Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceedingConference article in proceedingsProfessional

Abstract

Sahatavaran saanto ja laatu riippuvat olennaisesti tukkien mitoista ja muodosta, joita ei voida tarkasti ennakoida ennen sahalle toimitettujen tukkien mittausta. Tukit lajitellaan sahalla mittaustulosten perusteella koneellisesti lajittelulokeroihin, joita on rajattu määrä. Olemme tutkineet, kuinka tukkien lajittelusäännöt tulisi suunnitella optimaalisesti niin, että sahattavat tuotteet täyttävät asiakkaiden tilaukset mahdollisimman hyvin ja tuotteiden myyntituotto maksimoituu. Suunnittelun pohjana käytetään muutaman kuukauden pituisen suunnittelujakson tilauskantaa, tukkitilauksia ja tukkiennusteita. Lajittelusäännöissä kullekin lokerolle määritellään tukkien latvaläpimittaväli millimetrin tarkkuudella sekä mukaan otettavat pituusluokat. Koska jokainen tukki on lajiteltava yksikäsitteiseen lokeroon, lajittelusääntöjen muodostaminen itsessään voidaan käsittää läpimitta-pituusluokkaparien muodostaman joukon ositustehtäväksi. Diskreetti ositustehtävä yhdistettiin lineaarioptimointimalliin, joka kattaa tukkien jaon sahauseriin, sahausprosessin ja tuotteiden sijoittelun asiakastilauksiin tai myyntivarastoon. Sahausprosessin mallintamiseen käytimme VTT:llä kehitettyä sahaussimulaattoria, jolla voitiin laskea tietyn kokoisesta tukista tietyllä sahausasetteella saatavien tuotteiden määrät ja laadut. Sovelsimme tukkien lajittelun suunnittelutehtävän ratkaisemiseksi heuristista VLSN-hakualgoritmia (”Very Large Scale Neighbourhood”), jolla hyvän ratkaisun löytäminen vei 10–20 tuntia laskenta-aikaa. Toteuttamamme ohjelmiston avulla arvioitiin erään Metsäliiton sahan lajittelun parannuspotentiaalia eri skenaarioissa sekä sitä, kuinka suuri hyöty saavutettaisiin kasvattamalla lajittelulokeroiden määrää. Lopuksi arvioimme käyttämämme laskennallisesti raskaan optimointimenetelmän käytäntöön soveltamisen edellytyksiä.
Original languageFinnish
Title of host publicationAutomaatio XVIII Seminaari 2009
EditorsMatti Ketonen
Place of PublicationHelsinki
Number of pages6
ISBN (Electronic)978-952-5183-35-1
Publication statusPublished - 2009
MoE publication typeD3 Professional conference proceedings
EventAutomaatio XVIII Seminaari - Helsinki, Finland
Duration: 17 Mar 200918 Mar 2009

Publication series

SeriesHelsinki SAS julkaisusarja
Number36

Seminar

SeminarAutomaatio XVIII Seminaari
CountryFinland
CityHelsinki
Period17/03/0918/03/09

