بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، دو مرحله از شبکه زنجیره تامین مراکز توزیع و مشتریان، در نظر گرفته شده است. مشتریان با تقاضاهاي ویژه و مکانهاي بالقوه که به عنوان مراکز توزیع کاندید می شوند وجود دارد.هر یک از مراکز توزیع بالقوه می تواند به هر یک از مشتریان فرستاده یا حمل شود. درمدل مسالهي حاضر با دو نوع از هزینه ها سروکار داریم، دسته اول هزینه هاي ثابتی هستند که به ازاي بازگشایی مسیر و بطور مستقل از مقادیر ارسالی می پردازیم و دسته دوم هزینه هاي متغیري که به ازاي مقدار کالاي ارسالی می پردازیم.
مدل انتخابی بعضی از نقاط بالقوه به عنوان مراکز توزیع به منظور تقاضاهاي عرضه تمام مشتریان پیشنهاد می شود. به منظور حل مسئله داده شده، دو الگوریتم، الگوریتم شبیه سازي تبرید و الگوریتم رقابت استعماري، پیاده سازي شده است . به منظور ارزیابی عملکرداز الگوریتم پیشنهادي، اندازه هاي مسئله متفاوت هستند با بکارگیري و نتایج محاسباتی از الگوریتم ها با یکدیگر مقایسه شده است. در نهایت، ما اثرات افزایش اندازه مسئله در عملکرد از الگوریتم ها بررسی می کنیم.
.1مقدمه
طراحی شبکه زنجیره تامین ساختاري ازیک زنجیره و اثرگذاري هزینه ها و عملکرد آن را تعیین می کند. طراحی شبکه زنجیره تامین به انواع تصمیماتی از جمله تعداد، اندازه و مکانیابی تسهیلات در یک زنجیره تامین را تعیین می کند و ممکن است شامل تصمیمات تاکتیکی مانند توزیع، حمل و نقل وسیاست مدیریت موجودي و همچنین به تصمیمات عملیاتی مانند تقاضاي مشتریان بپردازد. زنجیره تامین معمولا به عنوان یک فرایند یکپارچه که در یک گروه از سازمان هایی مانند تامین کنندگان، تولید کنندگان، توزیع کنندگان و فروشندگان که با هم کار می کنند که براي تبدیل مواد خام به محصولات نهایی و توزیع آنها را به مشتریان نهایی در نظر گرفته شده است. ظهیري و همکاران [ 1] طراحی شبکه زنجیره تامین را به عنوان یکی از مسائل کلیدي تصمیم گیري در مدیریت زنجیره تامین نقش مهمی را در عملکرد زنجیره تامین نشان داده است .
در ادامه مروري اجمالی بر مطالعات اخیر موجود در زمینه طراحی شبکه زنجیره تامین انجام می گیرد.پیشواییو همکاران یک رویکرد بهینه سازي استوار حلقه بسته در شبکه زنجیره تامین، با به حداقل رساندن هزینه کل به عنوان یک تابع هدف ارائه کرده است .[4]صالحی صادقیانی و همکاران یک مدل خرده فروشی طراحی شبکه زنجیره تامین را تحت ریسک عملیاتی و منقطع در هر یک ترکیبی از داده هاي ورودي تصادفی و مبهم که توسط ترکیبی از رویکردهاي برنامه ریزي استوار- شدنی را ارائه داده اند.
