viŠekriterijalni optimizaijski prolemi proizvodnih mreŽaintranet.fesb.hr/portals/0/docs/dani fesba...

VIŠEKRITERIJALNI OPTIMIZACIJSKI PROBLEMI PROIZVODNIH MREŽA

Marko Mladineo mag. ing. industrijskog inženjerstva

[email protected]

SVEUČILIŠTE U SPLITU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

Zavod za strojarsku tehnologiju

Katedra za industrijsko inženjerstvo

Proizvodno strojarstvo

Ekonomija

Organizacija

Regionalne proizvodne

mreže

Predmet istraživanja: Regionalne proizvodne mreže Područje istraživanja: Proizvodno strojarstvo

Motivacija

Zahtjevi kupca

Specifični

Složeni

Dinamični

Umrežavanje

Kompleksnost

Kompleksni

Visoka dodana vrijednost

Jedinstveni

Znanje

Gospodarski trendovi

Proizvodni sustav

Fleksibilan

Visoko specijaliziran

Jedinstveni

Proizvodi

Recesija

Krizu je pokrenuo slom američkog tržišta

hipotekarskim kreditima.

Međutim, u razvijenim zemljama kriza je

prvenstveno uvjetovana sve većim smanjenjem

svih tržišta izazvanim sve većim smanjenjem

broja stanovnika (Macunovich, 2010).

“U krizi je osnovna ekonomska računica:”

Današnja stvarnost: svjetska gospodarska kriza

Broj stanovnika Njemačke:

2010. 82 milijuna

2060. 65 milijuna

(imigranti uračunati)

TR = p · Q TR - ukupna zarada p - cijena Q - količina

Trenutni trend povećanja cijena da bi se

nadoknadio pad količine, krizu će samo još više

produbiti, jer će novac izgubiti vrijednost.

Može li se povećati

potražnja za proizvodima

ili povećati njihova cijena

bez izazivanja opće inflacije?

Ponuda

Potražnja

Q

p

Klasična ekonomija Nova ekonomija

Potražnja

Ponuda

Q

p

Mobiteli početkom ‘90-tih

Mobiteli sredinom ‘90-tih Mobiteli sredinom ‘90-tih

Smartphone-ovi danas

Nova ekonomija: izvrnute krivulje ponude i potražnje (Kelly, 1999)

Prema Hidalgu i Hausmannu (Science, 2007):

• Razvoj i proizvodnja određenih proizvoda

zahtjeva određenu razinu znanja.

• Viša razina znanja osigurava proizvodnju

kompleksnih proizvoda koji su jedinstveni.

• Količina kompleksnih proizvoda određuje

kompleksnost gospodarstva.

Kompleksnost gospodarstva (ekonomije)

Kako povećati razinu znanja

u svrhu razvoja i proizvodnje

kompleksnijih proizvoda?

Yoram Koren: “The Global Manufacturing Revolution: Product-Process-Business Integration and Reconfigurable Systems”, 2010.

1850.

1913.

1955.

1980.

1994.

Osobna proizvodnja

Namjenske proizvodne linije

Prilagodljivi proizvodni

sustavi

Rekonfigurabilni proizvodni

sustavi

Alatni strojevi opće namjene

Optimalni proizvodni sustav

Broj varijanti proizvoda

Bro

j ko

ma

da

pro

izvo

da

Proizvodne paradigme kroz povijest

Poslovno-organizacijske paradigme kroz povijest

Guillory W. A, Harding C, Guillory D: “The FuturePerfect Organization - Driven by Quantum Leadership”, 2004.

Doba poljodjelstva

Doba industrije

Doba informacija

Doba znanja

Doba vrijednosti

Doba povezanosti

1650. 1950. 1990. 2000. 2005.

10000 godina 300 godina 50 godina 20 godina 10 godina 5 godina

Izvor moći: Zemlja

Izvor moći: Kapital

Izvor moći: Informacija

Izvor moći: Znanje

Izvor moći: Ljudi

Izvor moći: Suradnja

Regionalna proizvodna mreža: na tržištu nastupa sa skupom znanja (kompetencija) svih poduzeća mreže

Regionalne proizvodne mreže

Klasteri

Udruživanje

Povjerenje

Mentalitet

Infrastruktura

Kompleksni


Jedinstveni

Institucije

Regija

Proizvodni sustav

Fleksibilan


Suradnja

Proizvodi

Koncept regionalnih proizvodnih mreže podrazumijeva:

• Udruživanje prvenstveno malih i srednjih poduzeća (MSP) u bez-hijerarhijsku

proizvodnu mrežu.