Fingerprint

sawmills
planning

Keywords

  • |sawmill industry
  • production planning
  • mixed-integer programming

Cite this

Rummukainen, H., Korvola, T., & Ketonen, M. (2009). Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa. In M. Ketonen (Ed.), Automaatio XVIII Seminaari 2009 Helsinki. Helsinki SAS julkaisusarja, No. 36
Rummukainen, Hannu ; Korvola, Timo ; Ketonen, Matti. / Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa. Automaatio XVIII Seminaari 2009. editor / Matti Ketonen. Helsinki, 2009. (Helsinki SAS julkaisusarja; No. 36).
@inproceedings{35c9132bd46d4ccbb7493b8387102e4a,
title = "Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa",
abstract = "Sahatavaran saanto ja laatu riippuvat olennaisesti tukkien mitoista ja muodosta, joita ei voida tarkasti ennakoida ennen sahalle toimitettujen tukkien mittausta. Tukit lajitellaan sahalla mittaustulosten perusteella koneellisesti lajittelulokeroihin, joita on rajattu m{\"a}{\"a}r{\"a}. Olemme tutkineet, kuinka tukkien lajittelus{\"a}{\"a}nn{\"o}t tulisi suunnitella optimaalisesti niin, ett{\"a} sahattavat tuotteet t{\"a}ytt{\"a}v{\"a}t asiakkaiden tilaukset mahdollisimman hyvin ja tuotteiden myyntituotto maksimoituu. Suunnittelun pohjana k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n muutaman kuukauden pituisen suunnittelujakson tilauskantaa, tukkitilauksia ja tukkiennusteita. Lajittelus{\"a}{\"a}nn{\"o}iss{\"a} kullekin lokerolle m{\"a}{\"a}ritell{\"a}{\"a}n tukkien latval{\"a}pimittav{\"a}li millimetrin tarkkuudella sek{\"a} mukaan otettavat pituusluokat. Koska jokainen tukki on lajiteltava yksik{\"a}sitteiseen lokeroon, lajittelus{\"a}{\"a}nt{\"o}jen muodostaminen itsess{\"a}{\"a}n voidaan k{\"a}sitt{\"a}{\"a} l{\"a}pimitta-pituusluokkaparien muodostaman joukon ositusteht{\"a}v{\"a}ksi. Diskreetti ositusteht{\"a}v{\"a} yhdistettiin lineaarioptimointimalliin, joka kattaa tukkien jaon sahauseriin, sahausprosessin ja tuotteiden sijoittelun asiakastilauksiin tai myyntivarastoon. Sahausprosessin mallintamiseen k{\"a}ytimme VTT:ll{\"a} kehitetty{\"a} sahaussimulaattoria, jolla voitiin laskea tietyn kokoisesta tukista tietyll{\"a} sahausasetteella saatavien tuotteiden m{\"a}{\"a}r{\"a}t ja laadut. Sovelsimme tukkien lajittelun suunnitteluteht{\"a}v{\"a}n ratkaisemiseksi heuristista VLSN-hakualgoritmia (”Very Large Scale Neighbourhood”), jolla hyv{\"a}n ratkaisun l{\"o}yt{\"a}minen vei 10–20 tuntia laskenta-aikaa. Toteuttamamme ohjelmiston avulla arvioitiin er{\"a}{\"a}n Mets{\"a}liiton sahan lajittelun parannuspotentiaalia eri skenaarioissa sek{\"a} sit{\"a}, kuinka suuri hy{\"o}ty saavutettaisiin kasvattamalla lajittelulokeroiden m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a}. Lopuksi arvioimme k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}mme laskennallisesti raskaan optimointimenetelm{\"a}n k{\"a}yt{\"a}nt{\"o}{\"o}n soveltamisen edellytyksi{\"a}.",
keywords = "|sawmill industry, production planning, mixed-integer programming",
author = "Hannu Rummukainen and Timo Korvola and Matti Ketonen",
note = "Project code: 22511",
year = "2009",
language = "Finnish",
series = "Helsinki SAS julkaisusarja",
number = "36",
editor = "Matti Ketonen",
booktitle = "Automaatio XVIII Seminaari 2009",

}

Rummukainen, H, Korvola, T & Ketonen, M 2009, Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa. in M Ketonen (ed.), Automaatio XVIII Seminaari 2009. Helsinki, Helsinki SAS julkaisusarja, no. 36, Automaatio XVIII Seminaari, Helsinki, Finland, 17/03/09.

Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa. / Rummukainen, Hannu; Korvola, Timo; Ketonen, Matti.

Automaatio XVIII Seminaari 2009. ed. / Matti Ketonen. Helsinki, 2009. (Helsinki SAS julkaisusarja; No. 36).

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceedingConference article in proceedingsProfessional

