Localização de plantas com capacidade — estudo de caso P4

Análise de Cadeia de Suprimentos em Python

Aaren Stubberfield

Supply Chain Analytics Mgr., Ingredion

Simulação vs. análise de sensibilidade

Com análise de sensibilidade:

Veja como mudanças em demanda e custos afetam a produção:
- Onde adicionar produção?
- A produção muda para outra região?
- Quais regiões têm produção estável?
Compare mudanças múltiplas de uma vez vs. uma por vez com análise de sensibilidade

Modelagem por simulação

Podemos aplicar testes de simulação ao nosso Modelo de Localização de Plantas com Capacidade

Entradas possíveis para adicionar ruído

Demanda
Custos variáveis
Custos fixos
Capacidade

# Initialize Class
model = LpProblem(
            "Capacitated Plant Location Model",
             LpMinimize)

# Define Decision Variables
loc = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
size = ['Low_Cap','High_Cap']
x = LpVariable.dicts(
       "production_", 
       [(i,j) for i in loc for j in loc],
       lowBound=0, upBound=None, cat='Continuous')
y = LpVariable.dicts(
      "plant_", [(i,s)for s in size for i in loc], 
       cat='Binary')

# Define Objective Function
model +=(lpSum([fix_cost.loc[i,s]*y[(i,s)]
               for s in size for i in loc])
       + lpSum([var_cost.loc[i,j]*x[(i,j)]
                for i in loc for j in loc]))

# Define the Constraints
for j in loc: model += 
  lpSum([x[(i, j)] for i in loc]) == demand.loc[
                                          j,'Dmd']
for i in loc: model += 
  lpSum([x[(i, j)] for j in loc]) <= lpSum(
                            [cap.loc[i,s]*y[(i,s)]
                             for s in size])
# Solve
model.solve()
print(LpStatus[model.status])

Objetivo:

model += (lpSum([fix_cost.loc[i,s]*y[(i,s)] for s in size for i in loc])
          + lpSum([(var_cost.loc[i,j] + normalvariate(0.5, 0.5))*x[(i,j)] 
                   for i in loc for j in loc]))

Demanda total:

for j in loc:
    rd = normalvariate(0, demand.loc[j,'Dmd']*.05)
    model += lpSum([x[(i,j)] for i in loc]) == (demand.loc[j,'Dmd']+rd)

Exemplo de código — etapa 3

def run_pulp_model(fix_cost, var_cost, demand,
                   cap):
    # Initialize Class
    model = LpProblem(
              "Capacitated Plant Location Model", 
               LpMinimize)

    # Define Decision Variables
    loc = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
    size = ['Low_Cap','High_Cap']
    x = LpVariable.dicts(
                "production_", 
                [(i,j) for i in loc for j in loc],
                lowBound=0, upBound=None,
                cat='Continuous')

    y = LpVariable.dicts(
               "plant_", 
               [(i,s) for s in size for i in loc], 
                cat='Binary')
    # Define the Constraints
    for j in loc: rd = normalvariate(
                       0, demand.loc[j,'Dmd']*.05)
        model += lpSum(
         [x[(i,j)] for i in loc]) == (
                           demand.loc[j,'Dmd']+rd)
    for i in loc: model += 
      lpSum([x[(i,j)] for j in loc]) \
        <= lpSum([cap.loc[i,s]*y[(i,s)] 
            for s in size])

    # Solve
    model.solve()
    o = {}
    for i in loc:
        o[i] = value(lpSum([x[(i, j)] for j in loc]))
    o['Obj'] = value(model.objective)
    return(o)

for i in range(100):
    output.append(run_pulp_model(fix_cost, var_cost, demand, cap))
df = pd.DataFrame(output)

Resultados

import matplotlib.pyplot as plt
plt.title('Histograma da Prod. na Região E')
plt.hist(df['E'])
plt.show()

resultados do histograma da região E e do objetivo

Resumo

Modelo de planta com capacidade

Simulação vs. análise de sensibilidade
Passo a passo do exemplo de código

Vamos praticar!

Análise de Cadeia de Suprimentos em Python