[5] گوماس و همکاران یک روش فازي-عصبیدر طراحی شبکه زنجیره تامین چند مرحله اي در شرایطی که در آن شبکه اي براي مقابله با عدم قطعیت با طرف تقاضا است ارائه دادند .[6]رمضانی و همکاران استفاده از مجموعه هاي فازي براي طراحی یک تولید چندگانه، دوره متعدد، حلقه بسته در شبکه زنجیره تامین ارائه داده اند .[7] زنجیره تامین ارائه شده شامل سه تابع هدف: بیشینه سازي سود، کمینه سازي زمان تحویل و بیشینه سازي کیفیت می باشد. ژانگ یک مدل و روش حل براي هماهنگی یکپارچه چرخه هاي تولید و موجودي در زنجیره تامین ساخت و تولید شامل لجستیک معکوس براي اقلام چندگانه با دوره هاي متعدد محدود ارائه کرده است .[8]
با توجه به پیچیدگی زیاد مسائل زنجیره تامین بویژه در ابعاد بزرگ، محققان زیادي روشهاي فرا ابتکاري را براي حل مسائل مختلفی از جمله مکانیابی، حمل و نقل و ... در زمینه ي طراحی شبکه زنجیره تامین توسعه داده اند. حمیدرضا پسندیده و همکاران مدلی دوهدفه در یک زنجیره تامین چند سطحی ارائه نمودند که این مدل دو هدفه را با الگوریتم هاي NSGA-II، NRGA حل نمودند .[9] لیو و همکاران مسئله مکانیابی و تخصیص در شبکه هاي زنجیره تامین درشرایطی که زنجیره تامین ممکن است به صورت منابع فازي مختلف باشد در نظر گرفته می شود. آنها مفهوم محدودیت برنامه ریزي احتمالی را در فرمولاسیون مدل و بکار گرفتن یک الگوریتم ژنتیک - GA - مبتنی بر اولویت را به عنوان روش حل آنها بهره گرفتند.
10] موسوي و همکاران یک الگوریتم بهینه سازي ازدحام ذرات - PSO - براي حل یک مسئله تخصیص مکانیابی- موجودي که در آن همه ي استراتژي واحد تخفیف بکارگرفته بود براي هزینه هاي خرید و اقلیدسی و فاصله اقلیدسی مربع با بکارگیري فاصله هاي تخمین زده بین فروشنده و خریدار را توسعه داده اند .[11] موسی و همکاران الگوریتم ابتکاري بهینه سازي کلونی مورچگان - - AC براي حل مسئله حمل و نقل را در شبکه هاي توزیع اتصال متقابل - - cross-docking ارائه داده اند.[12] ملو و همکاران یک مسئله طراحی شبکه زنجیره تامین مجدد با سطح ها وکالاها ي متعدد، و مدل به عنوان یک برنامه ریزي خطی عددصحیح مختلط - MILP - در مقیاس بزرگ در نظر گرفته اند. پس از آن، آنها را از روش ابتکاري الگوریتم جستجوي ممنوعه - - TS براي حل مدل ارائه شده بکار گرفتند.
[13] یک ترکیبی از الگوریتم بهینه سازي ازدحام ذرات و الگوریتم ژنتیک توسط سلیمانی وکنان براي یک مسئله طراحی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته پیشنهاد کردند.[14 ] موسوي وهمکاران یک الگوریتم بهینه سازي ازدحام ذرات اصلاح شده - - MPSO براي حل یک مدل مکانیابی یکپارچه و کنترل موجودي از یک زنجیره تامین دو سطحی ارائه کرده اند.[15] روقانیان و همکاران یک الگوریتم ترکیبی از الگوریتم ممتیک - MA - و متغیر همسایگی جستجو - VNS - براي حل مدل استوار براي یک حلقه بسته کلی تحت عدم قطعیت در طراحی شبکه زنجیره تامین را گسترش دادند.
[16] گویندان و همکاران یک الگوریتم فراابتکاري ترکیبی الکترومغناطیس - EMA - و متغیر همسایگی جستجو استوار چندهدفه را به عنوان یک رویکرد حل براي مدل طراحی شبکه زنجیره تامین ارائه داده اند.[17] لاسا شانکار وهمکاران یک مسئله مکان یابی – تخصیص در یک شبکه زنجیره تامین چند سطحی ارائه نمودند که هدف کمینه کردن کل هزینه هاي زنجیره و بیشینه کردن نرخ بازپرسازي تقاضاي مشتریان می باشد. آنها با ارائه یک الگوریتم بهینه سازي ازدحام ذرات چند هدفه به کارایی مدل و روش حل خود اشاره نمودند.[18]
مساله ي مورد بحث در این مقاله، یک موضوع چالش برانگیز براي بسیاري از محققان از ابتداي معرفی آن بوده است. انواع روش هاي بهینه سازي پیشنهاد و مطالعه شده است. همانطور که عنوان گردید، اهمیت و کاربرد زیاد این مساله در دنیاي واقعی موجب گردیده است که مطالعات زیادي روي چگونگی مدل کردن انواع مساله، توسعه فرضیات مساله براي تطبیق با شرایط کاربردي در دنیاي واقعی و همچنین ایجاد یا توسعه روش هاي حل مساله به منظور کسب نتایج بهتر انجام پذیرد. این مطالعه نیز با هدف توسعه و ایجاد مدلی براي مساله، به منظور افزایش قابلیت آن در کاربردهاي واقعی انجام پذیرفته است.