• Sva poduzeća u mreži su, uz već postojeće suradnje, spremna i sposobna

razviti nove suradnje.

Regionalne proizvodne mreže

Struktura industrijskih poduzeća 2007. u Europskoj Uniji:

Istraživanja umrežavanja malih i srednjih poduzeća

U EU od 2011. primjenu proizvodnih mreža istražuje šest FP7 projekata ukupne vrijednosti više od 37 milijuna eura:

Proizvodna mreža skup udruženih, ali samostalnih poduzeća.

Malo i srednje poduzeće samostalno poduzeće s manje od 250 zaposlenih,

te ukupnom aktivom manjom od 43 milijuna €.

Virtualno poduzeće pravno ne postoji, a nastaje udruživanjem

poduzeća mreže na nekom projektu.

Kompetencije skup ljudskih profesionalnih, metodoloških,

društvenih i osobnih kompetencija.

Kompetencijska stanica poduzeće mreže sa svojim skupom kompetencija.

Važne definicije:

Poduzeća Trenutna suradnja Potencijalna suradnja

Jednostavna regionalna proizvodna mreža

Regionalna mreža

Regionalni razvoj

3. razina:

- regionalna

- temeljena na kompetencijskim stanicama

- umrežavanje na temelju poslovnih zadataka

2. razina:

- regionalna

- temeljena na kompetencijama

- institucionalno umrežavanje (klasteri)

1. razina:

- regionalna

- infrastrukturna

- mentalna umreženost

Kompetencijska mreža

Djelovanje kompetencijske mreže

Stvaranje kompetencijske mreže

Poticaj regionalnom razvoju i razvoju

kompetencija

Stvaranje proizvodne mreže

Proizvodna mreža

Djelovanje proizvodne mreže

Gašenje proizvodne mreže i poticaj razvoju kompetencijske mreže

Razine i djelovanja regionalne proizvodne mreže

Zah

tje

vi

kup

ca

P R O I Z V O D N I P R O C E S R A Z V O J

Pro

izvo

d

Odgovor na tržišnu potražnju razvojem i proizvodnjom novog proizvoda

Zah

tjev

i ku

pca

Pro

izvo

d

Odgovor na tržišnu potražnju cjelokupnim procesom stvaranja vrijednosti

Povlačenje i reciklaža

Realizacija koncepta

Proizvodnja

Servis i održavanje

Prototip i testiranje

Projektiranje i konstruiranje

Zahtjevi kupca

Djelovanje virtualnog poduzeća

Stvaranje virtualnog poduzeća

Gašenje virtualnog poduzeća

Zahtjevi kupca

Virtual Enterprise Lifecycle Management (VELM):

Product Lifecycle Management (PLM):

Životni ciklus virtualnog poduzeća (Camarinha-Matos, 2001)

Evolucija virtualnog poduzeća

Optimizacijski problemi proizvodnih mreža

Klasteri

Udruživanje

Povjerenje

Mentalitet

Infrastruktura

Kompleksni


Jedinstveni

Institucije

Regija

Proizvodni sustav

Fleksibilan


Suradnja

Proizvodi

Problem odabira suradnika

Potrebno je riješiti proizvodni proces nekog proizvoda tako da se svaki

tehnološki postupak proizvodnog procesa dodijeli “najboljem” poduzeću.

Primjer problema odabira suradnika (E1, E4, E6, i sl. predstavljaju poduzeća):

Kriterij 1

Cijena izrade

Min, w=0.3

Kriterij 2

Vrijeme izrade

Min, w=0.2

Kriterij 3

Kvaliteta

Max, w=0.5

Poduzeće A

Poduzeće B

Poduzeće C

Problem odabira suradnika: prvo je potrebno vrednovati poduzeća

Vrednovanje poduzeća je višekriterijalni problem:

Promatra se 8 modela automobila s aspekta cijene, snage i potrošnje goriva, ali koji je najbolji?

