Trong quá trình sản xuất và dịch vụ, ta cần tiến hành nhiều công việc khác nhau,những công việc này cần được sắp xếp thành một lịch trình chặt chẽ và khoa học, nhất là khi có nhiều công việc chồng chéo trong những thời kỳ cao điểm. một trong những cách thức thực hiện là xây dựng một kế hoạch sản xuất hợp lý nhằm giảm thiểu thời gian sản xuất nhưng vẫn đảm bảo công suất hoạt động trên các dây chuyền, một trong nhữngphương pháp để thực hiện việc này là “ áp dụng quy hoạch tuyến tính để xây dựng lịch trình sản xuất” .
Trang 1Trang 0
MỤC LỤC
Chương 1 GIỚI THIỆU 4
1.1 Đặt vấn đề 4
1.2 Mục tiêu đề tài 4
1.3 Phương pháp thực hiện 5
1.4 Sản phẩm đề tài 5
1.5 Hạn chế 6
1.6 Bố cục 6
Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 7
2.1 Quy hoạch tuyến tính 7
2.2 Lingo 9
2.3 Điều độ sản xuất 10
2.4 Lập lịch trình sản xuất .15
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN .16
3.1 Phương pháp luận tổng quát 16
3.2 Phương pháp cụ thể 17
3.3 Mô hình hóa LINGO 21
3.4 Phần mềm LINGO và kiểm tra 24
Chương 4 THU THẬP SỐ LIỆU VÀ GIẢI PHÁP ĐIỀU ĐỘ TẠI CÔNG TY 26
4.1 Công tác lập kế hoạch và điều độ sản xuất tại côngty 26
4.2 Thu thập số liệu và phân tích số liệu 29
4.3.Tiến trình điều độ 37
CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG MÔ HÌNH LINGO 49
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA QUẢN LÝ CÔNG NGHIỆP
BÁO CÁO THỰC TẬP VẬN TRÙ HỌC
ÁP DỤNG QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
XÂY DỰNG LỊCH TRÌNH SẢN XUẤT
Thành Phố Cần Thơ, tháng 6 năm 2015
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:
TH.S NGUYỄN VĂN THÀNH
SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRƯƠNG THÀNH TÂM MSSV: 1350387
Trang 2Trang 1
5.1 Khai báo tập hợp 49
5.2 Hàm mục tiêu 49
5.3 Các ràng buộc 49
5.4 Kết quả 50
Chương 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60
6.1 Kết luận 60
6.2 Kiến nghị 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
Trang 3DANH SÁCH HÌNH
Hình 1 Mô hình Phương pháp luận tổng quát 16
Hình 2 Mô hình phương pháp xác định vấn đề 17
Hình 3 Mô hình phương pháp Quy hoạch tuyến tính 18
Hình 4 Mô hình phương pháp Lingo 19
Hình 5 Mô hình kiểm nghiệm 20
Trang 4Trang 3
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, nghành bao bì tăng trưởng từ 15 - 20%/năm, bao bì Việt Nam đã đáp ứng được phần lớn yêu cầu của các công ty đa quốc gia cũng như các doanh nghiệp lớn của Việt Nam, bao bì Việt Nam đã vươn xa, có mặt nhiều nơi trên thế giới Về mặt nào đó có thể nói bao bì Việt Nam đã hội nhập khá tốt vào nền kinh tế toàn cầu
Tuy nhiên nghành bao bì phải đối đầu với những thách thức lớn về công nghệ đó
