Optimal Operator Assignment in a Real-life Environment

Le problème d'affectation d'un opérateur est un problème d’optimisation spécifique qui vise à trouver l’allocation optimale d’un opérateur à plusieurs tâches définies. Cette étude porte sur la proposition d'un modèle et d'une solution de programmation par contraintes (PPC) en réponse à un besoin de la société JITbase. Le problème est défini pour des machines à commande numériques par calculateur (CNC) parallèles non identiques, et l'objectif est d'affecter un seul opérateur aux machines CNC pour effectuer deux types de tâches: superviser les machines lorsque nécessaire et effectuer plusieurs opérations manuelles en parallèle. La PPC est un outil pratique pour modéliser les problèmes d’ordonnancement. JITbase a été confronté au défi d'affecter un seul opérateur aux tâches régulières et aux opérations manuelles, et nous résolvons ce défi en fournissant un nouveau modèle de PPC. Notre partenaire industriel utilise déjà un outil basée sur la PPC pour son problème; par conséquent, nous améliorons leur modèle de PPC avec l’ajout de nouvelles caractristiques. Ce nouveau modèle élabore un plan pour affecter l'opérateur à la supervision des tâches et à l'exécution simultanée des tâches parallèles. La fonction objectif consiste minimiser le temps requis pour effectuer toutes les tâches sur toutes les machines. Nous testons également le modèle sur un ensemble de données réelles fournies par JITbase et présentons plusieurs analyses de sensibilité qui vont aider l'entreprise à amliorer le plus possible leurs opérations.

Abstract

The operator assignment problem is a specific optimization problem that aims at finding the optimal allocation of the operator to several defined tasks. This study focuses on proposing a model and solution in response to a requirement for JITbase company. The problem is defined for non-identical parallel Computer-Numerical Control (CNC) machines, and the goal is to assign a single operator to the CNC machines to perform two jobs: supervising the machines when needed and conducting several manual operations in parallel. Constraint Programming (CP) is a practical tool to model especially scheduling problems in a convenient manner. JITbase has been facing the challenge of assigning a single operator to both regular tasks and manual operations, and we resolve it by providing a new CP model. Our industrial partner already applies CP to model their problem without the parallel tasks; hence, we improve a CP model to modify it. Therefore, the new model considers a plan to assign the operator to supervise the tasks and perform parallel tasks simultaneously. The objective function is to minimize the makespan to ensure that the minimum delay, if any, is added to the scheduling plan due to the operator’s tasks. We also tested the model on a JITbase real dataset and provide several sensitivity analyses that will be helpful for the company to improve its operation as much as possible.