بهینه سازی متوالی مقابل تلفیقی: تولید، محل، مدیریت موجودی و پخش

به صورت سنتی، رویکرد معمولی به سمت برنامه ریزی زنجیره ای تدارکات متوالی بوده است. با نادیده گرفتن ارتباطات بین تصمیمات، این رویکرد منجر می شود هر بخش از یک شرکت، بدون در نظر گرفتن این که دیگران چه می کنند و نگاهی کلی به استراتژی جهانیِ هم کوشی، تصمیمات خودشان را بگیرند. هر چند شرکت ها متوجه شده اند که پیشرفت های قابل توجه با به کار انداختن رویکرد جامع تلفیقی، وقتی که تصمیمات متفاوت متقارن با یکدیگر در نظر گرفته شده و مشترکا بهینه سازی می شوند، رخ می دهند. با انگیزه ای که از یک مورد واقعی گرفته شد، در این مقاله ما سیستم تولید-پخش را که با تصمیمات مکان، موجودی و پخش در ارتباط است در نظر می-گیریم. هدف به حداقل رساندن هزنیه های کلی و در عین حال راضی کردن درخواست ها در یک پنجره زمانی تحویل است. برای حل مشکل به صورت متوالی، از چندین روش کار معمول استفاده می کنیم که بر پایه حل جدای هر بخش از مشکل است. مشکل تلفیقی هم با یک روش دقیق و هم با رویکرد الگوریتم فرابتکاری حل شده است. آزمایشات و تحلیل های الگوریتمی گسترده ی ما هزینه های رفع مشکل را در هر دو رویکرد مقایسه می کنند، مقدار یک رویکرد تلفیقی را برجسته می کنند و بینش های مدیرانه جالبی بر مزایای تلفیق ارائه می کنند.ک

هدف کلی سیستم تولید برآورد نیازهای مشتری ها به سرعت و با کیفیت است. این هدف از طریق برنامه زنجیره ای تامین موثر و مفید به دست می آید. از لحاظ تاریخی، برنامه ریزی زنجیره ای تامین به روش متوالی یا بر اساس سلسله مراتب هدایت شده است. این رویکرد با هر تصمیم زنجیره ای تامین جدا از بقیه رفتار می کند. بنابراین در چنین سیستم از هم پاشیده ای، حتی با وجود قیمت بالایی که نگهداری موجودی همراه دارد، موجودی نقش مهمی در رفع نیاز به موقع و مرتبط کردن عملکردهای متفاوت زنجیره تامین دارد. در سال های اخیر رقابت فزاینده بین زنجیره های تامین، شرکت ها را وا داشته است تا به دنبال راه حل هایی باشند که از یک طرف منجر به صرفه جویی در هزینه و افزایش کارایی شود و از طرف دیگر خدماتی حتی سریع تر، انعطاف پذیرتر و قابل اطمینان تر برای مشتری ها فراهم کند. تاکید بر کاهش هزینه نگهداری موجودی به همراه هزینه رو به رشد حمل و نقل و تاریخ های تحویل رقابتی بر اهمیت هماهنگی و تلفیق عملکردها و تصمیمات زنجیره تامین تاکید دارد (فومرو و ورسلیز، 1999 ). تحت نظر یک رویکرد تلفیقی، با عملکردها و تصمیمات متنوع درون یک زنجیره تامین یکسان برخورد می شود و مشترکا بهینه سازی می شوند در حالی که، در رویکرد متوالی که در سیلوها به عنوان مدیریت شناخته می شود، راه حلی که از یک مرحله به دست آمده است در سلسله مراتب تصمیمات بر مرحله بعدی نیز تحمیل می شود (ووگل و همکاران، 2016 ). اکثر تحقیقات و موارد مطالعاتی بر زنجیره تامین تلفیقی، اثر مثبت تلفیق بر عملکرد تجارت را تایید می کنند (بوچارد و همکاران، 2017؛ آدولیاساک و همکاران، 2015؛ کوئیلو و همکاران، 2014 ). بهینه سازی متقارن تصمیمات مهم زنجیره تامین به قدری امر پیچیده و دشواری است که رویکرد معمول برای حل مشکلات تلفیقی این بوده است که به صورت جدا با هر یک از آن ها برخورد شود. اساسا به علت طبیعت شان، تصمیمات مرحله عملیاتی اهداف تلفیق هستند، مانند بروان و همکاران (2001) و دگبوتسه و همکاران (2013). در این مقاله ما یک مشکل تولید، ذخیره و پخش چند محصولی، چند واحدی، چند دوره ای و چند تابعی را توصیف، مدل سازی و حل می کنیم. این مشکل تلفیقی سه ویژگی منحصر به فردِ حمل مستقیم، پنجره زمانی تحویل و تصمیمات مکان متغیر برای مراکز پخش (DCs) را دارد. تصمیم حمل و نقل در نوشته های تولید و پخش تلفیقی اساسا به عنوان حمل مستقیم یا مسیرهای نقلیه در نظر گرفته می شود. با تعداد بالای بنگاه های برون منبع یابی برای فعالیت، عملکرد حمل و نقل به لجستیک شخص ثالث (3PL) سرویس دهنده ها (آموریم و همکاران، 2012) و حمل مستقیم در این مقاله در نظرگرفته شده است. با توجه به تحقیقات قابل توجه و پتانسیل عملی آن، توجه زیادی به پنجره زمانی اختصاص یافته است. یک پنجره