Strategisk optimering av transporter och lokalisering. Hur matematisk optimering kan användas för att lösa komplexa logistikproblem

Relevanta dokument
12.6 Heat equation, Wave equation

Tentamensinstruktioner

MICROECONOMICS Mid Sweden University, Sundsvall (Lecture 2) Peter Lohmander &

Logistik. Distributionssystem. Fö: Fysisk distribution. Kombinerade intermultimodala transporter. Direktleveranser. Flerterminalsystem

1(8) x ijt = antal mobiltelefoner av typ i=1,,m, Som produceras på produktionslina 1,, n, Under vecka t=1,,t.

Föreläsning 6: Transportproblem (TP)

Dagens program. Linjära ekvationssystem och matriser

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för Elektro- och Informationsteknik

Monteringsanvisning Nödutrymningsbeslag ASSA 179E

Tentamensinstruktioner

Solutions to exam in SF1811 Optimization, June 3, 2014

Isolda Purchase - EDI

Speciell användning av heltalsvariabler. Heltalsprogrammering. Antingen-eller-villkor: Exempel. Speciell användning av heltalsvariabler

1. Find an equation for the line λ which is orthogonal to the plane

Tentamensinstruktioner. När Du löser uppgifterna

Optimering. Optimering av transportproblem. Linköpings universitet SL. Campusveckan VT2013

Mönster. Ulf Cederling Växjö University Slide 1

Eulercykel. Kinesiska brevbärarproblemet. Kinesiska brevbärarproblemet: Metod. Kinesiska brevbärarproblemet: Modell. Definition. Definition.

Schenker Privpak AB Telefon VAT Nr. SE Schenker ABs ansvarsbestämmelser, identiska med Box 905 Faxnr Säte: Borås

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 15 August 2016, 8:00-12:00. English Version

Tentamen MMG610 Diskret Matematik, GU

1. Compute the following matrix: (2 p) 2. Compute the determinant of the following matrix: (2 p)

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

Second handbook of research on mathematics teaching and learning (NCTM)

Sara Skärhem Martin Jansson Dalarna Science Park

Pre-Test 1: M0030M - Linear Algebra.

Optimeringslära Kaj Holmberg

min c 1 x 1 + c 2 x 2 då x 1 + x 2 = 1, x 1 {0, 1}, x 2 {0, 1} plus andra bivillkor. Vi måste göra k st av n alternativ:

1. Find the 4-tuples (a, b, c, d) that solves the system of linear equations

Tentamensinstruktioner

Högskolan i Skövde (SK, JS) Svensk version Tentamen i matematik

Linjärprogramming. EG2205 Föreläsning 7, vårterminen 2015 Mikael Amelin

Vinsten (exklusive kostnaden för inköp av kemikalier) vid försäljning av 1 liter fönsterputs är 2 kr för F1 och 3 kr för F3.

Custom-made software solutions for increased transport quality and creation of cargo specific lashing protocols.

This exam consists of four problems. The maximum sum of points is 20. The marks 3, 4 and 5 require a minimum

Lösningar till tentan i SF1861 Optimeringslära, 3 Juni, 2016

Laboration 2: Spelteori

Tentamen i Matematik 3: M0031M.

Styrteknik : Programmering med IEC Styrteknik

Gradientbaserad Optimering,

Introduktion till att använda sig av GLPK

Problem som kan uppkomma vid registrering av ansökan

LÖNEN ETT EFFEKTIVT SÄTT FÖR ÖNSKAD PRESTATION - ENDA FÖRUTSÄTTNINGEN FÖR KONKURRENSKRAFT I EN GLOBAL VÄRLD!

1. Find for each real value of a, the dimension of and a basis for the subspace

COMPUTABILITY BERÄKNINGSBARHET. Källa: Goldschlager, Lister: Computer Science A Modern Introduction 2. upplaga 1988, Prentice Hall

SAMORDNAD PLANERING AV TIDTABELL, LOK OCH VAGNAR FÖR LKAB

VAD SKULLE DU HA VALT PDF

Hur man schemalägger järnvägsunderhåll optimalt

Kurskod: TAMS28 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TEN1 05 June 2017, 14:00-18:00. English Version

2. Find, for each real value of β, the dimension of and a basis for the subspace

Svensk presentation Anita Lennerstad 1

FORTA M315. Installation. 218 mm.

