برنامه ­ریزی تولید ادغامی در زنجیره تأمین یکی از فعالیت­های اصلی در حوزه برنامه ­ریزی کلی شرکت­های بزرگ و پیشرو محسوب می­گردد. در  تحقیق حاضر، برنامه ­ریزی ادغامی در زنجیره تأمین بصورت متمرکز با بهره گرفتن از مدل­های برنامه ­ریزی ریاضی چند هدفه و تحت شرایط عدم قطعیت مدلسازی شده است. رویکردهای مورد استفاده شامل دو گام می­باشد: در گام اول؛ تصمیمات کلانِ پیش­تولید، نظیر میزان و نحوه تأمین مواد اولیه از تأمین کنندگان، برنامه ­ریزی لجستیک و حمل و نقل مربوط به آن، تعیین نرخ تولید و مدیریت نیروی انسانی در کارخانه­های تولیدی مورد بررسی قرار می­گیرد. در گام دوم؛ با تحقق تصمیمات مربوط به گام اول، در مورد میزان و نحوه نگهداری موجودی ها، میزان و نحوه توزیع کالا به مشتریان به همراه برنامه ­ریزی لجستیک آن، تصمیم گیری می­ شود. تصمیمات مربوط به گام اول همگی مبتنی بر پیش بینی مقادیر پارامترها صورت می­گیرد و تصمیمات مربوط به گام دوم همگی مبتنی بر مقادیر واقعی پارامترها گرفته می­ شود.

مدل­های ارائه شده در این تحقیق، اهداف زیر را دنبال می­ کنند:

1- کمینه سازی مجموع هزینه­ های تأمین و تولید (شامل هزینه­ های مربوط به خرید، حمل و نقل، تولید، تغییر ظرفیت تولیدی و نگهداری موجودی در کارخانه ها) و کمینه سازی امید ریاضی مجموع هزینه­ های توزیع (شامل هزینه­ های حمل و نقل، نگهداری و کمبود موجودی)

2- بیشینه سازی رضایتمندی مشتریان نهائی از طریق کمینه کردن بیشینه کمبود کالا در میان همه نقاط مشتری

3- کمینه نمودن تغییرپذیری و ریسک حاصل از عدم تحقق برنامه به دلیل ماهیت غیر قطعی زنجیره تأمین

4- افزایش بهره­وری کارکنان، از طریق برگزاری دوره­ های آموزشی

نوع عدم قطعیت در نظر گرفته شده شامل عدم قطعیت در میزان تقاضا، زمان تدارک، پارامترهای هزینه­ای و نیز عدم قطعیت در تأمین می­باشد. به دلیل ماهیت چندملیتی زنجیره تأمین، تغییرات قوانین و مقررات دولتی (گمرکی/زیست محیطی) حاکم بر تأمین/تولیدکنندگان مدنظر قرار گرفته است. مباحث آموزش نیروی انسانی و نقش موثر آن در بهره­وری، تخفیفِ مقداری، به عنوان عامل موثر در میزان سفارش، انعطاف پذیری زمان تدارک و همبستگی آن با هزینه حمل و نقل، و در نهایت هزینه کمبودِ غیرخطی از جمله ویژگی­های مدل­های ارائه شده می­باشد.

در نهایت برای حل مدل­های پیشنهادی، روش­های حل مناسب و کارایی در حوزه های حل قطعی (نرم افزارهای LINGO ،AUGMECON

،CPLEX) ، شبیه سازی، ابتکاری (تلفیق روش اپسیلون-محدودیت، روش ال-شکل و مونت کارلوی توسعه یافته) و فرا ­ابتکاری (تلفیق روش های اپسیلون محدودیت ارتقاء یافته و الگوریتم ژنتیک) ارائه شده و برای اثبات کارائی آن­ها و اعتبارسنجی مدل­های پیشنهادی، مورد مطالعاتی (شرکت چوب و کاغذ چوکا) و مثال­های عددی در نظر گرفته شده است. مقایسات خوبی بین حل های بدست آمده از نرم افزارهای موجود نظیر CPLEX و LINGO با الگوریتم های ابتکاری و فرا ابتکاری پیشنهادی صورت پذیرفته است.

تجزیه و تحلیل نتایج، کاربردپذیری مدل­های پیشنهادی و روش­های حل آن­ها را به خوبی تأیید می­نماید.

