نوآوری‌های صنعتی

نوآوری‌های صنعتی

یک مدل تصادفی MILP برای برنامه‌ریزی تولید چندکارخانه‌ای تحت عدم قطعیت: خرابی‌ها، بازکاری و برون‌سپاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی صنایع - دانشکده فنی و مهندسی - دانشگاه خوارزمی
2 دپارتمان مهندسی مکانیک، اتوماسیون و مواد، دانشگاه ویندزورتهران، ویندزور، کانادا.
چکیده
این مقاله به ارائه‌ی یک مدل برنامه‌ریزی ریاضی خطی عدد صحیح چند دوره‌ای و چند محصولی برای برنامه‌ریزی تولید می‌پردازد که در آن چندین کارخانه با ظرفیت‌های محدود به پاسخگویی تقاضاهای مشتریان می‌پردازند. در مدل ارائه شده، از استراتژی برونسپاری می‌توان برای پاسخگویی به تقاضا نیز بهره برد. یکی دیگر از موضوعات مهمی که مدل در نظر میگیرد، توجه به انواع خرابی‌های محتمل در خط تولید است که بعضاً برخی از آنها قابلیت تعمیر و فروش به شکل محصول نو، برخی از کالاهای معیوب قابل فروش و برخی دیگر نیز اسقاطی هستند. در این مدل، زمان‌های پردازش و راه‌اندازی ماشین‌ها به‌صورت غیرقطعی در نظر گرفته شده و با به‌کارگیری رویکرد بهینه‌سازی احتمالی، یک مدل خطی توسعه می‌یابد که در برابر نوسانات داده‌ها در بازه‌ای مشخص از عدم‌قطعیت، جواب‌های شدنی و پایدار ارائه می‌کند. تابع هدف، حداکثرسازی سود کارخانه ناشی از تفاضل کل هزینه سیستم شامل هزینه‌های تولید، راه‌اندازی، نگهداری موجودی، کمبود، ضایعات، و انتقال بین کارخانه‌ها از سود حاصل از فروش است؛ به‌طوری‌که محدودیت‌های ظرفیت تولید، توازن موجودی و جریان مواد در سطح چندکارخانه‌ای رعایت شود. برای بررسی کارایی مدل، ابتدا یک مثال عددی طراحی و نتایج مدل با رویکردهای قطعی و تصادفی مقایسه می‌شود. سپس تحلیل حساسیت نسبت به پارامترهای کلیدی انجام و نشان داده می‌شود که مدل پیشنهادی در برابر تغییرات پارامترها رفتار باثباتی دارد. به‌منظور اعتبارسنجی، از شبیه‌سازی مونت‌کارلو استفاده شده است که برتری عملکرد مدل احتمالی را نسبت به مدل‌های قطعی و تصادفی، به‌ویژه در شرایط نوسان شدید پارامترها، تأیید می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A stochastic MILP model for multi-factory production planning under uncertainty: failures, rework, and outsourcing

نویسندگان English

Omid Poursabzi 1
Mohammad Mohammadi 1
bahman naderi 2
1 Industrial Engineering- Faculty of Engineering - Kharazmi University
2 Department of Mechanical, Automotive & Materials Engineering, University of Windsor, Windsor, Canada.
چکیده English

This paper presents a multi-period, multi-product mixed-integer linear programming (MILP) model for production planning in a multi‑factory environment with limited capacities, where customer demand must be satisfied over the entire planning horizon. To provide additional flexibility, the model also incorporates outsourcing strategies as an alternative means of meeting demand. Another key aspect of the model is the consideration of various types of potential failures in the production line. Some defective items can be repaired and sold as new products, some imperfect products are sellable at a reduced price, while the remainder are classified as scrap. In addition, machine processing times and setup times are assumed to be uncertain. By adopting a stochastic optimization approach, we develop a linear model that yields feasible and robust solutions against data fluctuations within a specified uncertainty set.
The objective function maximizes the total profit of the manufacturing system, defined as the difference between total revenue from product sales and overall system costs—including production, setup, inventory holding, shortage, scrap, and inter‑factory transportation costs. This is achieved while satisfying production capacity constraints, inventory balance, and material flow constraints across multiple factories.
To evaluate the performance of the proposed model, we first design a numerical example and compare its results with those obtained from deterministic and alternative stochastic approaches. Subsequently, a sensitivity analysis with respect to key parameters is conducted, which demonstrates that the proposed model exhibits stable behavior under parameter variations. Finally, Monte Carlo simulation is employed for validation purposes, confirming the superior performance of the stochastic model compared to both deterministic and conventional stochastic models, especially under conditions of severe parameter uncertainty.

کلیدواژه‌ها English

Production planning
mathematical modeling
multi-period multi-product
uncertainty
profit optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 22 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 19 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 02 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 16 تیر 1405