là bao bì phải mỏng nhẹ, an toàn hơn cho môi trường, năng suất đóng gói cao, in ấn đẹp hơn Trong khi đó, nguyên vật liệu ngày càng khan hiếm, yêu cầu của khách hàng đối với sản phẩm ngày càng khắc khe và đòi hỏi cao hơn, những thách thức khác như giá cả nguyên vật liệu ngày càng tăng lên, các rào cản kỹ thuật khắc khe, cũng như những giải pháp cạnh tranh của chính các doanh nghiệp bao bì làm tăng chi phí Việc đặt xu hướng cắt giảm chi phí lên hàng đầu là một sự không thể trốn tránh đối với tất cả các doanh nghiệp bao bì Ngày nay chúng ta muốn giữ được hoạt động sản xuất kinh doanh của mình thì phải liên tục nâng cao chất lượng hiệu quả trong sản xuất và dịch vụ, phải tìm ra các biện pháp nhằm phục vụ tốt nhất, mang lại nhiều lợi ích cao nhất cho khách hàng
Trong quá trình sản xuất và dịch vụ, ta cần tiến hành nhiều công việc khác nhau, những công việc này cần được sắp xếp thành một lịch trình chặt chẽ và khoa học, nhất là khi có nhiều công việc chồng chéo trong những thời kỳ cao điểm một trong những cách thức thực hiện là xây dựng một kế hoạch sản xuất hợp lý nhằm giảm thiểu thời gian sản xuất nhưng vẫn đảm bảo công suất hoạt động trên các dây chuyền, một trong những phương pháp để thực hiện việc này là “ áp dụng quy hoạch tuyến tính để xây dựng lịch trình sản xuất”
1.2 Mục tiêu đề tài
1.2.1 Mục tiêu chung:
Tối thiểu thời gian sản xuất để cực tiểu các đơn hàng bị chậm trễ
Trang 51.2.2 Mục tiêu cụ thể:
- Đạt được mức tăng trưởng sản lượng 15% cuối năm 2015
- Tối thiểu các đơn hàng bị trể
- Xây dựng hệ thống điều độ sản xuất hiệu quả nhằm rút ngắn thời gian giao hàng, cực tiểu số đơn hàng bị trễ
- Nâng cao hiệu quả quản lý của các bộ phận chức năng trong hệ thống
- Xác định được thứ tự ưu tiên của từng đơn hàng và đo lường tầm quan trọng của
nó nhằm sắp xếp thứ tự các đơn hàng cần sản xuất ở từng máy, từng bộ phận sản xuất
- Lập danh sách các công việc cần giải quyết ở từng máy, từng bộ phận sản xuất, giúp cho bộ phận giám sát biết được đơn hàng được thực hiện ở đâu, khi nào, ưu tiên ra sao, lúc nào cần hoàn thành
- Kiểm soát đầu vào, ra ở các bộ phận sản xuất, phát triển thông tin về cách thức lưu chuyển giữa các bộ phận sản xuất
- Đo lường hiệu quả, mức độ sử dụng máy móc ở từng bộ phận sản xuất và sức sản xuất của các công nhân để thiết lập mô hình mang tính thực tế hơn
Trang 6- Hạn chế về nguồn nhân lực và chi phí thực hiện
- không tính toán được thời gian hư hỏng, ngừng máy đột ngột do các nguyên nhân khách quan
- Năng suất làm việc của các công nhân vận hành trên các dây chuyền có thể không điều nhau dẫn đến số lượng sản phẩm đầu ra không đồng điều, không đảm bảo được đơn hàng cần giao
- Chưa tính toán được hết các rủi ro trong quá trình sản xuất làm cản trở việc thực hiện đơn hàng đúng thời gian
- Việc điều độ không đề cập đến những biến động về nhân sự trong xưởng
- Do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm thực tế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, sai lầm mang tính chủ quan
1.6 Bố cục dự kiến
Chương 1 Giới thiệu
Chương 2 Lược khảo tài liệu
Chương 3 Phương pháp luận
Chương 4 Thu thập và phân tích số liệu
Chương 5 Xây dựng mô hình Lingo để tìm lời giải tối ưu
Chương 6 Kết luận, kiến nghị
