Rozvrhovanie a logistika


Základné údaje       Prednášky      Cvičenia      Spôsob hodnotenia        Literatúra


Základné údaje o predmete:

Rozsah: 2 h. prednáška a 2 h. cvičenie týždenne – zápočet a skúška (6 kreditov)
Určený pre: povinne voliteľný predmet pre 2. ročník bakalárskeho štúdia - LS, študijný program Hospodárska informatika a 3. ročník bakalárskeho štúdia – LS, študijný program Inteligentné systémy
Prerekvizity: žiadne
Prednášajúci: prof. Ing. Ján Paralič, PhD., e-mail: jan.paralic at tuke.sk
Cvičiaci: doc. Ing. Peter Butka, PhD. e-mail: peter.butka at tuke.sk

Anotácia: Po úspešnom absolvovaní tohto predmetu získajú študenti základné vedomosti a zručnosti potrebné pre formuláciu a riešenie rozhodovacích úloh výrobnej logistiky a rozvrhovania. Študenti sú zoznámení so základnými modelmi a technikami operačného výskumu používanými na riešenie logistických úloh ako napr. alokačné a distribučné úlohy, rozvrhovanie, optimalizácia skladových zásob, t.j. základy ekonomického riadenia. Študenti  vedia tvorivo aplikovať získané poznatky, využívať systémový prístup pri analýze úloh rozvrhovania a logistiky a pri ich riešení vhodne použiť vybrané softvérové nástroje.


Špecifické ciele vyučovacieho predmetu:
Špecifické ciele k jednotlivým témam učiva sú uvedené v poslednom stĺpci tabuľky Prednášky. Tieto špecifické ciele odrážajú nielen náplň prednášok (ide o špecifické ciele na úrovni zapamätania, resp. porozumenia), ale aj náplň cvičení (špecifické ciele na úrovni aplikácie až syntézy)

 


Prednášky

 

Náplň prednášky

Čas (hod)

Špecifické ciele

1.

Úvodná prednáška (prednaska01.pdf)

  • obsah a ciele predmetu, 
  • štruktúra činností výrobnej logistiky a základné triedy úloh ktoré rieši (schema1.pdf),
  • definície základných pojmov (výrobná logistika, operačný výskum), 
  • metódy: operačný výskum, miesto umelej inteligencie pri riešení logistických úloh. 

1

  • Vlastnými slovami definovať pojmy výrobná logistika, operačný výskum,
  • načrtnúť schému štruktúry činností výrobnej logistiky v podniku a opísať jej jednotlivé bloky, 
  • vymenovať jednotlivé typy úloh riešené v rámci logistiky,
  • vymenovať metódy používané na riešenie úloh logistiky, zhodnotiť ich význam pre jednotlivé typy úloh. 

2.

Základné metódy operačného výskumu (prednaska01.pdf)

  • úlohy lineárneho programovania, 
  • spôsoby riešenia týchto úloh - graficky (pr01.pdf), Simplexovým algoritmom, normovanie, 
  • ďalšie aspekty úloh lineárneho programovania,
  • úlohy celočíselného programovania (prednaska02.pdf)
  • metóda vetvenia a medzí (pr02.pdf). 

3

  • Definovať úlohy lineárneho (LP) a celočíselného (CP) programovania,
  • popísať grafickú metódu a Simplexov algoritmus,
  • formulovať základné typy logistických úloh ako úlohy lineárneho programovania a normovať ich,
  • aplikovať grafickú metódu na riešenie jednoduchých úloh LP, 
  • popísať metódu vetvenia a medzí a aplikovať ju na riešenie niektorých typických úloh CP.

3.

Úlohy s ohraničeniami (prednaska03.pdf) – dostupné vo forme videonahrávky prednášky a zadanej individuálnej úlohy RaL priestore MS Teams

  • hlavné aplikačné oblasti
  • základné definície (úlohy s ohraničeniami, domény, ohraničenia a ich typy)
  • grafická reprezentácia úloh s ohraničeniami (CSP) 
  • čo znamená riešiť CSP, ukážky jednoduchých úloh
  • riešenie CSP s konečnými doménami: redukčné algoritmy, prehľadávacie algoritmy, kombinované algoritmylogické programovanie ohraničení (CLP) - princípy a základné prístupy 
  • Jazyk ECLiPSe - ukážky spôsobu riešenia CSP (aj optimalizačných) v tomto jazyku

2

  • Definovať úlohy s ohraničeniami (CSP), typy premenných, typy  ohraničení, čo to znamená riešiť CSP a grafické znázornenie CSP,
  • popísať základné prístupy k riešeniu CSP nad konečnými doménami, 
  • vysvetliť fungovanie algoritmu hranovej konzistencie a algoritmus spätného prehľadávania na konkrétnom príklade,
  • charakterizovať základné princípy CLP, z ktorých technológií vychádza a aké základné prístupy v rámci CLP existujú
  • aplikovať CLP v rámci jazyka ECLiPSe na riešenie CSP aj jednoduchých optimalizačných (najmä logistických) úloh

4.