Kurskod: TAMS11 Provkod: TENB 28 August 2014, 08:00-12:00. English Version

Flöde i nätverk. Flöde i nätverk. Specialfall av minkostnadsflödesproblemet

Chapter 2: Random Variables

min c 1 x 1 + c 2 x 2 då x 1 + x 2 = 1, x 1 {0, 1}, x 2 {0, 1} plus andra bivillkor. Vi måste göra k st av n alternativ:

Vässa kraven och förbättra samarbetet med hjälp av Behaviour Driven Development Anna Fallqvist Eriksson

8 < x 1 + x 2 x 3 = 1, x 1 +2x 2 + x 4 = 0, x 1 +2x 3 + x 4 = 2. x 1 2x 12 1A är inverterbar, och bestäm i så fall dess invers.

Affärsmodellernas förändring inom handeln

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

N = {i}: noder (hörn) Graf: G = (N, B) Definitioner. Väg: Sekvens av angränsande bågar. Cykel: Väg som startar och slutar i samma nod.

Flöde i nätverk. Flöde i nätverk. Specialfall av minkostnadsflödesproblemet

Adress 15. August 2014

Vinsten (exklusive kostnaden för inköp av kemikalier) vid försäljning av 1 liter fönsterputs är 2 kr för F1 och 3 kr för F3.

TAOP88/TEN 1 OPTIMERING FÖR INGENJÖRER

Prevas översikt. Excellence in Technology for 25 Years

Flexitrain verkar på marknaden för transporttjänster inom segmentet lastbilar på järnväg. Strategin är att vara prisledande jämfört med

2(x + 1) x f(x) = 3. Find the area of the surface generated by rotating the curve. y = x 3, 0 x 1,

TAOP88/TEN 1 OPTIMERING FÖR INGENJÖRER

Laboration 2: Spelteori

Lösningar till tentan i SF1861 Optimeringslära, 1 juni 2017

Preschool Kindergarten

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 31 May 2016, 8:00-12:00. English Version

Träd. Sats. Grafer. Definition. En fullständig graf har en båge mellan varje par av noder. Definition

Vår anläggning Our venue

S 1 11, S 2 9 and S 1 + 2S 2 32 E S 1 11, S 2 9 and 33 S 1 + 2S 2 41 D S 1 11, S 2 9 and 42 S 1 + 2S 2 51 C 52 S 1 + 2S 2 60 B 61 S 1 + 2S 2 A

4. Olinjärt med Whats Best!

Tentamensinstruktioner. När Du löser uppgifterna

De optimeringsproblem som kommer att behandlas i denna kurs kan alla (i princip) skrivas. 1 2 xt Hx + c T x. minimera

och kallas ytintegral AREAN AV EN BUKTIG YTA

Grafisk teknik IMCDP IMCDP IMCDP. IMCDP(filter) Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

TAOP33/TEN 2 KOMBINATORISK OPTIMERING GRUNDKURS för D och C

Investeringsbedömning

Tentamensinstruktioner

Isometries of the plane

denna del en poäng. 1. (Dugga 1.1) och v = (a) Beräkna u (2u 2u v) om u = . (1p) och som är parallell

Rastercell. Digital Rastrering. AM & FM Raster. Rastercell. AM & FM Raster. Sasan Gooran (VT 2007) Rastrering. Rastercell. Konventionellt, AM

IBS BI & FS & OP. Bengt Jensfelt Product Manager, PD IBS Kunddag 29 November 2012

TAOP86/TEN 1 KOMBINATORISK OPTIMERING MED

Webbregistrering pa kurs och termin

TNSL05, Optimering, Modellering och Planering Gruppuppgift 3

Libers språklåda i engelska Grab n go lessons

Kursinformation. Matematiska metoder i nationalekonomi 730G77 Linnea Ingebrand

Införande av ruttplanering och slottider: ett medel att påverka kötider och uppstallning vid slakterier.

