Supply chain management for the process industry

This thesis investigates some important problems in the supply chain management (SCM) for the process industry to fill the gap in the literature work, covering production planning and scheduling, production, distribution planning under uncertainty, multiobjective supply chain optimisation and water resources management in the water supply chain planning. To solve these problems, models and solution approaches are developed using mathematical programming, especially mixed-integer linear programming (MILP), techniques. First, the medium-term planning of continuous multiproduct plants with sequence-dependent changeovers is addressed. An MILP model is developed using Travelling Salesman Problem (TSP) classic formulation. A rolling horizon approach is also proposed for large instances. Compared with several literature models, the proposed models and approaches show significant computational advantage. Then, the short-term scheduling of batch multiproduct plants is considered. TSP-based formulation is adapted to model the sequence-dependent changeovers between product groups. An edible-oil deodoriser case study is investigated. Later, the proposed TSP-based formulation is incorporated into the supply chain planning with sequence-dependent changeovers and demand elasticity of price. Model predictive control (MPC) is applied to the production, distribution and inventory planning of supply chains under demand uncertainty. A multiobjective optimisation problem for the production, distribution and capacity planning of a global supply chain of agrochemicals is also addressed, considering cost, responsiveness and customer service level as objectives simultaneously. Both ε- constraint method and lexicographic minimax method are used to find the Pareto-optimal solutions Finally, the integrated water resources management in the water supply chain management is addressed, considering desalinated water, wastewater and reclaimed water, simultaneously. The optimal production, distribution and storage systems are determined by the proposed MILP model. Real cases of two Greek islands are studied

Modelos lineales mixtos para la programación de la producción con una sola etapa: estado del arte

En este documento se presenta una revisión bibliográfica y una posterior taxonomía para modelos de programación lineal entera mixta (PLEM) en planificación de la producción. En concreto, se analizan modelos de una sola etapa por su interés en diversos tipos de procesos productivos. Se han estudiado un total de 30 modelos que se clasifican en cuanto a los objetivos perseguidos, a su formulación, a su representación y, además, según qué características y restricciones han sido tenidas en cuenta. Como resultado, estos modelos se presentan de forma clara y concisa dando un marco de trabajo para futuros desarrollos

Simultaneous lotsizing and scheduling - extensions and solution approaches

The present thesis focuses on simultaneous lotsizing and scheduling. A comprehensive review of the literature is presented in which the historical development of the subject and the current research gaps are, based on a classification scheme, described. Additionally, a review focusing on so-called secondary resources (e.g., setup operators or raw materials), which are considered alongside the primary production resource, is provided. The insights on different types of secondary resources help to develop a new model formulation generalizing and extending the currently used approaches, which are specific to certain settings. Some illustrative examples demonstrate the functional principle and flexibility of this new formulation which can thus be used in a wide range of applications. Finally, a new heuristic to solve large-scaled simultaneous lotsizing and scheduling problems is presented. The heuristic creates a modified multi-line master problem by aggregating products into groups. The resulting problem is less complex and its solution can be used to define single-line sub problems. These sub problems are solved by heuristics present in the literature and the results are then combined to form a solution to the original problem. Numerical tests show the applicability of the aforementioned approach to solve problems of practical relevance.Die vorliegende Ausarbeitung betrachtet das Thema der simultanen Losgrößen- und Reihenfolgeplanung tiefergehend. Ein ausführlicher Literaturüberblick zeigt unter Zuhilfenahme eines Klassifizierungsschemas den Entwicklungsverlauf und aktuelle Forschungslücken in diesem Bereich auf. Weiterhin wird ein auf zusätzliche Ressourcen (sogenannte secondary resources) fokussierter Literaturüberblick erstellt. Diese Ressourcen (z.B. Personal zur Umrüstung oder Rohmaterial) werden zusätzlich zu der primären Produktionsressource benötigt. Die Erkenntnisse zu den verschiedenen Typen von zusätzlichen Ressourcen werden verwendet, um ein generelles Modell zu entwickeln, welches die bisherigen, auf bestimmte Anwendungsfälle spezialisierten, Formulierungen abbildet und erweitert. Testläufe mit Beispielszenarien demonstrieren die Funktionalität und die Flexibilität der neuen Modellformulierung welche für einen Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet werden kann. Abschließend wird eine neue Heuristik zum Lösen von simultanen Losgrößen- und Reihenfolgeplanungsproblemen praxisrelevanter Größen vorgestellt. Innerhalb der Heuristik wird durch Produktaggregation ein modifiziertes Mehrlinien-Masterproblem generiert. Das resultierende Problem ist weniger komplex und die dafür gefundene Lösung kann zum Erstellen von Einlinien-Teilproblemen verwendet werden. Diese Teilprobleme werden mit aus der Literatur bekannten Heuristiken gelöst. Die Ergebnisse werden zu einer Lösung für das ursprüngliche Problem zusammengefasst. Numerische Tests belegen die Tauglichkeit des Verfahrens zum Lösen von praxisrelevanten Problemen