واژه­ های کلیدی: برنامه ­ریزی تولید ادغامی، برنامه ­ریزی زنجیره تأمین، عدم قطعیت، برنامه ­ریزی چندهدفه، برنامه ­ریزی تصادفی پایدار

1- کلیات تحقیق 1

1-1- مقدمه 2

1-2- تعاریف كلی از حوزه تحت بررسی 2

1-2-1- برنامه ریزی تولید 2

1-2-2- برنامه ریزی تولید ادغامی 5

1-2-3- واحد ادغامی 6

1-2-4- استراتژی های برنامه ریزی تولید ادغامی 6

1-2-5- هزینه های مرتبط با برنامه ریزی تولید ادغامی در زنجیره تأمین 6

1-2-6- روش های حل مسائل برنامه ریزی تولید ادغامی 7

1-2-7- عدم قطعیت و انواع آن 7

1-3- بیان مساله 8

1-4- ضرورت انجام تحقیق 9

1-5- كاربردهای تحقیق 9

1-6- اهداف تحقیق 10

1-7- ساختار رساله 10

2- مروری بر ادبیات تحقیق 12

2-1- مقدمه 13

2-2- مروری بر مدل های برنامه ریزی تولید (قبل از سال 2000) 13

2-3- مروری بر مدل های برنامه ریزی تولید تحت عدم قطعیت (بعد از سال 2000) 26

2-4- بهینه سازی تحت شرایط عدم قطعیت 40

2-4-1- برنامه‌ریزی تصادفی با ارجاع 40

2-4-2- بهینه‌سازی پایدار 41

2-4-2-1- بهینه‌سازی تصادفی پایدار 43

2-4-2-2- بهینه سازی پایدار با پارامترهای بازه ای 45

2-4-3- برنامه ریزی ریاضی فازی 47

2-4-3-1- برنامه ریزی فازی منعطف 47

2-4-3-2- برنامه ریزی فازی امکانی 48

2-5- بهینه سازی چند هدفه 48

2-5-1- برنامه ریزی توافقی 49

2-5-2- اپسیلون-محدودیت 49

2-6- نتیجه‌گیری از تحقیقات گذشته و بیان ایده‌های تحقیق 50

3- مدل های پیشنهادی 52

3-1- مقدمه 53

3-2- مدل پیشنهادی اول؛ 53

3-2-1- تشریح مسئله و فرضیات 54

3-2-2- پارامترها و متغیرهای مسئله 55

3-2-3- مدل سازی، حالت قطعی 56

3-2-4- مدل سازی، حالت تصادفی 58

3-3- مدل پیشنهادی دوم؛ 60

3-3-1- تشریح مسئله و فرضیات 62

3-3-2- پارامترها و متغیرهای مسئله 63

3-4- مدل پیشنهادی سوم؛ 66

3-4-1- پارامترها و متغیرهای مسئله 66

3-5- مدل پیشنهادی چهارم؛ 70

3-5-1- تشریح مساله و فرضیات 71

3-5-2- پارامترها و متغیرهای مسئله 73

3-5-3- تابع تخفیف مقداری 76

 

 

