AN APPROACH TO USE FUZZY SET THEORY TO SOLVE THE PROBLEM OF MATERIAL REQUIREMENT PLANNING - THE pMRQ MODEL

Nguyen Nhu Phong, Truong Do Hoang

Industrial Systems Engineering, HCMUT - VNU

Abstract: MRP, a basic model for planning materials requirement, is a deterministic model. In practice, most of the inputs of the model are uncertainty. The paper presents an approach to use Fuzzy Set Theory to solve the problem of materials requirement planning. pMRP fuzzifies the traditional MRP by relaxing the constrain that assuming the product structre is deterministic, then plans materials by using 2 strong fuzzy tools, that is Fuzzy linear programming & fuzzy logic.

Keywords: , MRP, Materials Requirement Planning, Product Structre, pMRP, Fuzzy Set Theory,  Fuzzy linear programming. Fuzzy Logic

?NG D?NG LÝ THUY?T T?P M? TRONG H?ACH ??NH NHU C?U V?T T? –

MÔ HÌNH pMRP

Nguy?n Nh? Phong, Tr??ng ?? Hoàng.

KT H? th?ng Công nghi?p, –?HBK TPHCM

Tóm t?t: Mô hình MRP, m?t mô hình c? b?n h?ach ??nh nhu c?u v?t t?  là mô hình xác ??nh. Th?c t? các y?u t? ??u vào mô hình là b?t ??nh. Bài báo trình bày m?t ph??ng pháp ?ng d?ng lý thuy?t t?p m? trong h?ach ??nh nhu c?u v?t t?. Mô hình pMRP là mô hình m?m hóa mô hình MRP kinh ?i?n v?i vi?c xem c?u trúc s?n ph?m là b?t ??nh, ho?ch ??nh nhu c?u v?t t?  s? d?ng 2 công c? là quy ho?ch m? và suy di?n m?.

T? khóa: MRP, h?ach ??nh nhu c?u v?t t? , pMRP, lý thuy?t t?p m?, quy ho?ch m?, suy di?n m?.

1.                  H?ACH ??NH NHU C?U V?T T?  - MÔ HÌNH MRP

H? th?ng ho?ch ??nh nhu c?u v?t t?  MRP (Material Requirements Planning) là h? th?ng ho?ch ??nh nhu c?u cho các v?t t? ph? thu?c nh? nguyên li?u, chi ti?t. H? th?ng t?o ??n v?t t? và ??n vi?c nh?m b?o ??m s?n sàng nguyên v?t li?u cho k? ho?ch s?n xu?t và phân ph?i , duy trì m?c th?p nh?t các v?t t? ph? thu?c. H? th?ng MRP là h? th?ng ho?ch ??nh nhu c?u theo th?i gian bao g?m các kh?i nh? ? hình sau:

Hình 1: H? h?ach ??nh nhu c?u v?t t?  MRP

L?ch s?n xu?t MPS (Mater Production Schedule) nh?n thông tin d? báo và ??n hàng c?a khách hàng , ho?ch ??nh k? ho?ch s?n xu?t v? lo?i s?n ph?m, s? l??ng và th?i gian . B?ng ghi tr?ng thái t?n kho ISR (Inventory Status Record) ghi tr?ng thái c?a các thành ph?n t?n kho nh?m th?c hi?n l?ch s?n xu?t , các tr?ng thái này bao g?m c? lô hàng, th?i gian ch?, l??ng t?n kho s?n có, t?n kho an toàn, l??ng v?t t? ?ã phân b?, l??ng v?t t? ?ã ??t. B?ng ghi c?u trúc s?n ph?m PSR (Product Structure Record)  còn g?i là hoá ??n v?t t?  BOM (Bill of Materials) li?t kê các thành ph?n t?o nên s?n ph?m cu?i , v?i các thông tin v? s? l??ng, mã m?c. Kh?i h?ach ??nh nhu c?u v?t t? MRP nh?n các thông tin v? nhu c?u thành ph?m ? MPS , c?u trúc s?n ph?m ? PSR , tr?ng thái t?n kho ? ISR t? ?ó xác ??nh nhu c?u các v?t t?  ph? thu?c thành ph?n v?i các k?t qu? v? lo?i v?t t? , s? l??ng c?n và th?i gian c?n.