Višekriterijalni problemi: PROMETHEE metoda

Psiholozi smatraju da se čovjek može odlučiti između 8 alternativa na temelju najviše 3 kriterija.


A što ako je potrebno odlučiti između 22 alternative na temelju 6 kriterija? PROMETHEE metoda


Ulaz PROMETHEE

metoda Izlaz

Axxa

na ),(

1

1)(

Axax

na ),(

1

1)(

)()()( aaa

Metoda PROMETHEE I parcijalno rangira

alternative pomoću sljedećih tokova:

Metoda PROMETHEE II rangira alternative

prema ukupnom rangu:

Matrica koja sadrži skup potencijalnih alternativa A, u kojem svaki a element od A ima vrijednost f(a) koja

predstavlja procjenu alternative za jedan kriterij:

Skup rangiranih alternativa:

PROMETHEE metoda: metodologija

PROMETHEE metoda: definiranjem vrste funkcije preferencije i ostalih parametara kriterija, mogu se koristiti stvarni podaci o alternativama

Kriterij s linearnom preferencijom i područjem indiferencije

q = 500 € p = 2.000 €

Primjer prodaje zemljišta:

Ponuda kupca A = 19.500 €

Ponuda kupca B = 18.000 €

A - B = 1.500 €

d

P(d)

Količina preferiranja A naprema B

1

0

Vrednovanje 7 poduzeća i njihove ponude na temelju 9 kriterija:

PROMETHEE metoda: višekriterijalni problemi s mnogo alternativa

Montaža

Narudžba Isporuka

Glodanje

Tokarenje

Poduzeće A

Poduzeće C

Poduzeće A

Poduzeće B

Poduzeće A

Poduzeće C

Poduzeće B

Uspostavljanjem modela vrednovanja poduzeća, moguće je riješiti

višekriterijalni optimizacijski problem odabira suradnika:

Problem odabira suradnika: pronalaženje optimuma

Međutim, ako se proizvodni proces sastoji od 30 tehnoloških postupaka, a za svaki je potrebno odabrati jedno od 6 ponuđenih poduzeća, postoji oko 2 x 1022 potencijalnih rješenja tog problema.

Kad bi računalo konstruiralo milijardu rješenja u sekundi, trebalo bi mu oko 7 milijuna godina da iskonstruira sva potencijalna rješenja.

Možda metaheuristika može pomoći?

Optimizacijski algoritmi inspirirani evolucijom:

• Genetski algoritmi (Genetic Algorithms - Holland, 1970)

Optimizacijski algoritmi inspirirani svijetom kukaca:

• Mravlja kolonija (Ant Colony Optimization - Dorigo, 1992) • Pčelinja kolonija (Artificial Bee Colony Optimization - Karaboga, 2005)

Optimizacijski algoritmi inspirirani prirodnim pojavama:

• Roj čestica (Particle Swarm - Kennedy , 1995) • Simulirano žarenje (Simulated Annealing - Kirkpatrick, 1983) • Inteligentne kapljice vode (Intelligent Water Drops Algorithm - Shah-

Hosseini, 2007)

Najpoznatiji univerzalni metaheuristički optimizacijski alati

Pouzdani metaheuristički algoritam za višekriterijalne probleme ?!

“DoNotOpenBeforeXmas” algoritam

Napomena:

“DoNotOpenBeforeXmas” je kodno ime za algoritam koji se razvija u sklopu doktorske disertacije s temom “Fenomenološki pristup oblikovanju proizvodnih mreža”. Planirano otkrivanje sadržaja: Q1 2014.

Najkraći put Istraženo područje

Heuristički algoritam (Dijkstra’s algortihm)

Metaheuristički algoritam (Ant Colony Optimization)

Rješavanje “Problema najkraćeg puta” bez korištenja ograničenja

“DoNotOpenBeforeXmas” algoritam

Problem odabira suradnika: primjer proizvodne mreže

Proizvodni proces koji je potrebno realizirati:

Dostupna poduzeća mreže i njihove kompetencije:

Problem odabira suradnika: primjer optimiranja proizvodnog procesa

“DoNotOpenBeforeXmas” algoritam: prikaz toka rješavanja problema

viŠekriterijalni optimizaijski prolemi proizvodnih mreŽaintranet.fesb.hr/portals/0/docs/dani fesba...

Documents