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، تهران، ایران.
2 دپارتمان مهندسی مکانیک، اتوماسیون و مواد، دانشگاه ویندزور، ویندزور، کانادا.
چکیده
این مقاله به ارائه 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 ارائه‌شده، 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 قابل‌فروش و برخی دیگر نیز اسقاطی هستند. در این مدل، زمان‌های پردازش و راه‌اندازی ماشین‌ها به‌صورت غیرقطعی در نظر گرفته‌شده 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 چند کارخانه‌ای 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 Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran.
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 demands must be satisfied over the planning horizon. In the proposed model, outsourcing strategies are also incorporated as an alternative means of meeting demand.
Another important aspect considered in the model is the presence 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 others are classified as scrap. Moreover, machine processing times and setup times are assumed to be uncertain. By employing a stochastic optimization approach, a linear model is developed that provides feasible and robust solutions against data fluctuations within a specified uncertainty set.
The objective function aims to maximize the total profit of the manufacturing system, defined as the difference between total revenue from product sales and the overall system costs, including production, setup, inventory holding, shortage, scrap, and inter-factory transportation costs, while satisfying production capacity constraints, inventory balance, and material flow constraints across multiple factories.
To evaluate the performance of the proposed model, a numerical example is first designed, and the results are compared with those obtained from deterministic and stochastic approaches. Subsequently, a sensitivity analysis with respect to key parameters is conducted, demonstrating 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 deterministic and conventional stochastic models, particularly 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