MRP IV: Planificación de requerimientos de materiales cuarta generación. Integración de la planificación de la producción y del transporte de aprovisionamiento

Tesis por compendioEl sistema de planificación de requerimientos de materiales o MRP (Material Requirement Planning), desarrollado por Orlicky en 1975, sigue siendo en nuestros días y, a pesar de sus deficiencias identificadas, el sistema de planificación de la producción más utilizado por las empresas industriales. Las evoluciones del MRP se vieron reflejadas en el sistema MRPII (Manufacturing Resource Planning), que considera restricciones de capacidad productiva, MRPIII (Money Resource Planning), que introduce la función de finanzas; y la evolución comercial del mismo en el ERP (Enterprise Resource Planning), que incorpora modularmente todas las funciones de la empresa en un único sistema de decisión, cuyo núcleo central es el MRP. Los desarrollos posteriores de los sistemas ERP han incorporado las nuevas tecnologías de la información y comunicaciones. Asimismo, éstos se han adaptado al contexto económico actual caracterizado por la globalización de los negocios y la deslocalización de los proveedores desarrollando otras funciones como la gestión de la cadena de suministro o del transporte, entre otros. Por otro lado, existen muchos trabajos en la literatura académica que han intentado resolver algunas de las debilidades del MRP tales como la optimización de los resultados, la consideración de la incertidumbre en determinados parámetros, el inflado de los tiempos de entrega, etc. Sin embargo, tanto en el ámbito comercial como en el científico, el MRP y sus variantes se centran en el requerimiento de los materiales y en la planificación de las capacidades de producción, lo que es su desventaja principal en aquellas cadenas de suministro donde existe una gran deslocalización de los proveedores de materias primas y componentes. En estos entornos, la planificación del transporte adquiere un protagonismo fundamental, puesto que los elevados costes y las restricciones logísticas suelen hacer subóptimos e incluso infactibles los planes de producción propuestos, siendo la re-planificación manual una práctica habitual en las empresas. Esta tesis doctoral propone un modelo denominado MRPIV, que considera de forma integrada las decisiones de la planificación de materiales, capacidades de recursos de producción y el transporte, con las restricciones propias de este último, tales como diferentes modos de recogida (milk-run, camión completo, rutas) en la cadena de suministro con el objetivo de evitar la suboptimización de estos planes que en la actualidad se generan usualmente de forma secuencial e independiente. El modelo propuesto se ha validado en una cadena de suministro del sector del automóvil confirmando la reducción de costes totales y una planificación más eficiente del transporte de los camiones necesarios para efectuar el aprovisionamiento.Díaz-Madroñero Boluda, FM. (2015). MRP IV: Planificación de requerimientos de materiales cuarta generación. Integración de la planificación de la producción y del transporte de aprovisionamiento [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48524TESISCompendi