26231

مدل يكپارچه زمانبندي و طراحي توليد سلولي در زنجيره تأمين سه سطحي

دكترا

مهندسي صنايع

1400

1400/11/19

دكتر محمد سعيدي مهرآباد

دكتر رسول نورالسناء

مهندسي صنايع

تصميم‌گيري يكپارچه در زنجيره تامين يك اصل مهم براي رقابت در بازار امروز است. در اين تحقيق، مدل رياضي غيرخطي عدد صحيح آميخته براي ادغام توليد سلولي در يك زنجيره تامين سه سطحي براي برآورده كردن بهتر خواسته‌هاي مشتريان پيشنهاد شده است كه در ادبيات موضوع، تحقيق كمي روي آن صورت گرفته است. اين مدل انواع وسايل نقليه براي حمل مواد اوليه و قطعات نهايي، تأمين‌كنندگان براي تأمين، اولويت‌بندي قطعات به منظور پردازش روي ماشين‌ها و ساختار سلول‌هاي توليدي براي پيكربندي مراكز كاري را تعيين مي‌كند. علاوه بر اين، از نظريه صف براي فرمول‌بندي عدم قطعيت در تقاضا، زمان پردازش و زمان حمل‌ونقل در مدل استفاده مي‌شود. سپس مدل براي تسهيل قابليت حل دقيق، خطي‌سازي شده است. الگوريتم ژنتيكي به دليل NP-hard بودن مسأله توسعه داده شده است. الگوريتم ژنتيك پيشنهاد شده، تركيبي از الگوريتم ابتكاري براي توليد جواب‌هاي اوليه قابل قبول و الگوريتم ژنتيك كلاسيك مي‌باشد. همچنين، طراحي آزمايشهايي با روش تاگوچي براي تخمين مقادير مناسب پارامترهايِ الگوريتم ژنتيك پيشنهاد شده است. مثال‌هاي متنوعي با اندازه‌هاي كوچك، متوسط، بزرگ و خيلي بزرگ براي تأييد اثربخشي مدل و كارآيي روش‌هاي حل استفاده شده است. در نهايت، تحليل حساسيت به همراه يك مطالعه موردي واقعي براي ارزيابي كاربرد مدل پيشنهادي مورد بحث قرار گرفته است. الگوريتم ژنتيك پيشنهاد شده در مثال‌هاي اندازه بزرگ، جواب‌هاي بهتري نسبت به حل مدل خطي‌سازي شده توسط الگوريتم شاخه‌وكران نرم‌افزار لينگو بدست آورد. اين الگوريتم فراابتكاري پيشنهاد شده در مثال‌هاي خيلي بزرگ توانست به جواب‌هاي قابل قبول دست يابد درحالي كه نرم‌افزار لينگو نتوانست هيچ جوابي ارايه دهد. حساسيت مدل پيشنهادي نسبت به پارامترهاي مختلف آن مورد بررسي قرار گرفت و نتايج زير حاصل گرديد. كاهش موعدهاي تحويل باعث كرايه حمل‌كننده‌ با سرعت بالاتر براي جلوگيري افزايش بيش از حد هزينه تأخير مي‌شود. از اينرو با اين كاهش، هزينه انتقال مواد خام و محصول نهايي افزايش و زمان انتظار و جابجايي بين سلولي قطعات نيز به دليل تأثير بر تأخير تحويل قطعه به مشتري، كاهش مي‌يابد. از طرفي، افزايش قيمت مواد اوليه باعث خريد مواد خام از تأمين‌كننده دورتر ولي با قيمت ارزان‌تر شده و اين تغيير به نوبه خود باعث افزايش هزينههاي انتقال مواد خام، محصول نهايي و تأخير، مي‌گردد. همچنين، نشان داده مي‌شود كه با افزايش نرخ ورود قطعه هزينه حمل محصول نهايي و هزينه تأخير قطعه مورد نظر به دليل ثابت ماندن نرخ خدمت‌دهي يا به عبارت ديگر نرخ پردازش قطعه در توليدكننده، افزايش مي‌يابد. اين افزايش باعث افزايش زمان انتظار قطعه جهت پردازش روي دستگاه نيز مي‌شود. وقتي نرخ خدمت‌دهي دستگاه كاهش مي‌يابد، زمان انتظار براي قطعه‌اي كه نياز به پردازش روي آن را دارد افزايش يافته و در نتيجه باعث افزايش هزينه‌هاي تأخير و حمل محصول نهايي مي‌شود. تحليل حساسيت موعد تحويل تأمين‌كننده بر روي زمان انتظار و زمان جابجايي بين سلولي قطعات نشان داد؛ با كاهش اين موعد تحويل مجموع زمان انتظار و جابجايي بين سلولي كاهش مي‌يابد. همچنين اشاره شده است كه تمركز تصميمات هزينه كل را كاهش مي‌دهد.

1400/12/17

Integrated model of scheduling and design of cellular manufacturing in the three-stage supply chain

2/8/2023 12:00:00 AM

Today’s complicated business environment has underscored the importance of integrated decision-making in supply chains. In this paper, a novel mixed-integer nonlinear mathematical model is proposed to integrate cellular manufacturing systems into a three-stage supply chain to deal with customers' changing demands, which has been little explored in the literature. This model determines the types of vehicles to transport raw materials and final parts, the suppliers to procure, the priorities of parts to be processed, and the cell formation to configure work centers. In addition, queuing theory is used to formulate the uncertainties in demands, processing times, and transportation times in the model more realistically. A linearization method is employed to facilitate the tractability of the model. A genetic algorithm is also developed to deal with the NP-hardness of the problem. The proposed genetic algorithm is a combination of a heuristic algorithm to generate acceptable initial solutions and a classical genetic algorithm. The parameters of the genetic algorithm are set and estimated by Taguchi’s experimental design. Numerous instances of small, medium, large and very large scales are used to validate the effectiveness of the modeling and the efficiency of solution procedures. Finally, a sensitivity analysis and a real case study are discussed to evaluate the applicability of the proposed model. The proposed genetic algorithm obtained better solutions than solving the linearized model by the Lingo software branch-algorithm in the large-scale instances. This proposed meta-heuristic algorithm in very large-scale instances was able to obtain acceptable solutions, while Lingo software could not provide any solution. The sensitivity of the proposed model to its various parameters was investigated and the following results were obtained. Reducing delivery times increases transporter’s rent because of higher speed to prevent excessive delay cost. Therefore, with this reduction, the cost of transporting raw materials and the final product increase and the waiting time and intercellular movement of parts also decrease due to the effect on the delay of delivery of the part to the customer. On the other hand, rising raw material prices lead to the purchase of raw materials from a distant but cheaper price supplier, and this change in turn increases the costs of transporting raw materials, the final product, and delays. Also, it is shown that with increasing the arrival rate of the part, the cost of transporting the final product and the delay cost of the part increase due to the service rate or in other words, the processing rate of the part in the manufacturer. This increase also bostes the waiting time for the part to be processed on machine. As the service rate of the machine decreases, the waiting time for the part that needs to be processed increases, thus increasing the cost of delay and transporting the final product. Sensitivity analysis of supplier delivery time on waiting time and intercellular movement of parts showed; By reducing this delivery time, the total waiting time and intercellular movement are reduced. It is also noted that the focus of decisions reduces the total cost.

مدلسازي رياضي , زنجيره تأمين , توليد سلولي , تئوري صف , الگوريتم ژنتيك

mathematical optimization , supply chain , cellular manufacturing , queuing theory , meta-heuristic

Bahman Esmailnezhad

Dr. Mohammad saidi-mehrabad