مدیریت موجودی در زنجیره تامین

مدیریت موجودی در زنجیره تامین در حوزه های مختلف تولیدی و خدماتی از اهمیت بالایی برخوردارند . دربین جریانهای حاکم بر مواد که عبارتند از : مالی، اطلاعاتی و مواد ؛ مواد اهمیت ویژه ای دارد . در بیشتر واحدهای تولیدی و صنعتی ایران هنوز هم از دیدگاه سنتی برای برنامه ریزی تأمین ، تولید و توزیع استفاده می شود به طوری که هرکدام از این ها بطور مستقل اقدام به برنامه ریزی فعالیت های خود می کنند . به همین دلیل اکثراً باعث بالا رفتن کل هزینه های زنجیره های تأمین می گردد .

در زندگی روزمره امروزی با افزایش مسئله خرید ، بر اهمیت تصمیمات مرتبط با خرید افزوده شده است . در اغلب صنایع هزینه مواد خام و قطعات مورد استفاده ، بخش عمده هزینه های محصول را تشکیل داده است . بطوری که بیش از ۵۰ درصد هزینه کل محصول شامل مواد و خدمات خریداری شده است . لذا تصمیمات مرتبط با استراتژی ها و عملیات خرید ، نقش تعیین کننده ای در سودآوری ایفا می کنند .

مدیریت مالی ، تدوین جریان نقدینگی و نظارت و کنترل صحیح بر آن در اجرای یک پروژه نقش بسزایی دارد . از این رو ارائه یک مدل مالی مناسب برای پروژه ها ضروری بوده و زنجیره اساسی و ارزش آن با این حلقه تکمیل می گردد . افزایش مقیاس پروژه ها اهمیت در دست داشتن تصویر دقیق تری از عملکرد مالی و اقتصادی پروژه را قبل و حین اجرا ، برای سرمایه گذاران ، اعتبار دهندگان و مدیران پروژه و صاحبان حرفه ها افزایش می دهد . یکی از اهداف اصلی در گرایش به صنعتی سازی عملیات اجرایی پروژه هایی نظیر ساختمانی ، افزایش سرعت انجام عملیات ، کاهش زمان اجرا و ارتقاء کیفیت اجرای پروژه های می باشد که این امر نیازمند برنامه ریزی دقیق ، صحیح و ارزیابی منابع مالی و کاهش حداکثری هزینه پروژه بدون کاهش کیفیت و آشنایی با روشها و تکنولوژی های نوین اجرای پروژه ها می باشد . بی تردید تهیه برنامه زمانبندی اجرائی و مالی یکی از مهمترین ارکان مدیریت پروژه ها است زیرا درصورت انجام به موقع پروژه ، کارفرما و پیمانکار هر دو از منافع مادی بسیاری برخوردار خواهند شد .

در کشورهای صنعتی تحویل به موقع پروژه ها یکی از مهمترین دغدغه های مدیران می باشد . متأسفانه در کشور ما برنامه ریزی مالی مقوله ای ناآشنا است . به همین دلیل یکی از کمبودهای اساسی در زمینه مدیریت پروژه ها، عدم برقراری یک سیستم معین جهت محاسبه و تعیین هزینه های واقعی و مدیریت مالی بخش های مختلف در حین انجام پروژه ها می باشد . در کشور ما بعلت عدم مدیریت صحیح مالی در پروژه ها ، هر شرکت جهت تخمین سود و زیان خود ، در مدت اجرای پروژه روشی را ابداع می کند که بدلیل عدم رعایت نکات علمی و اصولی همواره احتمال دارد برخی هزینه ها درنظر گرفته نشوند . از این رو مطالعه و برآورد دقیق هزینه و منابع مالی موردنیاز پروژه و همچنین مدیریت و برنامه ریزی صحیح مالی و کنترل پروژه یکی از مؤثرترین روشها در جهت اتمام و تحویل به موقع پروژه ها می باشد . از طرفی جهت مدیریت صحیح در یک پروژه تعیین حداقل هزینه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است . حداقل هزینه شامل ۱) هزینه های مستقیم اعم از مواد ، نیروی انسانی و ماشین آلات  ۲) هزینه های دفتری و مخارج عمومی ۳) پاداش انجام زودتر از موعد مقرر و جریمه دیرکرد  ۴) سایر هزینه های اجرایی می باشد .