Trang 7CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
2.1.1 Tổng quan Quy Hoạch Tuyến Tính
Quy Hoạch Tuyến Tính bắt nguồn từ những nghiên cứu của nhà toán học Nga nổi tiếng, viện sỹ Kantorovich L.V được nêu trong một loạt công trình về bài toán kế hoạch hóa sản xuất, công bố năm 1938 Năm 1947, nhà toán học Mỹ Dantzig đã nghiên cứu và
đề xuất phương pháp đơn hình ( Simplex Method) để giải bài toán Quy Hoạch Tuyến Tính Năm 1952 phương pháp đơn hình đã được chạy trên máy tính điện tử ở Mỹ
Trong toán học, Quy hoạch tuyến tính ( linear programming – LP) là bài toán tối ưu hóa, trong đó hàm mục tiêu và các ràng buộc điều là hàm tuyến tính
Quy hoạch tuyến tính có một vị trí quan trọng trong tối ưu hóa, vì: thứ nhất là mô hình tuyến tính đơn giản, dễ áp dụng, thứ hai là nhiều bài toán quy hoạch nguyên và quy hoạch phi tuyến có thể xấp xỉ với độ chính xác cao bởi một dãy các bài toán quy hoạch tuyến tính
2.1.2 Bài toán quy hoạch tuyến tính
2.1.2.1 Bài toán tổng quát
Vấn đề chung của QHTT là tìm ra vector x’ = ( x1, x2, x3, ,xj, xn) sao cho hàm mục tiêu là lớn nhất:
Z = ∑nj=1cjxj, (I) Với các ràng buộc cơ bản như sau:
Xj ≥ 0, với j = 1, 2, ,n
{
∑n aijxj = bi( i ⋲ I1)j=1
∑n aijxj ≤ bi( i ⋲ I2)j=1
∑n aijxj ≥ bi( i ⋲ I3)j=1
(II)
Trang 8(I) Hàm mục tiêu : là tổ hợp tuyến tính cùa các biến số, biểu thị một đại lượng nào đó
mà ta cần phải quan tâm của bài toán
(II) Các ràng buộc của bài toán: là các phương trình tuyến tính n biến số, sinh ra từ
điều kiện của bài toán
(III) Các hạn chế về dấu của các biến số: tùy thuộc vào yêu cầu bài toán đối với các
ràng buộc
2.1.2.2 Bài toán quy hoạch tuyến tính chính tắc:
Là bài toán quy hoạch tuyến tính mà trong đó các ràng buộc chỉ có dấu = và các biến số đều không âm
Min/max Z = ∑nj=1cjxj (I) {∑n aijxj = bi ( i = 1,2, … , m) (II)j=1
xj ≥ 0 ( j = 1,2, … , n) ( III) (m ≤ n)
Min/max Z(x) = cTx (I) {Ax = b (II)
x ≥ 0 (III) rang (A) =m Người ta có thể biến đổi bài toán quy hoạch tuyến tính dạng tổng quát thành bài toán quy hoạch tuyến tính dạng chính tắc nhờ các quy tắc sau đây :
- Nếu gặp ràng buộc i có dạng ≤ thì người ta cộng thêm vào vế trái của ràng buộc một biến phụ xn+i ≥ 0 để được dấu =
- Nếu gặp ràng buộc i có dạng ≥ thì người ta trừ vào vế trái của ràng buộc một biến phụ xn+i ≥ 0 để được dấu =
Các biến phụ chỉ là những đại lượng giúp ta biến các ràng buộc dạng bất đẳng thức thành đẳng thức, nó phải không ảnh hưởng gì đến hàm mục tiêu nên không xuất hiện trong hàm mục tiêu
- Nếu biến xj ≤ 0 thì ta đặt xj = -x’j với x’j ≥ 0 rồi thay vào bài toán
Trang 9- Nếu biến xj là tuỳ ý thì ta đặt
xj = xj′ − xj′′ với xj′ và xj′′ ≥ 0 rồi thay vào bài toán
- Trong trường hợp trong số các ràng buộc có dòng mà vế phải của dòng đó là giá trị âm thì đổi dấu cả hai vế để được vế phải là một giá trị không âm
Dựa vào các phép biến đổi trên mà người ta có thể nói rằng b ài toán quy hoạch tuyến tính chính tắc là bài toán quy hoạch tuyến tính mà trong đó các ràng buộc chỉ có dấu = ,
