันดํารงตําแหนงอาจารยประจําภาควิชาวิศวกรรมอุต
สาหการ คณะวิศวกรรมศาสตรมหาวิทยาลัยขอนแกน และดํารงตําแหนง
ผูอํานวยการ
สถานจัดการและอนุรักษพลังงาน มหาวิทยาลัยขอนแกน
งานวิจัยเกี่ยวกับการจัดลําดับการผลิต
การจําลองสถานการณ การ
ปรับปรุงผลิตภาพ และการจัดการโลจิสติกส
116