Alokačné problémy (prednaska04.pdfdostupné vo forme videonahrávky prednášky a zadanej individuálnej úlohy RaL priestore MS Teams

  • alokácia výrobného procesu do jedného miesta (pomerovo indexová metóda),
  • určenie optimálneho miesta pre distribučné centrum (pre rôzne mierky vzdialenosti, jeden bodový objekt), 
  • alokácia výrobného procesu do viacerých miest (priradzovací problém, kvadratický priradzovací problém), 
  • zovšeobecnený alokačný (distribučný) problém. 

4

  • Definovať prebrané 4 základné typy alokačných problémov, 
  • popísať pomerovo-indexovú metódu a aplikovať ju na riešenie jednoduchej úlohy, 
  • stručne popísať spôsoby určovania optimálneho miesta pre distribučné centrum pre rôzne mierky vzdialenosti,
  • stručne popísať spôsoby riešenia priradzovacieho a kvadratického priradzovacieho problému, 
  • vymenovať a popísať 3 spôsoby riešenia zovšeobecneného alokačného problému.

5.

Prognózovanie (prednaska05.pdf)

  • ciele a postup, 
  • rôzne modely časovej rady údajov, 
  • klasifikácia metód prognózovania, 
  • kvantitatívne metódy prognózovania, 
  • kvalitatívne metódy prognózovania, 
  • chyby prognózovania,
  • metódy umelej inteligencie na predikciu.

2

  • Definovať ciele a popísať postup pri prognózovaní,
  • rozdeliť jednotlivé metódy prognózovania, 
  • definovať časovú radu údajov, dôležité faktory pri jej tvorbe,
  • vymenovať a načrtnúť jednotlivé modely chovania časovej rady údajov,
  • popísať kvantitatívne metódy prognózovania a vedieť ich aplikovať na riešenie úloh,
  • vymenovať a popísať kvalitatívne metódy prognózovania, zhodnotiť ich výhody a nevýhody,
  • definovať chybu prognózovania a vymenovať kritériá hodnotenia presnosti prognózovania,

6.

Plánovanie výrobných kapacít (prednaska06-07.pdf)

  • určenie veľkosti výrobnej kapacity, 
  • určenie kapacitnej stratégie, 
  • kapacitné vyváženie výrobného procesu.

1

  • Definovať cieľ a úlohy plánovania výrobných kapacít,
  • definovať potrebné pojmy pre určenie veľkosti výrobnej kapacity, 
  • načrtnúť priebeh závislosti jednotkových nákladov od veľkosti produkcie a závislosť spoľahlivosti od životnosti zariadenia,
  • popísať postup pre statický výpočet úzkeho miesta výrobného procesu,
  • definovať kapacitný vzťah a popísať typy kapacitných stratégií podniku,
  • definovať kapacitný vzťah, vymenovať a popísať spôsoby pre kapacitné vyváženie výrobného procesu.

7.

Zákazková logistika (prednaska06-07.pdf)

  • schéma postupu pri spracovaní objednávok (schema2.pdf), 
  • evidencia objednávok, technické, technologické a ekonomické posúdenie, 
  • agregované (kapacitne) plánovanie, 
  • kumulácia, dávkovanie,
  • operatívny manažment výrobného procesu.

1

  • Definovať ciele zákazkovej logistiky,
  • vysvetliť základné kroky postupu pri spracovaní objednávok,
  • načrtnúť priebeh závislosti nákladov (na skladovanie, zoraďovanie strojov, celkové) od veľkosti dávky a vypočítať optimálnu veľkosť dávky,
  • nakresliť schému operatívneho riadenia výrobného procesu a popísať jej jednotlivé bloky.

8.

