Integrating purchase and production planning : using local search in supply chain optimization

Door de sterke ontwikkeling van informatiesystemen zoals ERP, is er in de afgelopen jaren een steeds grotere interesse ontstaan voor planningsproblemen die voorkomen in supply chains. Door de invoering van ERP systemen komen alle data uit de supply chain beschikbaar op ´e´en lokatie. Hierdoor kunnen problemen die vroeger apart werden bekeken nu op een ge¨integreerde manier worden aangepakt. Het doel van supply chain scheduling is het realiseren van de voordelen die hierdoor mogelijk zijn. In dit proefschrift behandelen we een voorbeeld van een supply chain scheduling probleem, waarin we het aankoop- en het productieplan van een fabrikant op een ge¨integreerde manier bepalen. We kijken naar een fabrikant die producten maakt voor klanten. Deze producten moeten worden geleverd op een afgesproken tijdstip. Indien dit tijdstip niet gehaald wordt, moet de fabrikant een boete betalen. Deze boetes hangen lineair af van de hoeveelheid vertraging. Het productieproces van ieder product bestaat uit ´e´en of meer stappen. In het productieplan wordt het starttijdstip voor elke stap in het productieproces vastgelegd. Zo’n stap in het productieproces moet worden uitgevoerd op een vooraf bepaalde machine, die maar ´e´en opdracht tegelijkertijd kan uitvoeren. Deze capaciteitsbeperking is een van de voornaamste restricties waar we rekening mee moeten houden bij het bepalen van een productieplan. Een andere belangrijke restrictie is dat een stap in het productieproces pas kan worden uitgevoerd als alle benodigde materialen beschikbaar zijn. Deze materialen worden geleverd door verscheidene externe leveranciers of geproduceerd door de fabrikant zelf. In het aankoopplan worden de leveranciers, de levertijdstippen en de te leveren hoeveelheden van de te leveren materialen vastgelegd. Met alle leveranciers zijn prijzen, kortingen en andere voorwaarden overeengekomen. Bij het bepalen van een aankoopplan moet de fabrikant twee zaken tegen elkaar afwegen. Door veel materiaal tegelijkertijd te bestellen kan de fabrikant optimaal gebruik maken van de door de leverancier aangeboden kortingen en zo de totale aankoopprijs drukken. Aan de andere kant kunnen grote bestellingen tot grotere voorraadkosten leiden, omdat het materiaal (al dan niet verwerkt) langer dan noodzakelijk in het productieproces is. Het doel van de fabrikant is om een aankoop- en een productieplan te bepalen zodanig dat de som van de aankoopkosten, productiekosten en de boetes veroorzaakt door een te late levering zo laag mogelijk zijn. In dit proefschrift beschrijven we eerst algoritmes voor het oplossen van drie deelproblemen van dit supply chain scheduling probleem. Daarna beschrijven we een methode om al deze algoritmes te combineren tot een ge¨integreerde aanpak voor ons supply chain scheduling probleem. Bij de eerste twee deelproblemen gaan we ervan uit dat het aankoopplan gegeven is en dat dus alleen het productieplan bepaald moet worden. Het verschil tussen beide deelproblemen is dat in het eerste geval voor de geproduceerde of geleverde materialen al exact bepaald is waarvoor ze zullen worden gebruikt. In het tweede deelprobleem is dit niet het geval, waardoor we meer vrijheid hebben bij het bepalen van het productieplan. In het derde deelprobleem gaan we ervan uit dat het productieplan al vastligt en dat we alleen het aankoopplan nog moeten bepalen. In al onze algoritmes maken we gebruik van zogenaamde lokale zoektechnieken. Het basis idee van lokale zoektechnieken is dat we een gegeven oplossing kunnen verbeteren door kleine veranderingen aan te brengen. Door te beginnen bij een startoplossing en het herhaaldelijk aanbrengen van kleine veranderingen proberen we steeds betere oplossingen te vinden. Het is van belang om bij het ontwikkelen van een lokaal zoekalgoritme gebruik te maken van probleem-specifieke informatie. Om dit te realiseren gebruiken we in al onze algoritmes technieken uit de discrete optimalisering.