vế phải và các biến số đều không âm
2.1.3 Ứng dụng của Quy Hoạch Tuyến Tính
- Lập lịch trình sản xuất tối ưu thời gian, nguồn lực
- Điều độ hoạt động trong các dây chuyền
- Ứng dụng vào nghành luyện kim: sự lựa chọn liệu lò để luyện gang ( bài toán hoàn nguyên hợp kim), lựa chọn liệu lò để luyện thép hợp kim
- Ứng dụng vào nghành hóa thực phẩm: bài toán xác định khẩu phần thức ăn cần thiết
- Ứng dụng vào nghành năng lượng: bài toán cần bằng năng lượng và bài toán quy hoạch nguồn điện
- Ứng dụng vào nghành công nghiệp dầu mỏ: bài toán lựa chọn lưu lượng dầu khai thác ở các giếng trong mỏ, bài toán chế biến dầu mỏ để sản xuất dầu sản phẩm ( hàng hóa)
- Ứng dụng vào nghành Nông nghiệp: bài toán kiện toàn cấu trúc hợp lý nghành chăn nuôi và bài toán xác định cơ cấu gieo trồng cây lương thực
2.2 LINGO
2.2.1 Định nghĩa
- LINGO là phần mềm được sử dụng để giải bài toán tối ưu hóa cho các mô hình tuyến tính và phi tính
- LINGO giúp cho việc giải các bài toán này hiệu quả, dễ dàng và nhanh chóng
- LINGO được sử dụng trong nhiều lĩnh vực xây dựng, công nghiệp, kinh tế,… 2.2.2 Các hàm thông dụng trong Lingo
2.2.2.1 Hàm vòng lặp
Các cú pháp hàm vòng lặp:
Trang 10Trang 9
- @function( setname [ set_index_list) [ |conditional_qualifier]]
:expresstion_list);
Set_index_list: tên của SET
Condition: xác định điều kiện mà các thành viên của SET phải thỏa để các tác vụ được thực hiện
Expression_list: tác vụ mà ta muốn thực hiện
Các cú pháp thường sử dụng:
- @FOR : thường được sử dụng trong các ràng buộc
Đây là một đặc tính mạnh nhất của LINGO
- @MAX( setname [ ( set_index_list) [ |cond_qualifier]]: expression): tìm giá trị cực đại
- @MIN(setname [ ( set_index_list) [ |cond_qualifier]]: expression):
@GIN : điều kiện ràng buộc các biến nguyên
@BIN : điều kiện ràng buộc các biến 0,1
@FREE : giả thuyết các biến tự do (tập số thực)
@BND : Giới hạn các biến trong một phạm vi nào đó
- Cú pháp của hàm GIN, BIN và FREE v.v có thể đặt bất cứ vị trí nào trong chương trình:
- @GIN(variable_name);
2.2.2.3 Tập hợp trong LINGO
Các setname cơ bản:
Setname [/ member_list /] [:attribute_list];
- Setname: tên của tập hợp
- Member_list: tên của các thành viên trong tập hợp
- Attribute_list: các thuộc tính của tập hợp
2.3 ĐIỀU ĐỘ SẢN XUẤT
2.3.1 Định nghĩa
Điều độ sản xuất là phân bổ công suất có sẵn (thiết bị, lao động, nhà máy) cho việc sản xuất sản phẩm cần thiết Mục tiêu là sử dụng công xuất sẵn có hiệu quả và mang lại lợi ích cao nhất thực hiện một kế hoạch điều độ sản xuất là một quá trình tìm sự cân bằng giữa nhiều mục tiêu đối kháng khác
Trang 112.3.2 Tính chất của điều độ sản xuất trong doanh nghiệp