در واقع این مساله یکی از مسائل پراهمیت و مورد توجه بسیاري از پژوهشگران می باشد. در مساله ي حاضر با دو نوع از هزینه ها سروکار داریم، دسته اول هزینه هاي ثابتی هستند که به ازاي بازگشایی مسیر و بطور مستقل از مقادیر ارسالی می پردازیم و دسته دوم هزینه هاي متغیري که به ازاي مقدار کالاي ارسالی می پردازیم. هدف در مساله مذکور، دستیابی به ترکیبی از مسیرها و مقادیر انتقالی به گونه اي که هزینه هاي انتقال مینیمم شود و تقاضاي مشتریان پاسخگویی شود، است. در عین حال که این مسئله بسیار شبیه به مسائل حمل ونقل است ولی بسیار دشوارتر از آن می باشد که دلیل این امر هم ناپیوستگی موجود در این مساله است.
بسیاري از پژوهشگران براي مسائل حمل و نقل هزینه ثابت روش هاي حل دقیق و هیوریستیک و متاهیوریستیک ارائه دادند. در این مقاله، این مساله در حالت کلی مورد بررسی قرار گرفته است. معمولا حل مدلهایی از این نوع در اندازه کوچک با روش دقیق ممکن است. این مسأله در دسته مسائل غیر چند جمله اي سخت قرار میگیرد. لذا با بزرگ شدن مسأله بر پیچیدگیهاي آن افزوده میشود و نیاز به استفاده از روشهاي فرا ابتکاري را اجتنابناپذیر مینماید.
در این مقاله ابتدا پارامترهاي موجود در الگوریتم پیشنهاي از طریق RPD تنظیم شده است و سپس، با استفاده از الگوریتم فراابتکاري شبیه سازي تبرید و رقابت استعماري تنظیم شده به حل مسائل حمل و نقل هزینه ثابت در ابعاد متفاوت پرداختیم و کارائی الگوریتم پیشنهادي را نشان دادیم. و در نهایت دو مساله در ابعاد کوچک و بزرگ را با الگوریتم پیشنهادي با پارامترهاي تنظیم شده حل کرده و به این نتیجه دست یافتیم که حل هاي بدست آمده از جواب هاي پژوهشگران قبلی بهتر بوده است. در این پایان نامه از زبان برنامه نویسی MATLAB R2012a، براي کدنویسی و اجرا استفاده شده است.
بخشهاي مختلف مقاله در ادامه به این صورت تنظیم شده است. در بخش دوم تعریف مسئله و مدل ریاضی مسئله مورد نظرشرح داده خواهدشد. الگوریتم پیشنهادي براي حل مسئله FCTP در بخش سوم و چهارم مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. تشریح طراحی آزمایش و نتایج محاسباتی الگوریتم هاي پیشنهادي با استفاده از نرم افزار طراحی شده، دربخش پنجم مورد بررسی قرار می گیرد. و در نهایت نتیجه گیري و تحقیقات آتی در بخش ششم بیان خواهد شد.
2,2مدلy ریاضی
مدل مسئله را می توان به عنوان یک مسئله ي تخصیص در نظر گرفت که در آن m تامین کننده و n متقاضی وجود دارد. هر یک از آن m تامین کننده توانایی ارسال کالا به هریک از n مشتري را دارا می باشد. در حالیکه هزینه ي را به ازاي هر واحد کالاي ارسالی از تامین کننده به مشتري j خواهیم داشت، و همچنین علاوه بر این یک هزینه ثابت به ازاي فعال شدن مسیر به اندازهc هاf در نظر گرفته می شود. تابع هدف مساله، تعیینi کننده این است که چه مسیري بازگشایی شود و چه سایزي از کالا از آن مسیر منتقل شود که.j محدودیتi ارضا شده و هزینه ي کل انتقالات مینیمم شود.