E: 9p D: 10p C: 14p B: 18p A: 22p

Lösningar till tentan i SF1861/51 Optimeringslära, 3 juni, 2015

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse I

Tentamen 1 i Matematik 1, HF1903 Torsdag 22 augusti Skrivtid: 14:00-18:00 Examinator: Armin Halilovic

Grafisk teknik IMCDP. Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

TAOP33/TEN 2 KOMBINATORISK OPTIMERING GRUNDKURS

Transkript:

Strategisk optimering av transporter och lokalisering Hur matematisk optimering kan användas för att lösa komplexa logistikproblem

Björn Samuelsson Teknologie Licentiat 1991 SSAB Hardtech 1995-98, distributionsutvecklare ABB Plast 1998-2000, marknadsutvecklare AGA/Linde Gas 2000-2012, senior logistikexpert LTU, 2013-, Undervisar, skriver doktorsavhandling (2015 Q4 )2

Vilket problem ska vi lösa? Hitta det mest kostnadseffektiva sättet att producera, lagra, transportera och distribuera produkter från källa till slutkund för olika produkter, med olika krav på kundservice

Ett exempel från verkligheten Produkt: Industriell och medicinsk gas i cylindrar Råvara: Luftseparationsanläggning (ASU) Fyllning av cylindrar: Fyllningsstation Transport och distribution: Till annan fyllningsstation, försäljningsställe eller kund

Complex real life set-up ASU CUSTOMER COMPETITOR Sales Partner Example Germany ASU: 22 Filling station: 16 Sales partners: 978 End customers: 50.000 Product groups: 130 FILLING STATION Possible combinations 102.232.732.160 Optimised real life set-up

Lösningsmetoder cost Manual Brute Force Heuristic rules Mathemathical Optimisation quality

Svårt så vi börjar med ett enklare problem

Problem Two different kind of propane cylinders are sold to customer: 15 kgs and 45 kgs The problem: The total weight per cylinder is 20 and 70 kg. The footprint is 0.1 and 0.15 sqm The 15 kgs cylinder can be loaded on top of each other The maximum weight that can be loaded is 6000 kg and maximum space is 14 sqm The revenue per sold cylinder is 90 (15 kgs) and 300 (45 kgs) We have confirmed orders for 10 45kgs and 40 15kgs cylinders All cylinders loaded on the truck will be sold Find the combination of cylinders that will maximise the total revenue

Problem definition We are looking to maximise total revenue based on: Number of 15 kgs cylinder Number of 45 kgs cylinder We have a number of given facts: Weight, footprint, revenue We have space and weight limitations, and confirmed orders per cylinder type

Example, graphic presentation Obvious we can t have less then 0 cylinders Weight limitations, max 6000 kg Only 45 kgs onboard => max 85.7 cyls Only 15 kgs onboard => max 300 cyls Space limitations, max 14 sqm Only 45 kgs onboard => max 93.3 cyls Only 15 kgs onboard => max 280 cyls Nbr of 45kgs Min number of 45 kgs = 10, min number of 15 kgs = 40

Example, solution Feasible region Solution must be inside feasible region We want to maximise revenue: Z= 300*45kgs+90*15kgs Set Z=9000 Set Z =18000 Find maximum value of Z Nbr of 45kgs Solution: 40 x 45kgs and 160 x 15kgs

Tillbaka till ursprungligt problem Vad vill vi optimera? Flödet av produkter från start till slutkund Vi har ett nätverk av möjliga noder (ASU, fyllningstationer, försäljningsplatser, kunder) med länkar däremellan Max eller min problem? Minimera kostnaden Vilka kostnader Transport- och distributionskostnader Produktion- och hanteringskostnader Fasta och rörliga kostnader

Optimera? Om vi nu vill minimera kostnaderna finns en lika uppenbar som felaktig lösning: Inget produceras, inget transporteras. Kostnad = 0 Vi måste införa restriktioner!