Výrobné rozvrhovanie - operatívne plánovanie (prednaska08.pdf) dostupné vo forme videonahrávok prednášok a zadaných individuálnych úloh v priestore Rozvrhovanie na MS Teams

 

  • plánovanie vs. rozvrhovanie
  • základné zložky rozvrhovacích úloh (stroje, úlohy)
  • ďalšie charakteristiky rozvrhovacích úloh (ohraničenia, zdroje)
  • typy rozvrhovacích úloh, 
  • rozvrhovanie na jednom stroji
  • rozvrhovanie na paralelných strojoch 
  • rozvrhovanie na dedikovaných strojoch (open shop, flow shop a job shop
  • metódy umelej inteligencie (CLP, evolučné algoritmy, simulované žíhanie)

6

  • definovať základné typy rozvrhovacích úloh, popísať jednotlivé typy ohraničení, ktoré v nich môžu vystupovať,
  • vymenovať metódy, ktorými možno jednotlivé typy úloh riešiť a rozdeliť ich do skupín podľa zvolených kritérií,
  • popísať metódy riešenia jednostupňovej a viacstupňovej výroby,
  • vedieť popísať a aplikovať Jacksonov algoritmus, Johnsonov algoritmus, grafickú metódu na riešenie úloh job-shop na 2 procesoroch,
  • porovnať a zhodnotiť použitie jednotlivých metód umelej inteligencie na riešenie úloh rozvrhovania.

9.

Zásobovanie (prednaska09.pdf)

  • zásoba, zásobovanie, typy modelov riadenia zásob 
  • vybrané statické modely zásobovania 
  • vybrané dynamické modely zásobovania 

4

  • Definovať dopravný problém a spôsob jeho riešenia,
  • definovať cieľ zásobovania a jednotlivé typy nákladov,
  • klasifikovať matematické modely zásobovania a stručne charakterizovať jednotlivé typy,
  • opísať vlastnosti (vrátane funkcie nákladov) a nakresliť priebeh stavu zásob u prebraných modelov zásob.

 


Približný plán cvičení 

 

Obsah cvičenia

Programové prostriedky

1-2.

Úvodné cvičenie

  • popis náplne cvičení
  • podmienky udelenia zápočtu


Lineárne programovanie 1.

  • praktické precvičovanie riešenia úloh LP, najmä
  • formulácia a normovanie úloh LP, 
  • riešenie grafickou metódou (pre jednoduché úlohy),

Applet na riešenie malých LP úloh 

3.

Lineárne programovanie 2.

  • praktické precvičovanie riešenia úloh LP
  • riešenie rôznych typov úloh LP 

Visual XPRESS 

Príklady2.pdf 
finančné plánovanie, zmiešavací problém,  
investičný problém
Ďalšie príkladyLP-priklady.pdf 
zloženie stravy, zmiešavací problém, 
zloženie zliatiny 
Príklady3.pdf 
priradzovací problém, 
tri verzie distribučného problému

4.

Celočíselné programovanie a alokačné úlohy

  • praktické precvičovanie riešenia menších úloh CP metódou vetvenia a medzí, 
  • riešenie rôznych typov úloh CP (napr. aj priradzovací a distribučný problém)
  • riešenie zložitejsích úloh CP za pomoci programového systému XPRESS-MP

5.

Lineárne a celočíselné programovanie

  • riešenie zložitejších úloh LP a úlohy CP za pomoci programového systému XPRESS-MP.

6.

Prvá písomka

 

7.

Ďalšie metódy 

  • metóda vetvenia a medzí (napr. úlohy celočíselného programovania, optimalizačné CSP nad konečnými doménami, úlohy rozvrhovania),
  • metóda CRAFT (kvadratický priradzovací problém), 
  • prognózovanie

pr02.pdf
prednaska04.pdf
prednaska05.pdf

8.

Rozvrhovanie 1.

  • Riešenie rôznych úloh rozvrhovania (na jednom procesore, na viacerých paralelných procesoroch).

Applet na riešenie rozvrhovacích úloh

9.

Rozvrhovanie 2.

  • Riešenie rôznych úloh rozvrhovania (na viacerých dedikovaných procesoroch - špeciálne prípady flow shop a job shop).

prednaska08.pdf

10.

Druhá písomka

 

 


Spôsob hodnotenia – bude ešte upravený na základe zmenenej formy výučby


Literatúra:

  1. Paralič, J.: Rozvrhovanie a logistika. Equilibria, s.r.o., Košice, 2010, 94 s.
  2. Mach, M., Paralič, J.: Úlohy a ohraničeniami - od teórie k programovaniu. Elfa, 2000, ISBN 80-88964-48-2, 217 s.
  3. Paralič: Riešenie úloh rozvrhovania logickým programovaním ohraničení, dizertačná práca, Technická univerzita Košice, Máj 1997.
  4. Dupaľ, A., Brezina, I.: Logistika v manažmente podniku. Sprint, Bratislava, 2005, ISBN 80-89085-38-5, 326 s.
  5. Malindžák, D.: Výrobná logistika I, 1996.
  6. Dudorkin: Operační výzkum, Praha 1993

Ďalšie zdroje informácií