Czytaj - Politechnika Poznańska

POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Wydział Maszyn Roboczych i Transportu
P R A C A D Y P L O M O WA
Autor:
inż. Piotr WITORT
METODA Ε-CONSTRAINTS I PRZEGLĄDU
FRONTU PARETO W ZASTOSOWANIU DO
ROZWIĄZYWANIA PROBLEMU OPTYMALIZACJI
SYSTEMU LOGISTYCZNEGO
Promotor:
dr inż. Marcin KICIŃSKI
Poznań, czerwiec 2014 r.
Metoda Ε-constraints i Przeglądu Frontu Pareto w zastosowaniu do rozwiązywania problemu …
3
Spis treści
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ I SKRÓTÓW ........................................................................... 5
STRESZCZENIE ............................................................................................................................................. 6
1. WPROWADZENIE .....................................................................................................................7
CEL I ZAKRES PRACY................................................................................................................11
2. ŁAŃCUCHY DOSTAW W SYSTEMACH LOGISTYCZNYCH PRZEDSIĘBIORSTW
PRODUKCYJNYCH .................................................................................................................12
2.1. Definicja i klasyfikacja łańcuchów dostaw ..........................................................................12
2.2. Elementy kształtujące system dostaw ..................................................................................14
2.3. Główne rozwiązania i metody zarządzania strategicznego systemem dostaw .....................17
2.4. Zarządzanie taktyczne w systemie dostaw ...........................................................................21
3. WSPOMAGANIE DECYZJI I OPTYMALIZACJA .............................................................24
3.1. Istota wspomagania decyzji..................................................................................................24
3.2. Istota optymalizacji ..............................................................................................................25
3.3. Problemy decyzyjne w ujęciu wielokryterialnym ................................................................27
3.4. Podział metod wielokryterialnego wspomagania decyzji ....................................................29
3.5. Metody metaheurystyczne ....................................................................................................31
4. PRZEGLĄD ISTNIEJĄCYCH PODEJŚĆ OPTYMALIZACJI DOSTAW W
SYSTEMACH LOGISTYCZNYCH ........................................................................................33
5. OPIS METOD I NARZĘDZI WYKORZYSTANYCH W PRACY ......................................36
5.1. Generowanie rozwiązań dopuszczalnych metodą ε-constraints ..........................................36
5.2. Evolver .................................................................................................................................38
5.3. Narzędzie przeglądu frontu Pareto – PFV ............................................................................39
6. CHARAKTERYSTYKA DOSTAW MATERIAŁÓW W PRZEDSIĘBIORSTWIE ABC,
DEFINICJA PROBLEMU DECYZYJNEGO ........................................................................41
6.1. Ogólna charakterystyka przedsiębiorstwa ............................................................................41
6.2. Opis systemu dostaw materiałów .........................................................................................42
6.3. Definicja problemu decyzyjnego ..........................................................................................45
7. MODEL MATEMATYCZNY PROBLEMU DECYZYJNEGO ..........................................47
7.1. Założenia ..............................................................................................................................47
7.2. Indeksy i oznaczenia ............................................................................................................47
7.3. Zmienne decyzyjne...............................................................................................................49
7.4. Kryteria.................................................................................................................................50
7.5. Warunki ograniczające .........................................................................................................53
7.6. Eksperymenty obliczeniowe.................................................................................................54
7.6.1. Dane wejściowe.................................................................................................................... 54
7.6.2. Procedura optymalizacji i wyboru rozwiązania kompromisowego ...................................... 55
4
Piotr WITORT
8. PODSUMOWANIE .................................................................................................................. 66
LITERATURA ............................................................................................................................................... 67
SPIS RYSUNKÓW ........................................................................................................................................ 71
SPIS TABEL................................................................................................................................................... 73
SUMMARY .................................................................................................................................................... 74
ZAŁĄCZNIKI ................................................................................................................................................ 75
6
Piotr WITORT
STRESZCZENIE
Niniejsza praca poświęcona jest tematyce wybranego elementu logistyki przedsiębiorstw produkcyjnych – logistyki zaopatrzenia. Jej głównym celem jest optymalizacja systemu dostaw
materiałów do rzeczywistej firmy ABC, której głównym profilem działalności jest kontraktowa
produkcja wyrobów elektronicznych. Dzięki przeprowadzonej analizie literatury dotyczącej zbliżonych zagadnień logistyki zaopatrzenia ustalono, że najistotniejszymi są koszty operacyjne, czas
oraz prace manipulacyjne związane z przepływem materiałów. W związku z powyższym przygotowano nieliniowy, deterministyczny model matematyczny o charakterze wielokryterialnym.
