Date of Award

4-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Mechanical Engineering (MSME)

Department

Mechanical and Aerospace Engineering

First Advisor

Dr. Jaber Abu Qudeiri

Second Advisor

Prof. Abdel-Hamid I. Mourad

Abstract

This thesis is concerned with developing a new mathematical model and software for finding the optimal toolpath for an infinite machine production line system. Existing total production time estimation for the Computer Numerical Control (CNC) machining method is solved either on a single machine or in a single operation. The combination of airtime and tool switching time consumes most of the total production time, requiring multiple operations and multiple machine production line systems. A hybrid GA technique along with a modified TSP algorithm was used to find the minimal nonproductive time in these systems. This proposed mathematical model is coded with a C++ program, and user-friendly software has been developed in this study. It was found that the total production time for multiple machining operations was significantly reduced with this technique by eliminating the unwanted cutting tool switches in the machine unit and between multiple machines. The numerical simulation conducted in this research shows that the proposed approach is feasible and practical. It is beneficial, especially in real-time manufacturing process outlines and scheduling multiple systems such as aerospace parts manufacturing, IC chip, Insertion units, job sequencing etc. by minimizing the non-productive time and thus increase the production rate.

Arabic Abstract

أسلوب ذكي لتسلسل الأدوات لخطوط الإنتاج اللانهائية

هدف هذه الأطروحة هو دراسة الدور الذي تلعبه النماذج الرياضية باستخدام المعادلات. تهتم هذه الأطروحة بتطوير نموذج وبرنامج رياضي جديد لإيجاد مسار الأدوات الأمثل لنظام خط إنتاج آلة لانهائي. يتم حل تقدير وقت الإنتاج الإجمالي الحالي لطريقة التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) إما على آلة واحدة أو في عملية واحدة. يستهلك الجمع بين وقت البت ووقت تبديل الأداة معظم وقت الإنتاج الإجمالي، مما يتطلب عمليات متعددة وأنظمة خطوط إنتاج ماكينات متعددة. تم استخدام تقنية GA الهجينة جنبًا إلى جنب مع خوارزمية TSP المعدلة للعثور على الحد الأدنى من الوقت غير المنتج في هذه الأنظمة. تم ترميز هذا النموذج الرياضي المقترح ببرنامج ++C، وقد تم تطوير برنامج سهل الاستخدام في هذه الدراسة. لقد وجد أن إجمالي وقت الإنتاج لعمليات التشغيل المتعددة قد تم تقليله بشكل كبير باستخدام هذه التقنية من خلال التخلص من مفاتيح أدوات القطع غير المرغوب فيها في وحدة الماكينة وبين الآلات المتعددة. تظهر المحاكاة العددية التي أجريت في هذا البحث أن المنهج المقترح عملي وعملي. إنه مفيد، لا سيما في مخططات عمليات التصنيع في الوقت الفعلي وجدولة أنظمة متعددة مثل تصنيع أجزاء الفضاء، وشريحة IC، ووحدات الإدخال، وتسلسل الوظائف، وما إلى ذلك عن طريق تقليل الوقت غير المنتج وبالتالي زيادة معدل الإنتاج.

Download
COinS