زمان تحویل را در نظر می گیریم، یعنی این که درخواست باید در یک بازه زمانی خاص برطرف شود. مدت ها است که نوشته های زنجیره تامین به عنوان بیش از اندازه ساده سازی واقعیتی در نظر گرفته می شود که در آن نیاز مشتری در یک دوره باید در همان دوره تامین شود. هر چند قراردادهای زنجیره ی تامین در دنیای واقعی دوره تحویلی بدون غرامت به مشتری ارائه می دهند (لی و همکاران، 2001؛ هوانگ و همکاران، 2010 ). تجارت مشترک و شبکه تلفیقی انعطاف پذیر به عنوان روندهای مهم اخیر در لجستیک شناخته می شوند (ساولزبرگ و ون وونسل، 2016؛ اسپرانزا، 2016 ) گذشته از این، انعطاف پذیریِ استفاده از فضای یک انبار برای یک دوره ی کوتاه یکی از مقدمات جنبش 4.0 صنعت است (لاسی و همکاران، 2014 ). مزایای اشتراک منابع حمل و نقل بار (فرناندز و همکاران، 2017 ) و امکانات در دیگر زمینه ها، انعطاف پذیر شده است (جنا و همکاران، 2015؛ ماکاچی و همکاران، 2017 ). با تشکر از مفاهیم اخیر زنجیره تامین مانند ادغام انبار (ماکاچی و همکاران، 2017)، تجارت مشترک (ساولزبرگ و ون وونسل، 2016) و اینترنت اشیا (استرنبرگ و همکاران، 2017 )، برنامه ریزی کوتاه مدت و متغیر مکان یابی تسهیلات ممکن شده است. در دنیای تجارت واقعی، شرکای صنعتی ما فضاهای ذخیره اضافه ی خود را به دیگر شرکت ها اجاره می دهند. از این رو به دنبال این روند، در این مقاله، ما طرح شبکه تامین انعطاف پذیری را با در نظر گرفتن پراکندگی جغرافیایی مراکز پخش در دسترس برای اجاره در دوره ای مشخص، مطالعه می کنیم. هدف بهره برداری از یک سیستم تولید-پخش است که هزینه های کلی را در عین راضی کردن نیازها در یک پنجره زمانی تحویل مقدر به حداقل برساند. تا جایی که ما اطلاع داریم، این مشکل بزرگ هنوز در نوشته ها مطالعه نشده است. این مشکل از موردی در دنیای واقعی الهام گرفته شده است: شریک صنعتی ما با افزایش درخواستیِ ثابت اما تدریجی رو به رو شده است که نیازمند گسترش بهره برداری ها است. تا به این زمان، شرکت سرمایه بسیاری برای تولید و امکانات ذخیره اعطاء کرده است و به این جهت، ظرفیت های تولید از مقدار نیاز شرکت در این لحظه بیشتر شده است. هر چند، با میزان رشد افزایشیِ درخواست، محدودیت ظرفیت مقدر شده به نظر می رسد. در این نقطه، شرکت به نحوه هدایت برنامه تولید برای صرفه جویی در هزینه اما در عین حال تثبیت سطح خدمات بالا علاقه مند است. برای حل این مشکل به روش متوالی، از روش کارهای معمول استفاده می کنیم، همان طور که شریک صنعتی ما این کار را انجام داد. این روش کارها از شرایط فعلی شرکت ها تقلید می کنند، مسئله اصلی را به مسئله های فرعی آسان تر تجزیه می کنند و بعد هر یک را به صورت جداگانه حل می-کنند. با در نظر گرفتن رویکرد تلفیقی با استفاده از یک روش دقیق و الگوریتم ابرابتکاری هم این مشکل را حل می کنیم. الگوریتم ابرابتکاری ما چندین سازه تحقیقی همسایه را با روش دقیق ترکیب می کند. به صورت خلاصه، سهم اصلی این مقاله به شرح ادامه است. اول، ما یک مشکل واقعی را توصیف و مدل سازی می کنیم که در آن تصمیمات تولید، موجودی، پخش و تسهیلات مکان همگی همزمان در نظر گرفته شده اند. دوم، رویکردهای بهینه سازی متوالی و تلفیقی لحاظ می شوند. ما از یک روش دقیق و یک روش ابتکاری برای حل مشکل تلفیقی استفاده می کنیم. در پایان، با مقایسه هزینه های رویکرد تلفیقی با هزینه هایی که از رویکرد متوالی به دست آمده است، مقدار رویکرد تلفیقی را مشخص می کنیم. علاوه بر این، کیفیت و عملکرد تمام این روش ها را مقایسه می کنیم و آن ها با راه حل هایی که از روش های دقیق به دست آمده است، می سنجیم. باقی این مقاله به شرح ادامه مرتب شده است. بخش دوم مروری بر نوشته های تولید-پخش تلفیقی مرتبط را فراهم می کند. در بخش سوم، رسما مشکل حاضر را توصیف و مدل سازی می کنیم. به دنبال آن تعریفی از روش کارهای استفاده شده برای حل مشکل به صورت متوالی در بخش چهارم آورده می شود. الگوریتم ابرابتکاری پیشنهادی ما در بخش پنجم توضیح داده می شود. نتایج گسترده آزمایشات الگوریتمی را در بخش ششم ارائه می-دهیم و به دنبال آن در بخش هفتم جمع بندی ها را خواهیم داشت.