Uwzględniono w nim zróżnicowane aspekty działania przedsiębiorstwa poszczególnych jego
działów takich jak dział zaopatrzenia, magazynowania, marketingu i sprzedaży oraz sferę zarządu.
Praca swym zakresem obejmuje dwie części tj. teoretyczną oraz praktyczną. W pierwszej zaprezentowano oraz wyjaśniono istotę łańcuchów dostaw występujących w przedsiębiorstwach.
Przestawiono ich znaczenie oraz kluczowe parametry. Opisano metodykę wspomagania decyzji
wraz z jej klasyfikacją, a także wybrane narzędzia umożliwiające realizację celu pracy tj. dodatek
Evolver z rodziny Palisade Decision Tools będący rozszerzeniem podstawowego solwera pakietu
MS Office, metodę dodatkowych ograniczeń (ɛ-contraints) oraz PFV (Pareto Front Viewer).
Przeprowadzono w tym miejscu, również przegląd literatury i praktyk związanych z różnymi
podejściami do zagadnienia optymalizacji wybranych elementów logistyki przedsiębiorstw.
Druga część natomiast poświęcona została prezentacji i analizie wybranego podmiotu gospodarczego jakim jest firma ABC. Ponadto został także przedstawiony model matematyczny
opierający się o pięć kryteriów, które zostały wspólnie wybrane wraz z interwenientami: kryterium kosztów magazynowania, transportu, zapasów w drodze, kryterium czasu transportu oraz
pracochłonności magazynowej. W tej części przeprowadzono również proces optymalizacji wielokryterialnej, który z uwagi na swoją złożoność został podzielony na trzy etapy. W pierwszym
wygenerowano zbiór rozwiązań optymalnych względem każdego kryterium korzystając z dodatku evolver. W drugim generowano zbiór rozwiązań za pomocą metody dodatkowych ograniczeń
ε-constraints. W trzecim natomiast uzyskano rozwiązanie kompromisowe z wykorzystaniem procedury PFV.
Dysertację kończy podsumowanie oraz propozycja dalszych badań wynikających z uzyskanych wyników. Jako dodatek, w załączniku umieszczono ankietę preferencji uczestników procesu
optymalizacji.
74
Piotr WITORT
SUMMARY
APPLICATION OF E-CONSTRAINTS METHOD AND PARETO
FRONT VIEWER TO SOLVE LOGISTICS SYSTEM
OPTIMIZATION PROBLEM
Piotr WITORT
This dissertation is devoted to a selected item of logistics in manufacturing companies - supply
logistics. Its main objective is to optimize the supply system of materials to the actual company
ABC, whose main profile is contract manufacturing of electronic products. With conducted analysis of literature regarding issues of supply logistics it was found that the most critical are related
to operating costs, handling time and labor concerning the movement of materials. Therefore,
there was prepared a non-linear, deterministic and multi-criteria mathematical. There were taken
into account different aspects of the enterprise of its individual departments such as purchasing
department, warehouse, marketing and sales, and the area of the board.
The work addresses two parts, i.e. theoretical and practical.
In the first one there was presented and explained the essence of supply chains occurring in
enterprises. Their importance and key parameters were described. What is more multi-criteria
decision methodology was defined with its classification, as well as selected tools to achieve the
objective of the work, i.e. Evolver from Palisade Decision Tools family which is an extension of
the basic solver of MS Office, method of additional constraints (ɛ-contraints) and PFV (Pareto
Front Viewer). Literature review and practices associated with the various approaches to optimization issues of selected elements of logistics in enterprises were also carried out at this point
The second part was devoted to the presentation and analysis of selected economic entity
which is owned by ABC. In addition there was also presented mathematical model based on five
criteria, which have been jointly selected with the interveners: the criterion of storage costs,
transportation costs, inventory in transit costs, transport time and workload of storage. In this part
there was also carried out a multi-criteria optimization process, which due to its complexity, has
been divided into three stages. The first one refers to generation of optimal solutions set with
respect to each criterion using evolver. The second one applies to generation of solutions generated by means of the method of additional restrictions - ε-constraints. In the third one there was
obtained compromise solution using the PFV procedure.
Dissertation ends with a summary and a proposal for further research arising from the results.
As an additive in the attachment there is provided a participants preferences of optimization process survey.