چشم‌انداز مدیریت صنعتی

چشم‌انداز مدیریت صنعتی

بهینه سازی کنترل موجودی چند محصولی و چند دوره ای بر اساس سیاست ترکیبی تولید و خرید محصولات و در نظر گرفتن نرخ تقاضای بالاتر یا پایین تر از نرخ تولید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، دانشکده کار افرینی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 گروه مهندسی صنایع، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی صنایع و سیستم‌ها، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
10.48308/jimp.2026.240959.1655
چکیده
مقدمه و اهداف: برای داشتن یک سیستم کنترل موجوی جامع، معمولا از مدلهای مقدار اقتصادی سفارش (EOQ) یا مقدار اقتصادی تولید (EPQ) برای کاهش هزینه‌ها، جلوگیری از تأخیر در سفارش‌ها و دستیابی به عملکرد بالا استفاده می‌شود. بحث تولید و سفارش اقتصادی یکی از مباحث مهم در مسائل کنترل تولید و موجودی می‌باشد و از دیرباز مورد توجه پژوهشگران بوده است. تولید اقتصادی و سودآور ایجاب می‌کند که برای کلیه مراحل تولید، برنامه‌ریزی جامع و دقیق صورت گیرد. در شرکت‌های تولیدی که در حال تولید گروهی از محصولات هستند، ممکن است در برخی از دوره‌ها نرخ تقاضای مشتریان بیشتر از نرخ تولیدشان شود یا برعکس. در چنین شرایطی شرکت می‌تواند با تولید، خرید و یا پذیرش کمبود پاسخگوی تقاضای مشتریان باشد. در این میان توجه به سیستم‌های مختلف سفارش محصولات بسیار حائز اهمیت است. در اکثر مطالعات مرتبط با موضوع ذکر شده، محققین روش‌هایی ارائه کرده‌اند که بیان می‌کند در شرایطی که هم امکان خرید (سفارش) و هم امکان تولید برای کالای مورد نظر وجود دارد کدامیک بصرفه‌‌تر است. در واقع بین خرید کالا و یا تولید کالا، با توجه به معیارهای ارائه شده در مدلشان (هزینه، رضایتمندی مشتریان و ...) یکی را انتخاب می‌کنند.

روش‌ها: در این تحقیق یک مدل بهینه سازی ریاضی برای تعیین مقدار بهینه تولید و خرید، همچنین زمان شروع تولید برای یک سیستم چند محصولی و چند دوره‌ای با هدف کمینه کردن هزینه‌ کل با توجه به محدودیت‌هایی از قبیل فضای انبار در دسترس و بودجه ارائه شده است. در مدل ارائه شده انواع شرایط قابل رخداد تحت وجود یا عدم وجود کمبود و همچنین بیشتر یا کمتر بودن نرخ تقاضا از نرخ تولید در نظر گرفته شده و سیاست بهینه تعیین می‌شود.

یافته‌ها: در این پژوهش یک مدل تلفیق تولید و خرید برای مسئله چند محصولی- چند دوره‌ای با در نظر گرفتن تخصیص محصولات به ماشین‌ها و محدودیت فضای انبار ارائه شده است. هدف این مدل کم کردن هزینه‌های موجودی است. در این تحقیق یک مدل بهینه‌سازی ریاضی ارائه شده است که در آن رابطه نرخ تولید و نرخ تقاضا برای هر محصول و در هر دوره می‌تواند متغیر باشد به این معنی که ممکن است نرخ تقاضا بزرگتر از نرخ تولید یا نرخ تولید بزرگتر از نرخ تقاضا باشد. در این راستا 24 حالت محتلف برای دیاگرام سطح موجودی مطرح شده است که در بخش بعدی به تفضیل مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. در نظر گرفتن این 24 حالت به طور توام و ادغام آنها در یک مدل ریاضی تا کنون در مطالعه‌ی دیگری صورت نگرفته است. در بخش تحلیل حساسیت مدل پیشنهادی مشخص می‌شود که کاهش حدودا 77 درصدی فضای انبار منجر به افزایش حدودا 70 درصدی مجموع هزینه‌ها می‌شود.