Mô hình MRP kinh ?i?n là mô hình xác ??nh. Th?c t? cho th?y có nhi?u tham s? ??u vào là b?t ??nh. Bài báo này kh?o sát tr??ng h?p c?u trúc s?n ph?m là b?t ??nh, trong tr??ng h?p này công c? ho?ch ??nh h?u hi?u là lý thuy?t t?p m?. Tr??c khi tìm hi?u gi?i thu?t, ta xem l?i m?t s? nghiên c?u ?ng d?ng c?a Lý thuy?t t?p m? trong h?ach ??nh nhu c?u v?t t?.

2.                  H?ACH ??NH NHU C?U V?T T? M? 

Lý thuy?t t?p m? t? lâu ?ã ???c ?ng d?ng trong h?ach ??nh t?n kho và h?ach ??nh s?n xu?t.

Lehtimaki (1987) nghiên c?u bài tóan ?i?u ?? MRP theo bài tóan ra quy?t ??nh ?a m?c tiêu. Quy?t ??nh th?a mãn nhu c?u khách hàng v?i s? thay ??i ??n hàng. Tác gi? ??a ra khái ni?m m?c ph?c v? tòan di?n v?i nhi?u ??c ?i?m, ???c ?o b?i m?c ?? th?a mãn c?a khách hàng. M?c ?? th?a mãn c?a khách hàng mu?n thay ??i ??n hàng ph? thu?c m?c thay ??i cho phép, th?i gian ch? và chi phí thay ??i. M?c ?? th?a mãn c?a khách hàng không thay ??i ??n hàng ph? thu?c s? ch?c ch?n c?a th?i gian cung ?ng. M?c ?ích c?c ??i th?a mãn khách hàng là m? h? và có th? mô hình t?t nh?t b?i lý thuy?t t?p m?. L?ch s?n xu?t ???c xây d?ng theo các s? thay ??i ??n hàng ?ã ???c ch?p nh?n. Các ràng bu?c chi ph?i vi?c lên l?ch s?n xu?t ???c bi?u di?n v?i vi?c s? d?ng các hàm thành viên.

Lee và các c?ng s? (1990) gi?i thi?u ph??ng pháp dùng lý thuy?t t?p m? ??nh c? lô hàng trong h?ach ??nh nhu c?u v?t t?. B?t ??nh nhu c?u ???c mô hình b?i s? m? tam giác . M?t ví d? v?i th?i gian h?ach ??nh g?m 8 chu k? và 4 t?p d? li?u nhu c?u ???c dùng ?? minh h?a gi?i thu?t. Các tác gi? xác ??nh 2 ?u ?i?m khi dùng s? m? ?? mô hình hóa nhu c?u. ??u tiên, lý thuy?t t?p m? cho phép mô hình hoá c? nhu c?u b?t ??nh và các ?ánh giá ch? quan c?a ng??i ra quy?t ??nh. K? ??n, ph??ng pháp m? hóa gi?i thu?t PPA cung c?p ngu?n d? ki?n phong phú cho ng??i ra quy?t ??nh. Lee và các c?ng s? (1991) m? r?ng nghiên c?u ??nh c? lô cho h?ach ??nh nhu c?u v?t t? b?ng vi?c m? hóa các gi?i thu?t SMA và WWA. Các tác gi? cho r?ng, khi nhu c?u ? l?ch s?n xu?t là b?t ??nh thì nên ???c mô hình hóa b?i các s? m?. Các gi?i thu?t ??nh c? lô m? ???c so sánh d?a trên các bài tóan v?i 9 m?u.

Các khái ni?m c?a lý thuy?t t?p m? ???c s? d?ng trong bài báo này bao g?m t?p m?, quy ho?ch m?, suy di?n m? ?ã ???c trình bày chi ti?t ? các ph?n ra quy?t ??nh m?, logic m? trong tài li?u [1].

3.                  BÀI TOÁN X? G?

Mô hình MRP nêu trên là mô hình xác ??nh, th?c t? ? m?t s? t? ch?c s?n xu?t, các thông tin ??u vào mô hình là b?t ??nh, nên vi?c h?ach ??nh nhu c?u v?t t? ph?i s? d?ng công c? tính tóan m?m, ?? minh h?a ta xem bài tóan x? g? sau.

Quá trình s?n xu?t t?o ra s?n ph?m ?? g? v?i nguyên li?u ??u vào là g? nguyên li?u nh? ? hình sau.

Hình 2: Dòng thông tin quá trình chuy?n ??i g?

T? g? tròn qua quá trình x? g? ra ván x?, ván x? qua quá trình x? phôi ra phôi , phôi qua quátrình gia công ra các bán ph?m ?? qua quá trình l?p ráp ra thành ph?m. G? tròn, ván x? và phôi nh? hình sau.