Restriktioner Kundernas behov måste tillfredsställas Måste finnas en balans i varje nod: allt som går ut från en plats måste antingen ha producerats där eller transporterats dit Produktion av en viss produkt får bara ske om kapacitet finns

Kostnader Vi måste sätta kostnader på transporter, distribution, produktion, hantering

Variabler Vi söker värden på dessa som ger oss optimalt slutresultat Antal enheter producerade var Antal enheter transporterade från/till Antal enheter distribuerade

Transport Transporter sker mellan Linde-platser Från A => B Kostnaden antages vara proportionell mot avståndet CT ij = kostnaden per km och enhet från i till j x ijk = beslutsvariabel, hur många enheter skickas från plats i till j Till vår totalkostnad får vi då termen x ijk CT ij

Distribution I detta fall sker distribution till slutkund på dynamiska rutter med flera stopp. Vidare gäller att en kund ska få alla produkter levererade från samma plats. För att beräkna kostnaden för distributionen måste vi ta hänsyn både till avståndet/tiden från levererande lager och förväntade avstånd/tid mellan kunder samt hur många stopp vi kan förvänta oss per rutt

Hur ska vi uppskatta distributionskostnaden? För att kunna uppskatta distributionskostnaden grupperar vi kunderna till kundkluster

För varje kombination av sådant kluster och levererande plats kan vi beräkna den förväntade kostnaden (per år) CD im = Distributionskostnad (per år) från plats i till kluster m y im = Beslutsvariabel, andel av efterfrågan i kluster m som levereras från plats i Till vår totalkostnad får vi då termen y im CD im NN En restriktion: ii=1 yy iiii = 1 (för alla kluster)

Produktion Produktion sker på olika platser, med olika kostnader. Produktionen får ej överstiga kapacitet Vi har en produktionskostnad per enhet CP ik = kostnad att producera en enhet av produkten k vid platsen i x iik = beslutsvariabel, hur mycket ska produceras av produkt k vid plats i Till vår totalkostnad får vi då termen x iik CP ik x iik T ik vad som tillverkas måste vara mindre än kapaciteten (T)

Om problemet innehåller frågan om platser ska finnas med eller inte, måste vi definiera den fasta kostnaden för platsen CF i = Fast kostnad om anläggning i används z i =Beslutsvariabel, ska plats i användas (0 eller 1) Till vår totalkostnad får vi då termen z i CF i x iik z i T ik modifierad kapacitetsrestriktion

Balanskrav För varje plats och produkt krävs att summan av vad som skickas till någon annan plats + vad som skickas till kunder måste vara lika med vad som kommer in från andra platser + vad som produceras på denna plats Balansrestriktion: NN NN MM xx iiiiii + xx jjjjjj xx iiiiii yy iiii DD mmmm = 0 jj=1 jj=1 mm=1

Vi kan nu sätta samman dessa kostnader och restriktioner i ett ekvationssystem: Vi ska minimera kostnaderna (produktion (fasta och rörliga), transport, distribution): NN MM NN NN KK NN KK NN yy iiii CCCC iiii + xx iiiiii CCCC iiii + xx iiiiii CCCC iiii zz ii CCCC ii ii=1 mm=1 ii=1 jj=1 kk=1 ii=1 kk=1 ii=1

Med hänsyn till restriktionerna Efterfrågan: NN yy iiii = 1 ii=1 (mm = 1,2, MM) Balans: NN NN MM xx iiiiii + xx jjjjjj xx iiiiii yy iiii DD mmmm = 0 jj=1 jj=1 mm=1 (ii = 1,2, NN, kk = 1,2, KK) Kapacitet: xx iiiiii TT iiii zz ii (ii = 1,2, NN, kk = 1,2, KK)

Problemet formulerat Återstår bara att lösa problemet Enkelt Hur??

Principles of Linear Programming (10,250) Z=25500 (40,160) Z=26400 Due to the fact that the restrictions and the objective function are linear combinations of the variables, the solution to the max/min problem is always in a corner The principal of linear programming (LP) is to search the corners for the optimal solution. Furthermore, due to the linear assumptions, if the objective function cannot be improved by moving from one corner to an adjacent one, the global optimum is found (74.3, 40) Z=25885 Nbr of 45kgs

Sammanfattning Om vi kan formulera problemet som en linjär kombination av våra beslutsvariabler (och tillåta oss att vissa är binära variabler) kan vi på ett mycket enkelt sätt lösa problemet Många problem i logistikvärlden passar in i detta Andra exempel: Ruttplanering Kapacitetsplanering Blandningsproblem

Om vi kan lösa ett problem exakt Gör det! Matematisk optimering (LP/MIP) är ett mycket effektivt verktyg för att lösa många komplexa problem inom logistikområdet