Điều độ sản xuất là toàn bộ các hoạt động xây dựng lịch trình sản xuất, điều phối, phân giao công việc cho từng người, từng nhóm người, từng máy và sắp xếp thứ tự các công việc ở từng nơi làm việc nhằm đảm bảo hoàn thành đúng tiến độ đã xác định trong lịch trình sản xuất trên cơ sở sử dụng có hiệu quả khả năng sản xuất hiện có của doanh nghiệp điều độ sản xuất phải giải quyết tổng hợp các mục tiêu trái ngược nhau như giảm thiếu thời gian chờ đợi của khách hàng, chi phí dự trữ, thời gian sản xuất, đồng thời với sử dụng có hiệu quả các nguồn lực hiện có của doanh nghiệp
2.3.3 Mục tiêu của điều độ sản xuất
- Xây dựng lịch trình sản xuất, gồm các công việc chủ yếu là xác định số lượng và khối lượng công việc, tổng thời gian phải hoàn thành tất cả các công việc, thời điểm bắt đầu và kết thúc của từng công việc, cũng như thứ tự thực hiện của các công việc
- Dự tính số lượng máy móc thiết bị, nguyên liệu và lao động cần thiết để hoàn thành khối lượng sản phẩm hoặc các công việc đã đưa ra trong lịch trình sản xuất
- Điều phối, phân giao công việc và thời gian phải hoàn thành trong những khoảng thời gian nhất định cho từng bộ phận, từng người từng máy
- Sắp xếp thứ tự các công việc trên máy tính và nơi làm việc nhầm giảm thiếu thời gian ngừng máy và chờ đợi trong quá trình chế biến sản phẩm
- Theo dõi, phát hiện những biến động ngoài dự kiến có nguy cơ dẫn đến không hoàn thành lịch trình sản xuất hoặc những hoạt động lãng phí làm tăng chi phí, đẩy giá thành sản phẩm lên cao, từ đó đề xuất những biện pháp điều chỉnh kịp thời
- Thời gian hoàn thành trung bình = tổng thời gian/ số lượng công việc
2.3.4 Đặc điểm của điều độ sản xuất
Khi tổ chức, triển khai điều độ sản xuất, cần tính tới các nhân tố khác nhau Một trong những nhân tố có tầm quan trọng hàng đầu là loại quá trình sản xuất cách thức bố trí sản xuất và dây chuyền công nghệ trong phân xưởng là nhân tố tác động lớn nhất, mạnh mẽ nhất chi phối công tác điều độ sản xuất
Trang 12- Thiết kế sản phẩm và quy trình công nghệ
- Hoạt động bảo dưỡng và sửa chữa
- Những vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng
- Tính tin cậy và đúng hạn của hệ thống cung ứng
- Chi phí và khả năng sản xuất của dây chuyền sản xuất
Trong hệ thống sản xuất gián đoạn, do đặc điểm sản xuất nhiều chủng loại, khối lượng sản xuất nhỏ, các công việc tại nơi làm việc thường xuyên thay đổi nên công tác điều độ
sẽ khó khăn và phức tạp hơn Nội dung chủ yếu của quá trình điều độ sản xuất này tập trung vào xây dựng, chỉ đạo thực hiện lịch trình sản xuất, phân giao công việc cho nơi làm việc, người lao động và máy Mỗi hoạt động này đòi hỏi phải cân nhắc tới những yếu tố riêng biệt mang tính đặc thù Chẳng hạn, khi xây dựng lịch trình sản xuất, cần chú ý tới những vấn đề như:
- Độ lớn của loạt sản xuất;
- Thời gian thực hiện từng công việc;
- Thứ tự của công việc;
- Phân bổ công việc giữa nơi làm việc
2.3.5 Các nguyên tắc ưu tiên khi điều độ
- Công việc đặt hàng trước làm trước ( first come first served – FCFS)
- Công việc phải hoàn thành trước làm trước ( Earliest due date – EDD)
- Công việc có thời gian thực hiện ngắn nhất làm trước ( Shortest Processing time – SPT)
Qua kinh nghiệm thực tế nhận thấy: