POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu P R A C A D Y P L O M O W A Autor: inż. 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 8. PODSUMOWANIE... 66 LITERATURA... 67 SPIS RYSUNKÓW... 71 SPIS TABEL... 73 SUMMARY... 74 ZAŁĄCZNIKI... 75
6 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 SUMMARY APPLICATION OF E-CONSTRAINTS METHOD AND PARETO FRONT VIEWER TO SOLVE LOGISTICS SYSTEM OPTIMIZATION PROBLEM 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.