Opracował: dr inż. Michał Krzemiński

WYBÓR STRATEGII DOSTAW I MAGAZYNOWANIA MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH Z ZASTOSOWANIEM ALGORYTMÓW GENETYCZNYCH Opracował: dr inż. Michał Krzemiński

Określanie kosztów zapasów w budownictwie Koszty zapasów w ujęciu analizy logistycznej dzieli się na następujące podgrupy: • koszty tworzenia zapasów, • koszty utrzymania zapasów, • koszty dostaw, • koszty wyczerpania zapasów.

Koszty tworzenia zapasów • Koszty utrzymania działów zakupów. Koszty te są kosztami względnie stałymi. • Koszty zakupów, kształtujące się wprost proporcjonalnie do wielkości zakupów

Koszty utrzymania zapasów • koszty kapitałowe • koszty magazynowania - koszty utrzymania tych zapasów w magazynie i koszty związane z przepływem zapasów, • koszty obsługi zapasów - ubezpieczenie oraz podatki od wartości utrzymywanych zapasów, • koszty ryzyka – niezależna utrata wartości • Koszty starzenia się i psucia zapasów

Koszty dostaw • Koszty zamawiania powstające w wyniku zamawiania u dostawców zewnętrznych. • Koszty przestawiania produkcji, występujące najczęściej w wyniku modyfikacji linii produkcyjnej przedsiębiorstwa.

Koszty wyczerpania zapasów • Jest to ważny element kosztów zapasów ponieważ nieraz zdarza się tak że chcąc maksymalnie minimalizować straty związane z nadmiernym magazynowaniem materiału jesteśmy zmuszeni ponieść stratę związaną wystąpieniem braku materiału. Koszty te mogą być bardzo wysokie ponieważ powodowane mogą być zatrzymanie procesu inwestycyjnego, a to z kolei w przypadku budownictwa w którym nieraz występują wysokie kary umowne może być bardzo niebezpieczne dla efektywności finansowej przedsięwzięcia

Wyznaczenie kosztów zapasów gdzie: • Wd - wielkość dostaw, • Pm - wielkość powierzchni magazynowej, w tym przypadku w ujęciu przedziałowym (na przykład 100 m2, 200m2, 300m2, …, itd.) • Im - ilość magazynowanego materiału, • Ktz - jednostkowy koszt tworzenia zapasów, • Kuz - koszty utrzymania zapasów, • Kmioz - jednostkowy koszt magazynowania i obsługi zapasów.

Algorytmy genetyczne – wprowadzenie • Klasyczny algorytm genetyczny • Modyfikacje klasycznego algorytmu genetycznego

Klasyczny algorytm genetyczny • Johna Henrego Hollanda profesora psychologii, inżynierii elektrycznej oraz nauk komputerowych z Uniwersytetu w Michigan • „Adaptation in Natural and Artificial Systems” która została wydana w 1975 roku. • Inspiracją do opracowania algorytmów genetycznych była chęć naśladowania procesów zachodzących w środowisku naturalnym.

Klasyczny algorytm genetyczny W algorytmach genetycznych wykorzystywane są mechanizmy ewolucji naturalnej takie jak: • selekcja, • przetrwanie osobników najlepiej przystosowanych, • reprodukcja.

Klasyczny algorytm genetyczny Definicje pojęć występujących najczęściej: • Populacja - to zbiór osobników o określonej liczebności. • Osobnik - w algorytmach genetycznych jest to zbiór parametrów zadania zakodowany pod postacią chromosomu. Parametry te to rozwiązania zwane także punktami przestrzeni poszukiwań. • Chromosom - jest to uporządkowany ciąg genów. • Gen - jest to pojedynczy element genotypu a w szczególności chromosomu.

Klasyczny algorytm genetyczny Definicje pojęć występujących najczęściej: • Genotyp - jest to zespół chromosomów danego osobnika. Wynika z tego że osobnikami danej populacji mogą być genotypy, bądź pojedyncze chromosomy. • Fenotyp - jest odkodowany genotyp, czyli zbiór parametrów odpowiadających danemu genotypowi. • Allel - jest wartością danego genu, • Locus - określa pozycję danego genu w chromosomie.

Klasyczny algorytm genetyczny

Modyfikacje klasycznego algorytmu genetycznego • Metody selekcji chromosomów – turniejowa i rankingowa, • Szczególne metody reprodukcji – elitarna i częściowa wymiana populacji, • Kodowanie – binarne, logarytmiczne i zmiennoprzecinkowe, • Rodzaje krzyżowań, • Rodzaje mutacji, • Inwersja – zmiana wewnątrz chromosomu, • Skalowanie funkcji przystosowania

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych - CD Wprowadzenie harmonogramu zużycia materiału:

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych - CD Inicjacja – wybór początkowej populacji chromosomów, rozumianych jako warianty harmonogramów dostaw:

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych - CD Ocena przystosowania chromosomów w populacji:

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych - CD Selekcja chromosomów – funkcja rankingowa (pętla do y = 1):

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych - CD Selekcja chromosomów – funkcja rankingowa

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych Zastosowanie operatorów genetycznych: • Krzyżowanie wielopunktowe zależne od długości chromosomów, próg 0,75, • Mutacja chromosomu na poziomie 0,10, mutacja poszczególnych genów na poziomie 0,05. • Podane wielkości zostały przyjęte na podstawie literatury i badań.

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych • Utworzenie nowej populacji, • Warunek zatrzymania: całkowita zbieżność lub określona z góry liczba przejść pętli, • Wybór najlepszego chromosomu który odpowiada optymalnej strategii dostaw.

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych Model probabilistyczny uzyskany został poprzez wprowadzenie do modelu deterministycznego elementów zapasu buforowego przy wyznaczaniu ilości magazynowanego materiału

Deterministyczny model sterowania zapasami z zastosowaniem algorytmów genetycznych W przypadku wystąpienia ujemnej wartości dostawy di < 0, należy wartość dostawy wyzerować di = 0 oraz przyporządkować jej obliczoną ujemną wielkość w wartości bezwzględnej jako wartość zapasu buforowego dla następnego przedziału zn = IdiI

Program komputerowy AGSDiMMB • Program komputerowy „Algorytm Genetyczny Sterowania Dostawami i Magazynowaniem Materiałów Budowlanych” ( AGSDiMMB ) został napisany w obiektowym języku programowania Java

Przykłady

Przykłady - CD

Przykład dla stali zbrojeniowej Obiekt został zaprojektowany jako konstrukcja szkieletowa. Słupy w większości zostały wykonane jako kwadratowe, podciągi zostały zaprojektowane w płytach stropowych. W budynku znajduje się żelbetowa prefabrykowana obudowa klatki schodowej i szybów windowych. Początek budowy został zaplanowany w listopadzie 2008 roku natomiast budowa została zakończona w czerwcu 2009 roku. Łączny czas prowadzenia robót wynosił więc powyżej 190 dni. Harmonogram został wprowadzony do pliku typu „*.txt”

Przykład dla stali zbrojeniowej

Opracował: dr inż. Michał Krzemiński