TY - GEN

T1 - Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa

AU - Rummukainen, Hannu

AU - Korvola, Timo

AU - Ketonen, Matti

N1 - Project code: 22511

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Sahatavaran saanto ja laatu riippuvat olennaisesti tukkien mitoista ja muodosta, joita ei voida tarkasti ennakoida ennen sahalle toimitettujen tukkien mittausta. Tukit lajitellaan sahalla mittaustulosten perusteella koneellisesti lajittelulokeroihin, joita on rajattu määrä. Olemme tutkineet, kuinka tukkien lajittelusäännöt tulisi suunnitella optimaalisesti niin, että sahattavat tuotteet täyttävät asiakkaiden tilaukset mahdollisimman hyvin ja tuotteiden myyntituotto maksimoituu. Suunnittelun pohjana käytetään muutaman kuukauden pituisen suunnittelujakson tilauskantaa, tukkitilauksia ja tukkiennusteita. Lajittelusäännöissä kullekin lokerolle määritellään tukkien latvaläpimittaväli millimetrin tarkkuudella sekä mukaan otettavat pituusluokat. Koska jokainen tukki on lajiteltava yksikäsitteiseen lokeroon, lajittelusääntöjen muodostaminen itsessään voidaan käsittää läpimitta-pituusluokkaparien muodostaman joukon ositustehtäväksi. Diskreetti ositustehtävä yhdistettiin lineaarioptimointimalliin, joka kattaa tukkien jaon sahauseriin, sahausprosessin ja tuotteiden sijoittelun asiakastilauksiin tai myyntivarastoon. Sahausprosessin mallintamiseen käytimme VTT:llä kehitettyä sahaussimulaattoria, jolla voitiin laskea tietyn kokoisesta tukista tietyllä sahausasetteella saatavien tuotteiden määrät ja laadut. Sovelsimme tukkien lajittelun suunnittelutehtävän ratkaisemiseksi heuristista VLSN-hakualgoritmia (”Very Large Scale Neighbourhood”), jolla hyvän ratkaisun löytäminen vei 10–20 tuntia laskenta-aikaa. Toteuttamamme ohjelmiston avulla arvioitiin erään Metsäliiton sahan lajittelun parannuspotentiaalia eri skenaarioissa sekä sitä, kuinka suuri hyöty saavutettaisiin kasvattamalla lajittelulokeroiden määrää. Lopuksi arvioimme käyttämämme laskennallisesti raskaan optimointimenetelmän käytäntöön soveltamisen edellytyksiä.

AB - Sahatavaran saanto ja laatu riippuvat olennaisesti tukkien mitoista ja muodosta, joita ei voida tarkasti ennakoida ennen sahalle toimitettujen tukkien mittausta. Tukit lajitellaan sahalla mittaustulosten perusteella koneellisesti lajittelulokeroihin, joita on rajattu määrä. Olemme tutkineet, kuinka tukkien lajittelusäännöt tulisi suunnitella optimaalisesti niin, että sahattavat tuotteet täyttävät asiakkaiden tilaukset mahdollisimman hyvin ja tuotteiden myyntituotto maksimoituu. Suunnittelun pohjana käytetään muutaman kuukauden pituisen suunnittelujakson tilauskantaa, tukkitilauksia ja tukkiennusteita. Lajittelusäännöissä kullekin lokerolle määritellään tukkien latvaläpimittaväli millimetrin tarkkuudella sekä mukaan otettavat pituusluokat. Koska jokainen tukki on lajiteltava yksikäsitteiseen lokeroon, lajittelusääntöjen muodostaminen itsessään voidaan käsittää läpimitta-pituusluokkaparien muodostaman joukon ositustehtäväksi. Diskreetti ositustehtävä yhdistettiin lineaarioptimointimalliin, joka kattaa tukkien jaon sahauseriin, sahausprosessin ja tuotteiden sijoittelun asiakastilauksiin tai myyntivarastoon. Sahausprosessin mallintamiseen käytimme VTT:llä kehitettyä sahaussimulaattoria, jolla voitiin laskea tietyn kokoisesta tukista tietyllä sahausasetteella saatavien tuotteiden määrät ja laadut. Sovelsimme tukkien lajittelun suunnittelutehtävän ratkaisemiseksi heuristista VLSN-hakualgoritmia (”Very Large Scale Neighbourhood”), jolla hyvän ratkaisun löytäminen vei 10–20 tuntia laskenta-aikaa. Toteuttamamme ohjelmiston avulla arvioitiin erään Metsäliiton sahan lajittelun parannuspotentiaalia eri skenaarioissa sekä sitä, kuinka suuri hyöty saavutettaisiin kasvattamalla lajittelulokeroiden määrää. Lopuksi arvioimme käyttämämme laskennallisesti raskaan optimointimenetelmän käytäntöön soveltamisen edellytyksiä.

KW - |sawmill industry

KW - production planning

KW - mixed-integer programming

M3 - Conference article in proceedings

T3 - Helsinki SAS julkaisusarja

BT - Automaatio XVIII Seminaari 2009

A2 - Ketonen, Matti

CY - Helsinki

ER -

Rummukainen H, Korvola T, Ketonen M. Kehittyneiden optimointimenetelmien sovellus sahan tuotannonsuunnittelussa. In Ketonen M, editor, Automaatio XVIII Seminaari 2009. Helsinki. 2009. (Helsinki SAS julkaisusarja; No. 36).