تعیین مدت زمان کل که باعث ایجاد کمترین هزینه گردد باید بطور صحیح و با دقت کافی مورد بررسی قرارگیرد. اگر فقط هزینه های مستقیم مدنظر باشد در این صورت مدت زمان کل آن است که تولید کمترین مخارج را داشته باشد . چرا که هزینه های دفتری و مخارج عمومی ، جرائم دیرکرد و سایر اقلام با توسعه زمان عملیات پروژه افزایش پیدا خواهد کرد . به همین دلیل می توان با برنامه ریزی صحیح اجرایی و کاهش مدت زمان اجرا ، هزینه های پروژه را به حداقل ممکن رساند و به این ترتیب بازده اقتصادی پروژه ها را افزایش داد[۱۶] .

با توجه به اینکه بیش از ۵۰ درصد بودجه برنامه ریزی شده بیشتر کشورها صرف کارهای اجرایی می شود از این رو جریان طرح ها و پروژه ها ، متحمل هزینه های بس سنگین می شوند . محدودیت های مالی و قیمت های اجرایی که هر روز افزایش می یابند ، بازگشت ارزش کامل پولی را که کارفرما هزینه می نماید و باید به دور از هرگونه هزینه های غیرضروری باشد ، بطور جدی مطرح ساخته است[۱۵] .

مسأله زمانبندی پروژه [۱](PSP) ، عبارت است از تعیین دنباله زمانی یا برنامه زمانبندی ، جهت انجام مجموعه ای از فعالیت های وابسته برای تشکیل یک پروژه می باشد . برنامه زمانبندی باید طوری تعیین شود که ضمن برآورده ساختن محدودیت های پیش نیاز و منابع ، تابع هدف مورد نظر را نیز بهینه نمایند . دسته ای از مسائل زمانبندی پروژه که دارای محدودیت منابع هستند به مسائل زمانبندی پروژه با محدودیت منابع [۲](RCPSP) معروف هستنند. هر فعالیت می تواند بیش از یک حالت[۳] اجرایی داشته باشد و بسته به منابع تخصیص یافته به چند روش قابل انجام است . از طرفی هر فعالیت می تواند قابل شکستن یا غیرقابل شکستن باشد . روابط پیش نیازی و منابع نیز به دسته های مختلفی قابل طبقه بندی هستند . توابع هدف مختلفی نیز در زمانبندی پروژه مطرح هستند که دو مورد از مهمترین آنها ، حداقل سازی زمان انجام پروژه و حداقل سازی هزینه کلی می باشد .

یکی از تکنیک های متداول در زمانبندی پروژه ، روش CPM است . در این روش تغییر در زمانبندی پروژه امکان ندارد از طرف دیگر تعیین زمان پروژه براساس فرض نامحدود بودن منابع می باشد که این فرض با دنیای واقعی درتضاد است . برای حل این مشکل تلاشهای زیادی صورت گرفته است . از مهمترین این تلاشها ، پیدایش تکنیک موازنه هزینه-زمان و تخصیص منابع می باشد . منابع اجرای پروژه همانند نیروی انسانی و ماشین آلات و …. در دنیای واقعی محدود می باشند . برای درنظر گرفتن محدودیت منابع ، زمانبندی ساخت باید شامل تخصیص منابع نیز باشد .

یک پروژه مجموعه ای از فعالیت هایی است که از طریق روابط منطقی متفاوتی که حاکم بر آنهاست به یکدیگر ارتباط پیدا می کنند. به این معنا که هرچند تعدادی از این فعالیت ها می توانند همزمان و به صورت موازی انجام شوند، اما شروع و خاتمه تعدادی در گرو انجام یک یا چند فعالیت پیش نیاز آنها می باشند . این روابط با استفاده از عوامل کنترل کننده پایان به شروع، شروع به شروع، پایان به پایان و شروع به پایان تعریف می شوند . روابط منطقی بین فعالیت های یک پروژه می تواند در قالب ترکیبی از این عوامل کنترل کننده بیان شوند .

اجرای هر فعالیت پروژه معمولاً نیازمند منابع متفاوتی از جمله زمان، سرمایه، نیروی انسانی و غیره می باشد که بعضاً محدود می باشند . منابع مورد استفاده در پروژه ها را غالباً به دو دسته تجدید شدنی[۴] و تجدید نشدنی[۵] تقسیم می کنند .

از طرف دیگر در هر پروژه تعدادی فعالیت وابسته به هم وجود دارند . اجرای هریک از این فعالیت ها نیازمند منابع متفاوتی است که بعضاً محدود می باشند . هر فعالیت پروژه می تواند در چندین حالت مختلف اجرا شود که اجرای هرحالت مستلزم زمان و بکارگیری منابع معین می باشد . مساله برنامه ریزی پروژه با منابع محدود یک مسئله NP-hard است ، برای تعیین زمان شروع و حالت اجرای هر فعالیت می باشد به گونه ای که زمان اجرای پروژه را به حداقل برساند .

مسأله برنامه ریزی با منابع مجدود را با توجه به شرایط مختلف ، به صورت های مختلف می توان مدلسازی کرد. فرض کنید پروژه به صورت یک شبکه فعالیت روی گره مانند گراف G=(V, E)  تعریف شده ، که در آن V مجموعه گره ها بوده و بیانگر فعالیت های پروژه و E مجموعه یال ها بوده و بیانگر رابطه منطقی پایان به شروع است . در اینجا n فعالیت داریم که از ۱ تا n  شماره گذاری شده اند و به ترتیب نشان دهنده شروع و پایان پروژه می باشند . فعالیت ها بعد از شروع تا پایان بدون وقفه اجرا خواهند شد . در چنین شرایطی مسأله را می توان به صورت زیر مدلسازی کرد :

Min

Subject to :

≤           k = 1,… ,m

۰                                i, j = 1,… ,n

در این رابطه n تعداد فعالیت ها ، m انواع منابع ،  مدت زمان انجام فعالیت i ،  زمان شروع فعالیت i ،  موجودی منبع تجدید شدنی k  و   مجموعه فعالیت های انجام شده در زمان t می باشد .

مجموعه فعالیت هایی است که فعالیت j به آنها وابسته است ،   مقدار منبع k که موردنیاز فعالیت i است می باشد و mode  نیز نشان دهنده حالت انجام فعالیت است که بیانگر یکی از چند حالت انجام هر فعالیت است می باشد .

مسأله برنامه ریزی پروژه با منابع محدود اولین بار در سال ۱۹۶۳ مطرح شد[۱۷,۱۸] . طی سالهای اخیر پیشرفت های قابل توجهی در روش های ارائه شده برای این مسأله صورت گرفته است . روش های ریاضی و کاوشی زیادی برای حل مسئله موازنه هزینه-زمان و تخصیص منابع بکار گرفته شده است . روش های کاوشی چون به مسئله وابسته هستند و جواب بهینه رو تضمین نمیکنند زیاد کارایی ندارند [۷] .

از طرف دیگر روشهای ریاضی هم با افزایش ابعاد مساله و پیچیدگی مساله کارایی خود را از دست می دهند ؛ هرچند که این روشها جواب بهینه را تضمین می کنند[۸] . با بکارگیری روشهای ریاضی لازم است که قواعد روشهای کاوشی به محدودیت ها و توابع هدف تبدیل شوند که این فرآیند ممکن است با خطا همراه باشد[۹] .

از جمله مدل های کاوشی متداول برای حل مسائل TCT می توان به روش فوندال [۱۰] ، مدل سازه ای پراگر[۱۱] ، مدل سختی سازه ای مصلحی[۱۲] و مدل زیمنس [۱۳] اشاره کرد . با توجه به اینکه روشهای ریاضی از روشهای کاوشی کاراتر و دقیق تر هستند لذا کانون بیشتر توجهات بر روی روشهای ریاضی مانند برنامه ریزی خطی ، مدل برنامه ریزی عدد صحیح ، مدل برنامه ریزی پویا و همچنین مدل ترکیبی برنامه ریزی خطی و عدد صحیح
می باشد .

اما با توجه به موارد گفته شده و اهمیت همزمان هر دو شاخص هزینه و زمان لزوم بکارگیری یک الگوریتم کارآتر کاملاً احساس می شود .

از سال ۱۹۶۰ تقلید از موجودات زنده برای استفاده در الگوریتم های قدرتمند جهت مسائل مشکل بهینه سازی مورد توجه قرار گرفت که تکنیکهای محاسبه تکاملی نام گرفتند. اصول بنیادی الگوریتم ژنتیک اولین بار توسط جان هالنددر سال ۱۹۷۵ در دانشگاه میشیگان ضمن درسی که باعنوان نظریه سیستم های تطبیقی ارائه می داد ابداع گردید. الگوریتم ژنتیک یکی از مهمترین الگوریتم های ابتکاری می باشد که از آن برای بهینه سازی جهت توابع تعریف شده روی دامنه محدود استفاده می شود. در این الگوریتم اطلاعات گذشته با توجه به موروثی بودن الگوریتم استخراج شده و در روند جستجو مورد استفاده قرار می گیرد. مفاهیم الگوریتم ژنتیک در سال ۱۹۸۹ توسط گلبرگ توسعه داده شد. در واقع الگوریتم ژنتیک (GA[6]) تکنیک جستجویی در علم رایانه برای یافتن راه‌حل تقریبی برای بهینه‌سازی و مسائل جستجو است. الگوریتم ژنتیک نوع خاصی از الگوریتم‌های تکامل است که از تکنیک‌های زیست‌شناسی فرگشتی مانند وراثت و جهش استفاده می‌کند. الگوریتم‌های ژنتیک از اصول انتخاب طبیعی داروین برای یافتن فرمول بهینه جهت پیش‌بینی یا تطبیق الگو استفاده می‌کنند. این الگوریتم‌ها اغلب گزینه خوبی برای تکنیک‌های پیش‌بینی بر مبنای تصادف هستند. مختصراً گفته می‌شود که الگوریتم ژنتیک یک تکنیک برنامه‌نویسی است که از تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده می‌کند. مسأله‌ای که باید حل شود ورودی است و راه‌حل‌ها طبق یک الگو کد گذاری می‌شوند که تابع fitness نام دارد هر راه حل کاندید را ارزیابی می‌کند که اکثر آنها به صورت تصادفی انتخاب می‌شوند.

در الگوریتم ژنتیک، یک کروموزوم که گاهی genome نیز نامیده می‌شود مجموعه‌ای از پارامترهاست به طوری که یک راه حل پیشنهادی را برای مساله‌ای که الگوریتم ژنتیک سعی در حل آن دارد، تعریف می‌نماید.