Hình 3: G? tròn, Ván x? và Phôi

Quá trình nh?n ??n hàng và báo giá c?a công ty nh? hình sau. Th?c ti?n s?n xu?t và kinh doanh, ?òi h?i ng??i qu?n lý ph?i ra quy?t ??nh m?t cách nhanh chóng và chính xác.

Hình 4: Quá trình nh?n ??n hàng và báo giá c?a công ty

Khi nh?n ??n hàng, ph?i th?c hi?n ngay vi?c tính tóan nguyên li?u và báo giá cho khách hàng. V?n ?? ??t ra là ph?i xác ??nh ???c l??ng g? nguyên li?u bao nhiêu là ?? ?? ph?c v? cho ??n hàng. Các lý do c?n ph?i xác ??nh l??ng g? là r?t c?n thi?t b?i g? nguyên li?u chi?m t? 70% ??n 80% giá thành s?n ph?m và g? nguyên li?u th??ng là nh?p kh?u và khó kh?n trong vi?c mua bán l? do ?ó có th? coi nguyên li?u là không s?n sàng n?u ta không có k? ho?ch t? tr??c. Vi?c mua s?m g? nguyên li?u cho quá trình s?n xu?t là các lo?i g? nh?p kh?u d??i d?ng g? tròn ?ã t?o nên các y?u t? b?t ??nh trong vi?c h?ach ??nh nguyên li?u ??u vào, ?? th?c hi?n c?n các thông tin qua các ý ki?n chuyên gia , ?ó là kinh nghi?m trong th?c t? mua s?m và s?n xu?t mà h? có ???c trong m?t th?i gian dài.

H?ach ??nh nhu c?u v?t t? trong quá trình gia công l?p ráp t? phôi ra bán ph?m r?i thành ph?m là quá trình xác ??nh. Tuy  nhiên h?ach ??nh nhu c?u v?t t?  trong quá trình x? g? và x? phôi là b?t ??nh. Chúng ta mu?n bi?t v?i g? tròn l?ai x có th? t?n d?ng ???c bao nhiêu ph?n tr?m trong quá trình x? ván x? l?ai y, và v?i ván x? l?ai y có th? t?n d?ng ???c bao nhiêu ph?n tr?m trong quá trình x? phôi l?ai z. M?t khác, khi kích th??c thay ??i s? ?nh h??ng r?t l?n ??n t? l? này. B?ng quá trình th?ng kê, ta có th? xác ??nh ???c các t? l? này, tuy nhiên, mu?n làm ???c v?y c?n có th?i gian quan sát trong th?c ti?n. V?i kinh nghi?m s?n xu?t, các công ty có nh?ng chuyên gia trong lãnh v?c c?a x? s?n xu?t và l?a ch?n các lóng g?. Thông tin chúng ta có ngay ???c ?ó là ý ki?n c?a chuyên gia ???c cho, ch?ng h?n nh?  “V?i lo?i ván x? kh? r?ng 220 mm, thông th??ng chúng ta t?n d?ng ???c vào kho?ng 75% ??n 85% ?? s?n xu?t phôi lá xách, tuy nhiên c?ng có lúc t?n d?ng ???c 90%, tr??ng h?p x?u nh?t c?ng t?n d?ng ???c 65%”. Hay khi l?a ch?n lóng g?, chuyên gia có th? cho thông tin nh?  “N?u ch?t l??ng g? khá, ???ng kính l?n và chi?u dài trung bình thì h? s? s? d?ng g? là khá cao”.

V?y các thông tin có ???c là các ý ki?n chuyên gia, ?ó là các thông tin b?t ??nh, vi?c l?a ch?n nh?ng công c? thích h?p ?? x? lý thông tin b?t ??nh, xây d?ng h? th?ng là quan tr?ng ?? h?ach ??nh nhu c?u v?t t?.

4.                  MÔ HÌNH pMRP

Quá trình h?ach ??nh v?t t? nh? hình sau, trong ?ó h?ach ??nh bán ph?m là xác ??nh, h?ach ??nh ván x? và g? tròn là b?t ??nh, ???c th?c hi?n b?i mô hình pMRP.

Hình 5: H?ach ??nh nhu c?u v?t t?

Mô hình MRP – P h?ach ??nh nhu c?u v?t t? trong ?i?u ki?n b?t ??nh. Mô hình xác ??nh l??ng g? c?n thi?t cho m?t ??n hàng v?i 2 công c? sau:

• Quy ho?ch m?.
• Suy di?n m?.