3-5-4- تابع جریمه کمبود غیرخطی 77

3-5-5- خطی سازی توابع چند ضابطه ای 78

3-5-5-1- خطی سازی تابع تخفیف قیمت خرید 78

3-5-5-2- خطی سازی تابع هزینه کمبود 81

3-5-6- خطی سازی عبارات درجه دوم با روش تفکیک پذیر 81

3-5-7- زمان تدارک منعطف 83

4- الگوریتم حل و نتایج محاسباتی 86

4-1- مقدمه 87

4-2- روش حل پیشنهادی مدل 1 87

4-3- مورد مطالعاتی مدل 1 87

4-3-1- تشریح مورد مطالعاتی 87

4-3-2- نتایج محاسباتی 93

4-4- روش حل پیشنهادی مدل 2 98

4-4-1- روش اپسیلون-محدودیت ارتقاء یافته 98

4-4-2- روش ال-شکل 100

4-5- مثال کاربردی برای مدل 2 104

4-5-1- تشریح مثال 104

4-5-2- نتایج محاسباتی 105

4-6- روش حل پیشنهادی مدل 3 108

4-6-1- روش اپسیلون-محدودیت ارتقاء یافته 109

4-6-2- الگوریتم ژنتیک 109

4-6-2-1- ساختار کرموزوم (نحوه کد کردن جواب) 109

4-6-2-2- جمعیت اولیه 112

4-6-2-3- تابع برازندگی 112

4-6-2-4- استراتژی انتخاب 113

4-6-2-5- عملگرهای بهبود یافته الگوریتم ژنتیک 113

4-6-2-6- اپراتورهای تعدیل 114

4-6-3- قدم های الگوریتم ژنتیک پیشنهادی 115

4-6-3-1- معیار توقف الگوریتم 116

4-7- مثال های عددی برای مدل 3 117

4-7-1- تشریح مثال 118

4-7-2- نتایج محاسباتی مثال های عددی با ابعاد کوچک و متوسط 118

4-7-3- نتایج محاسباتی مثال های عددی با ابعاد بزرگ 120

4-7-4- منحنی کارائی 121

4-8- روش حل پیشنهادی مدل 4 122

4-8-1- تخمین تعداد سناریوهای مورد نیاز 124

4-8-2- تشریح مثال 125

4-8-3- نتایج محاسباتی 126

5- جمع‌بندی و پیشنهادها 133

5-1- جمع‌بندی 134

5-2- نوآوری‌های تحقیق 134

5-3- پیشنهادهایی برای تحقیقات آتی 135

6- منابع و مراجع 136

7- پیوست‌ها 149

7-1- پیوست 1 150

7-2- پیوست 2 150

لیست شکل‌ها و جداول

شکل ‏1‑1- برنامه ریزی بلند مدت، میان مدت و کوتاه مدت 3

شکل ‏1‑2- برنامه ریزی و کنترل تولید 4

شکل ‏1‑3- رابطه برنامه ریزی تولید ادغامی با سایر فرایندهای برنامه ریزی تولید 5

شکل ‏2‑1- فضای جواب شدنی مسئله برنامه ریزی خطی با  ضرایب فنی غیرقطعی 42

شکل ‏3‑1- فرم کلی زنجیره تأمین سه سطحی 55

شکل‏3‑2- تابع چند ضابطه ای تخفیف مقداری 77

شکل ‏3‑3- تابع چند ضابطه ای هزینه کمبود غیر خطی 78

شکل ‏3‑4- تخمین خطی تفکیک پذیر 82

شکل ‏3‑5-  رابطه زمان تدارک و هزینه حمل و نقل 83

شکل ‏3‑6- جداول استاندارد گازهای آلاینده در وسایل حمل و نقل مختلف 85

شکل ‏4‑1- زنجیره تأمین شرکت چوکا (با کمی تغییرات) 88

شکل ‏4‑2-  زیان کل زنجیره تأمین در برابر کمبود تجمعی 96

97

بدست آمده از مدل Lp-metrics 98

شکل ‏4‑5- فلوچارت الگوریتم ال-شکل پیشنهادی 102

شکل ‏4‑6- قدمهای اصلی روش مونت کارلوی پیشنهادی 103

شکل ‏4‑7- فلوچارت روش حل پیشنهادی برای مدل دوم 104

شکل ‏4‑8- زنجیره تأمین دو سطحی 105

شکل ‏4‑9- نمودار همگرائی روش ال-شکل 106

شکل ‏4‑10- منحنی پارتو برای امیدریاضی در مقابل تغییرپذیری 106

107

شکل ‏4‑12- قسمت A-1 از کروموزوم پیشنهادی 110

شکل ‏4‑13-  قسمت A-2 از کروموزوم پیشنهادی 111

شکل ‏4‑14- قسمت B از کروموزوم پیشنهادی 112

شکل ‏4‑15- ساختار کلی کروموزوم پیشنهادی 112

شکل ‏4‑16- عملگر جابجائی ستونی 113

شکل ‏4‑17- عملگر جابجائی بلوکی 114

شکل ‏4‑18- عملگر جابجائی نامنظم 114

شکل ‏4‑19- فلوچارت روش حل پیشنهادی مدل سوم 117

شکل ‏4‑20- زمان حل الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با زمان حل نرم افزار برای مسائل با ابعاد کوچک 119

شکل ‏4‑21- زمان حل الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با زمان حل نرم افزار برای مسائل با ابعاد متوسط 120

شکل ‏4‑22- همگرائی به جواب بهینه در مسئله شماره 5 120

شکل ‏4‑23- منحنی پارتو برای بهره وری کارکنان در مقابل هزینه کل سیستم تولیدی 122

شکل ‏4‑24- منحنی پارتو برای حداکثر کمبود در برابر هزینه کل سیستم تولیدی 122

شکل ‏4‑25- هزینه حمل و نقل و سود حاشیه ای در برابر تنگ تر شدن محدودیت انتشار گازهای گلخانه ای 127

شکل ‏4‑26- ترکیب بندی نرخ تولید قبل و بعد از در نظر گرفتن محدودیت پسماندهای صنعتی 128

شکل ‏4‑27- اجزای تابع هدف و سود حاشیه ای در مقایسه با سناریوهای مختلف 129

شکل ‏4‑28- همگرائی الگوریتم  CPLEXبه جواب بهینه 130

شکل ‏4‑29- فراوانی اندازه سفارشات و کمبود رخ داده تحت همه سناریوهای مختلف 131

شکل ‏4‑30- معیار تغییر پذیری 131

شکل ‏4‑31- امیدریاضی سود حاشیه ای در برابر معیار تغییرپذیری 132

جدول ‏2‑1- تکنیک های مختلف حل مسئله برنامه ریزی تولید به ترتیب زمانی قبل از سال 2000 میلادی 14