روند استفاده از الگوریتم‌های ژنتیک به صورت زیر می‌باشد:

الف) معرفی جواب‌های مسئله به عنوان کروموزوم

ب) معرفی تابع فیت نس

ج) جمع‌آوری اولین جمعیت

د) معرفی عملگرهای انتخاب

ه) معرفی عملگرهای تولید مثل

در الگوریتم‌های ژنتیک ابتدا به طور تصادفی یا الگوریتمیک، چندین جواب برای مسئله تولید می‌کنیم. این مجموعه جواب را جمعیت اولیه می‌نامیم. هر جواب را یک کروموزوم می‌نامیم. سپس با استفاده از عملگرهای الگوریتم ژنتیک پس از انتخاب کروموزوم‌های بهتر، کروموزوم‌ها را باهم ترکیب کرده و جهشی در آنها ایجاد می‌کنیم. در نهایت نیز جمعیت فعلی را با جمعیت جدیدی که از ترکیب و جهش در کروموزوم‌ها حاصل می‌شود، ترکیب می‌کنیم.

ک راه‌حل برای مسئله مورد نظر، با یک لیست از پارامترها نشان داده می‌شود که به آنها کروموزوم یا ژنوم می‌گویند. کروموزوم‌ها عموماً به صورت یک رشته ساده از داده‌ها نمایش داده می‌شوند، البته انواع ساختمان داده‌های دیگر هم می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. در ابتدا چندین مشخصه به صورت تصادفی برای ایجاد نسل اول تولید می‌شوند. در طول هر نسل، هر مشخصه ارزیابی می‌شود وارزش تناسب (fitness) توسط تابع تناسب اندازه‌گیری می‌شود.

گام بعدی ایجاد دومین نسل از جامعه است که بر پایه فرایندهای انتخاب، تولید از روی مشخصه‌های انتخاب شده با عملگرهای ژنتیکی است: اتصال کروموزوم‌ها به سر یکدیگر و تغییر.

برای هر فرد، یک جفت والد انتخاب می‌شود. انتخاب‌ها به گونه‌ای‌اند که مناسبترین عناصر انتخاب شوند تا حتی ضعیفترین عناصر هم شانس انتخاب داشته باشند تا از نزدیک شدن به جواب محلی جلوگیری شود. چندین الگوی انتخاب وجود دارد: چرخ منگنه‌دار(رولت)، انتخاب مسابقه‌ای (Tournament) ،… .

معمولاً الگوریتم‌های ژنتیک یک عدد احتمال اتصال دارد که بین ۰٫۶ و ۱ است که احتمال به وجود آمدن فرزند را نشان می‌دهد. ارگانیسم‌ها با این احتمال دوباره با هم ترکیب می‌شوند. اتصال ۲ کروموزوم فرزند ایجاد می‌کند، که به نسل بعدی اضافه می‌شوند. این کارها انجام می‌شوند تا این که کاندیدهای مناسبی برای جواب، در نسل بعدی پیدا شوند. مرحله بعدی تغییر دادن فرزندان جدید است. الگوریتم‌های ژنتیک یک احتمال تغییر کوچک و ثابت دارند که معمولاً درجه‌ای در حدود ۰٫۰۱ یا کمتر دارد. بر اساس این احتمال، کروموزوم‌های فرزند به طور تصادفی تغییر می‌کنند یا جهش می‌یابند، مخصوصاً با جهش بیت‌ها در کروموزوم ساختمان داده‌مان.

این فرایند باعث به وجود آمدن نسل جدیدی از کروموزوم‌هایی می‌شود، که با نسل قبلی متفاوت است. کل فرایند برای نسل بعدی هم تکرار می‌شود، جفت‌ها برای ترکیب انتخاب می‌شوند، جمعیت نسل سوم به وجود می‌آیند و … این فرایند تکرار می‌شود تا این که به آخرین مرحله برسیم.

شرایط خاتمه الگوریتم‌های ژنتیک عبارتند از:

  • به تعداد ثابتی از نسل‌ها برسیم.
  • بودجه اختصاص داده‌شده تمام شود (زمان محاسبه/پول).
  • یک فرد (فرزند تولید شده) پیدا شود که مینیمم (کمترین) ملاک را برآورده کند.
  • بیشترین درجه برازش فرزندان حاصل شود یا دیگر نتایج بهتری حاصل نشود.
  • بازرسی دستی.
  • ترکیبهای بالا.