Hình 6: Mô hình pMRP

Mô hình MRP – P xác ??nh l??ng g? c?n thi?t cho m?t ??n hàng d?a vào thông tin s?n ph?m và kinh nghi?m s?n xu?t. T? ??n hàng khách hàng v?i l??ng s?n ph?m yêu c?u, ta tính ???c l??ng phôi c?n thi?t. V?i l??ng phôi yêu c?u, mô hình quy ho?ch m? v?i kinh ngi?m x? ván ra phôi giúp xác ??nh l??ng ván x? c?n thi?t. V?i l??ng ván x? yêu c?u, mô hình suy di?n m? t? kinh nghi?m x? g? tròn ra ván và v?i các y?u t? ??nh tính v? ch?t l??ng và ??nh l??ng c?a g? tròn, xác ??nh l??ng g? tròn c?n thi?t qua h? s? chuy?n ??i t? g? tròn sang g? x?. Các mô hình này ???c trình bày sau.

a.      H? quy h?ach m?

H? quy h?ach m? nh?m xác ??nh l??ng ván x? t? l??ng phôi c?n thi?t d?a vào kinh nghi?m x? ván ra phôi c?a chuyên gia . Trong quá trình x? ván ra phôi, v?i 1 ??n hàng ta xác ??nh ???c s? l?ai phôi c?n là I, s? lo?i ván x? s? d?ng là J. Quá trình gia công phát sinh nhi?u h? h?ng, do ?ó nhu c?u cu? t?ng lo?i phôi này ph?i  l?n h?n m?t m?c nào ?ó ?? ??m b?o l??ng phôi c?n thi?t khi s?n xu?t. Mô hình quy h?ach ???c s? d?ng v?i m?c tiêu c?c ti?u l??ng ván x? và ràng bu?c là l??ng phôi m?i l?ai ph?i ?? cho s?n xu?t ??n hàng, mô hình nh? sau:

Trong ?ó:

x_ij: s? ván x? l?ai j dùng ?? x? phôi l?ai i ,  j=1¸J,  i=1¸I

c_j: l??ng g? (m³) cho m?i ??n v? ván x? l?ai j, j=1¸J

a_ij: l??ng g? c?a ván x? l?ai j dùng ?? x? phôi l?ai i ,  j=1¸J,  i=1¸I

b_i: l??ng g? t?i thi?u cho phôi l?ai i,  i=1¸I.

Mô hình trên là mô hình m? vì có 2 tham s? m? là a_ij và b_i. Các tham s? này ???c mô hình b?i s? m? qua kinh nghi?m chuyên gia. Ch?ng h?n nh? chuyên gia có th? cho thông tin v?i ph??ng pháp c?t này cho lo?i ván x? j thì l??ng phôi i thu ???c ít nh?t c?ng ???c là 16%, nhi?u l?m thì c?ng ch? có 24%, thông th??ng s?n xu?t thì vào kho?ng t? 18% ??n 22% lu?ng ván x?), rõ ràng v?i thông tin này ta có th? dùng s? m? hình thang ?? ??c l??ng tham s?.

Mô hình trên là mô hình quy h?ach tuy?n tính m?, cách gi?i ?ã ???c trình bày ? ch??ng Ra quy?t ??nh.

b.      H? suy di?n m?

V?i l??ng ván x? yêu c?u, mô hình suy di?n m? t? kinh nghi?m x? g? tròn ra ván và v?i các y?u t? ??nh tính v? ch?t l??ng và ??nh l??ng c?a g? tròn, xác ??nh l??ng g? tròn c?n thi?t qua h? s? chuy?n ??i t? g? tròn sang g? x?.

Hình 7: H? suy di?n m?

Mô hình suy di?n g?m các b??c:

1. Xác ??nh các y?u t? ??u vào X
2. Xác ??nh các bi?n ra Y
3. Xây d?ng các t?p m? tr?ng thái các bi?n vào X, ra Y
4. Xây d?ng b? lu?t bi?u di?n quan h? vào ra.
5. V?i bi?n vào X₀ suy di?n bi?n ra Y₀
6. Gi?i m? bi?n ra Y₀

Các b??c này ???c phân tích qua bài tóan x? g? nh? sau:

