Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
VIŠEKRITERIJALNI OPTIMIZACIJSKI PROBLEMI PROIZVODNIH MREŽA
Marko Mladineo mag. ing. industrijskog inženjerstva
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)
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
Regionalne proizvodne mreže
Klasteri
Udruživanje
Povjerenje
Mentalitet
Infrastruktura
Kompleksni
Visoka dodana vrijednost
Jedinstveni
Institucije
Regija
Proizvodni sustav
Fleksibilan
Visoko specijaliziran
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:
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
Visoka dodana vrijednost
Jedinstveni
Institucije
Regija
Proizvodni sustav
Fleksibilan
Visoko specijaliziran
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.
Višekriterijalni problemi: PROMETHEE metoda
A što ako je potrebno odlučiti između 22 alternative na temelju 6 kriterija? PROMETHEE metoda
Višekriterijalni problemi: 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
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
Najkraći put Istraženo područje
Heuristički algoritam (Dijkstra’s algortihm)
Metaheuristički algoritam (Ant Colony Optimization)
Rješavanje “Problema najkraćeg puta” bez korištenja ograničenja
“DoNotOpenBeforeXmas” algoritam
Proizvodni proces koji je potrebno realizirati:
Dostupna poduzeća mreže i njihove kompetencije:
Problem odabira suradnika: primjer optimiranja proizvodnog procesa