جدول ‏2‑2- تکنیک های مختلف حل مسئله برنامه ریزی تولید و نوع عدم قطعیت مربوطه قبل از سال 2000 میلادی 21

جدول ‏2‑3- تکنیک های مختلف حل مسئله برنامه ریزی تولید و نوع عدم قطعیت مربوطه بعد از سال 2000 میلادی 36

جدول ‏‏4‑1- هزینه نیروی انسانی 89

جدول ‏ ‏‏4‑2- هزینه دوره آموزشی در سایت 1 ($10/manpower) 90

جدول ‏ ‏‏4‑3- زمان تولید، هزینه نگهداری مواد اولیه و محصولات 90

جدول ‏ ‏‏4‑4- تقاضای بازار تحت سناریوی 1 91

جدول ‏‏4‑5- اطلاعات کارخانه های تولیدی 91

جدول ‏‏4‑6- زمان در دسترس 91

جدول ‏‏4‑7- ضریب مصرف 92

جدول ‏‏4‑8- هزینه و ظرفیت مربوط به ماده اولیه m که توسط تأمین کننده s در دوره 1 تحت سناریوی ξ تأمین میشود 92

جدول ‏‏4‑9- هزینه حمل و نقل ($/unit) 92

جدول ‏‏4‑10- زمان تدارک (دوره) 93

جدول ‏‏4‑11- هزینه کمبود و قیمت فروش 93

جدول ‏‏4‑12- برنامه ریزی تولید ادغامی حاصل از حل مدل پیشنهادی 94

جدول ‏‏4‑13- برنامه ریزی نیروی انسانی بدست آمده از حل مدل پیشنهادی 94

جدول ‏‏4‑14- تعاملات بین موجودیت های زنجیره تأمین 95

جدول ‏‏4‑15- ارتقاء کارکنان در برابر ضریب پایداری مدل 96

جدول ‏4‑16-  لیست عایدات مربوط به روش اپسیلون-محدودیت 99

جدول ‏‏4‑17- توابع توزیع پارامترهای هزینه ای 105

جدول ‏4‑18- لیست عایدات برای مثال عددی 105

جدول ‏‏4‑19- ارتقاء مهارت کارکنان در برابر متوسط بهره وری 107

جدول ‏‏4‑20- مقایسه عملکرد الگوریتم پیشنهادی با تعداد سناریوهای مختلف 108

جدول ‏‏4‑21- توابع توزیع پارامترهای هزینه ای 118

جدول ‏‏4‑22-کارائی الگوریتم حل پیشنهادی مدل سوم برای مسائل با ابعاد کوچک 118

جدول ‏‏4‑23-کارائی الگوریتم حل پیشنهادی مدل سوم برای مسائل با ابعاد متوسط 119

جدول ‏‏4‑24- مقایسه کارائی الگوریتم حل پیشنهادی به ازای تعداد سناریوهای مختلف 121

جدول ‏4‑25- پیش بینی تقاضا 125

جدول ‏‏4‑26- هزینه تولید در وقت عادی/اضافه کاری، هزینه نگهداری و نفر ساعت مورد نیاز برای تولید یک محصول 125

جدول ‏‏4‑27- قیمت و هزینه نگهداری در نقاط مشتری 125

جدول ‏‏4‑28- فواصل بین موجودیتهای زنجیره تأمین 125

جدول ‏‏4‑29- پارامترهای مربوط به قیمت خرید و تخفیف 125

جدول ‏‏4‑30- پارامترهای مربوط به جریمه کمبود 126

جدول ‏‏4‑31- زمان تدارک بین کارخانه و مشتری و بین کارخانه و تأمین کننده 126

جدول ‏4‑32- مقادیر اجزاء تابع هدف برای مسئله قطعی 126

جدول ‏‏4‑33- اجزای تابع هدف برای ده سناریوی نمونه 128

1-1- مقدمه

برنامه ریزی تولید همواره یکی از ارکان غیر قابل تفکیک در امر تولیده بوده است. امروزه، با پیچیده تر شدن شرایط تولید، برنامه ­ریزی کلی تولید نقش بسزایی در موفقیت شرکت­های بزرگ تولیدی ایفا می­نماید. این شرایط عبارتند از:

• افزایش تنوع محصولات
• افزایش پیچیدگی تقاضا
• کاهش دورة عمر محصول
• تغییرات سریع در تقاضای بازار و سلیقه مشتریان
• فشرده شدن رقابت جهانی
• نیاز روزافزون به افزایش کیفیت و ضرورت کاهش هزینه­ های زاید