1. Xác ??nh các y?u t? ??u vào X

Các y?u t? ??u vào g?m 2 l?ai y?u t? ??nh tính và ??nh l??ng. Các y?u t? ??nh tính g?m ?? tròn TR, ?? th?ng TH, l??ng m?t LM, ?? t??i DT, ?? n?t ??u ND, ?? ??ng ??u DD. Nh?m ??n gi?n mô hình d?a vào ý ki?n chuyên gia, mô hình xác ??nh các y?u t? quan tr?ng phân tích và gi? l?i 3 y?u t? ??nh tính quan tr?ng là ?? tròn TR, l??ng m?t LM, ?? ??ng ??u DD. Các y?u t? ??nh tính bao g?m chi?u dài CD và ???ng kính DK lóng g?. V?y các bi?n vào v?i ??nh ngh?a nh? b?ng sau:

2. Xác ??nh các bi?n ra Y

T? các bi?n vào ??nh tính TR, LM, DD qua h? suy di?n 1 suy di?n ra bi?n ch?t l??ng g? CL là bi?n ra trung gian. Bi?n CL cùng các bi?n vào ??nh l??ng CD, ?K qua h? suy di?n 2 suy di?n là h? s? s? d?ng HS, là t? l? chuy?n ??i l??ng g? t? g? tròn sang ván x?. Quan h? vào ra gi?a các bi?n nh? ? hình sau

3. Xây d?ng các t?p m? tr?ng thái các bi?n vào X, ra Y

?? xây d?ng các t?p m? tr?ng thái các bi?n ta c?n bi?t ??n v?, giá tr? c?c ti?u Min, c?c ??i Max c?a các bi?n. M?t ví d? v? các bi?n cùng các thu?c tính và s? l??ng các t?p m? nh? b?ng sau, các t?p m? th??ng dùng là s? m? hình thang hay tam giác

4. Xây d?ng b? lu?t bi?u di?n quan h? vào ra.

H? suy di?n 1 có 3 bi?n vào TR, LM, DD và bi?n ra CL, các bi?n vào có 3 tr?ng thái nên h? có 27 lu?t. D?a vào chuyên gia có th? xây d?ng b? lu?t 1 có d?ng b?ng nh? sau

H? suy di?n có 3 bi?n vào CL, CD, DK và bi?n ra HS, các bi?n vào CD, DK có 3 tr?ng thái, bi?n CL có 5 tr?ng thái nên h? có 45 lu?t. D?a vào chuyên gia có th? xây d?ng b? lu?t 2 có d?ng b?ng nh? sau

5. V?i bi?n vào X₀ suy di?n bi?n ra Y₀

V?i b? lu?t 1, ta xây d?ng ???c quan h? R₁:

V?i b? lu?t 2, ta xây d?ng ???c quan h? R₂:

V?i m?t l?ai g? tròn, ta có các bi?n vào DD₀, TR₀ , LM₀ , CD₀ , DK₀ , ch?t l??ng l?ai g? này ???c suy di?n nh? sau:

T? ?ó suy di?n h? s? s? d?ng l?ai g? này:

6. Gi?i m? bi?n ra Y₀

Khi ?ã suy di?n ???c s? m? HS₀, gi?i m? ???c h? s? s? d?ng, t? h? s? này v?i l??ng ván x? yêu c?u ta tính ???c l??ng g? c?n thi?t th?a ??n hàng.

5.                  K?T LU?N

Bài báo trình bày m?t ph??ng pháp ?ng d?ng lý thuy?t t?p m? trong h?ach ??nh nhu c?u v?t t?. Mô hình pMRP là mô hình m?m hóa mô hình MRP kinh ?i?n v?i vi?c xem c?u trúc s?n ph?m là b?t ??nh, ho?ch ??nh nhu c?u v?t t?  s? d?ng 2 công c? là quy ho?ch m? và suy di?n m?. Tuy ph?n tính toán có ph?c t?p nh?ng mô hình có ?u ?i?m là th?c t? h?n mô hình MRP kinh ?i?n.

Tài li?u tham kh?o:

[1] Lý thuy?t m? và ?ng d?ng, NXB Khoa H?c và K? Thu?t, Nguy?n Nh? Phong

[2] Principles of Inventory & Materials Management, Richard J Tersine

[3] Qu?n lý v?t t? t?n kho, NXB ??i H?c Qu?c Gia TPHCM, Nguy?n Nh? Phong

[4] Ho?ch ??nh v?t t? t?n kho m?, NXB Khoa H?c và K? Thu?t, Nguy?n Nh? Phong

[5] ?ng d?ng lý thuy?t m? trong Ho?ch ??nh nhu c?u v?t t? công ty s?n xu?t ?? g?. SV: Tr??ng ?? Hoàng, GV: Nguy?n Nh? Phong