نتیجه‌گیری: در این تحقیق بر روی تعیین همزمان مقدار بهینه تولید و خرید در یک سیستم موجودی تحت فرضیات مشخص تمرکز شده است. هدف اصلی در این تحقیق ارائه خدمات مناسب و برای رضایت نیازهای مشتریان است. بر این اساس یک سیستم کنترل موجودی چند محصولی و چنددوره‌ای در شرایط تولید به همراه خرید با فرض پذیرش کمبود که برای نزدیک تر شدن مسئله به شرایط دنیای واقعی محدودیت انبار و تخصیص محصولات به ماشین‌ها نیز در نظر گرفته شده است، بهینه‌سازی شده است. بطور کلی در 17 زیر شرط از 24 زیر شرط ارائه شده، کمبود رخ می‌دهد. این مسئله به دلیل کاربردهای گسترده واقعی و پیچیدگی نظری، بسیار حائز اهمیت است. مدل پیشنهادی یک مدل mixed integer non-linear programming است. حل این مدلها با چالش‌های زیادی مواجه است. در این تحقیق برای حل مدل ریاضی پیشنهادی، از روش برنامه ریزی درجه دوم متوالی (SQP) استفاده شده است که نتایج حاصل از آن گزارش شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Multi-product, multi-period inventory control optimization based on a hybrid policy of production and procurement, considering demand rates higher or lower than the production rate

نویسندگان English

Seyed Mojtaba Sajadi 1
Fariba Miraj 2
Seyyed Mohammad Hadji Molana 2
Ali Husseinzadeh Kashan 3
1 Associate Professor at the New Business Department, Faculty of Entrepreneurship, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Industrial Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
3 Faculty of Industrial and Systems Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده English

Abstract

Introduction: To develop a comprehensive inventory control system, models such as Economic Order Quantity (EOQ) and Economic Production Quantity (EPQ) are commonly employed to minimize costs, prevent order delays, and achieve high operational performance. The concepts of economic production and ordering are central topics in production and inventory control and have long attracted the attention of researchers. Efficient and profitable production requires thorough and precise planning at all stages. In manufacturing companies that produce a range of products, there may be periods when customer demand exceeds the production rate—or falls below it. In such situations, the company can meet demand through a combination of production, purchasing, or accepting shortages. Among these options, choosing the appropriate ordering strategy is of great importance. In most related studies, researchers have proposed methods to determine whether production or purchasing is more cost-effective when both options are available for a given product. These models typically make the decision based on specific criteria such as cost, customer satisfaction, and other relevant factors.

Method: In this study, a mathematical optimization model is presented to determine the optimal production and procurement quantities, as well as the optimal production start time for a multi-product, multi-period system. The objective is to minimize the total cost while considering constraints such as available warehouse space and budget. The model accounts for various possible scenarios, including the presence or absence of shortages, and whether the demand rate is higher or lower than the production rate, with the optimal policy being determined accordingly.

Results and discussion: This study proposes an integrated production and procurement model for a multi-product, multi-period problem, considering product-to-machine assignment and warehouse space constraints. The primary objective of the model is to minimize inventory-related costs. A mathematical optimization model is developed in which the relationship between production rate and demand rate for each product in each period may vary—meaning that the demand rate can be either higher or lower than the production rate. Accordingly, 24 different inventory level scenarios are identified and will be discussed in detail in the following section. To date, no previous study has simultaneously considered and incorporated all of these 24 scenarios into a single mathematical model. In the sensitivity analysis section of the proposed model, it is determined that a reduction of approximately 77% in warehouse space leads to an increase of approximately 70% in total costs.

Conclusions: This study focuses on the simultaneous determination of optimal production and procurement quantities in an inventory system under specific assumptions. The primary objective is to provide appropriate service levels to meet customer demands. Accordingly, a multi-product, multi-period inventory control system is optimized under a combined production and purchasing strategy, allowing for backorders. To better reflect real-world conditions, the model incorporates constraints such as warehouse capacity and product-to-machine assignment. Among the 24 identified sub-scenarios, shortages occur in 17 of them. Due to its broad practical applications and theoretical complexity, this problem holds significant importance. The proposed model is formulated as a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) model, which presents considerable computational challenges. To solve the model, this study employs the Sequential Quadratic Programming (SQP) method, and the obtained results are reported and analyzed.

کلیدواژه‌ها English

Inventory Control
Production–Procurement
Sequential Quadratic Programming
Multi-product
multi-period

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 شهریور 1405