مدیریت زنجیره تأمین

مدیریت زنجیره تأمین

بهینه‌سازی همزمان هزینه ریسک خرابی و هزینه‌های نگهداری با رویکرد ترکیبی یادگیری ماشین–الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مدیریت صنعتی ، واحد قزوین،دانشگاه آزاد اسلامی ، قزوین ، ایران
2 استادیار گروه مدیریت صنعتی، واحد قزوین،دانشگاه آزاد اسلامی ، قزوین ، ایران
چکیده
هدف این پژوهش، ارزیابی یک چارچوب ترکیبی داده‌محور برای بهینه‌سازی همزمان هزینه ریسک خرابی تجهیزات و هزینه‌های برنامه‌ریزی‌شده نگهداری و تعمیرات ، با اتکا به خروجی مدل برتر پیش‌بینی خرابی مبتنی بر یادگیری ماشین است. پژوهش از نوع کاربردی و داده‌محور بوده و داده‌های مورد استفاده در این پژوهش شامل ۴۰۰ رکورد هفتگی استخراج‌شده از یک بازه زمانی ۸ ساله و مرتبط با فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات تجهیزات در زنجیره تأمین سه‌سطحی تولید کک از استخراج زغال‌سنگ تا مرحله فرآوری می‌باشد. در مرحله نخست، پیش‌بینی احتمال خرابی تجهیزات با استفاده از چند الگوریتم یادگیری ماشین انجام شد. سپس، خروجی این مدل به‌عنوان ورودی یک الگوریتم ژنتیک چندهدفه به‌کار گرفته شد تا سناریوهای بهینه برای زمان‌بندی نگهداری پیشگیرانه استخراج شوند. یافته‌ها نشان دادند که مدل گرادیان بوستینگ توانایی بالاتری در شناسایی الگوهای پیچیده خرابی تجهیزات دارد و اتصال خروجی آن به الگوریتم ژنتیک امکان استخراج مجموعه‌ای از راه‌حل‌های بهینه مبادله‌ای میان کاهش ریسک خرابی و کنترل هزینه‌های نگهداری را فراهم می‌کند. جبهه پارتو حاصل، بیانگر آن است که افزایش شدت نگهداری الزاماً به حداقل‌سازی هزینه کل منجر نمی‌شود و انتخاب سناریوی بهینه به اولویت‌های مدیریتی و میزان ریسک‌پذیری سازمان وابسته است. پژوهش حاضر نشان می‌دهد که یکپارچه‌سازی پیش‌بینی خرابی مبتنی بر یادگیری ماشین با بهینه‌سازی چندهدفه، می‌تواند تصمیم‌سازی نگهداری و تعمیرات را از سطح واکنشی به سطح پیش‌نگر و هوشمند ارتقا دهد
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Simultaneous Optimization of Failure Risk Cost and Maintenance Costs Using a Hybrid Machine Learning and Genetic Algorithm Approach

نویسندگان English

Mahnaz Jalili 1
Sadegh Abedi 2
Masoumeh Daneshshakib 2
1 PhD Student, Industrial Management Department, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
2 Assistant Professor, Industrial Management Department, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
چکیده English

The purpose of this study is to evaluate a hybrid data-driven framework for the simultaneous optimization of equipment failure risk cost and planned maintenance costs, relying on the output of the superior machine learning-based failure prediction model. The research is applied and data-driven, and the data used in this study includes 400 weekly records extracted from an 8-year period related to equipment maintenance activities in a three-tier coke production supply chain, from coal mining to the processing stage. In the first stage, equipment failure probability prediction was performed using several machine learning algorithms. Then, the output of this model was utilized as the input of a multi-objective genetic algorithm to extract optimal scenarios for preventive maintenance scheduling. The findings showed that the gradient boosting model has a higher capability in identifying complex equipment failure patterns, and linking its output to the genetic algorithm enables the extraction of a set of trade-off optimal solutions between reducing failure risk and controlling maintenance costs. The resulting Pareto front indicates that increasing maintenance intensity does not necessarily lead to minimizing the total cost, and selecting the optimal scenario depends on managerial priorities and the organization’s risk tolerance. The present study demonstrates that integrating machine learning-based failure prediction with multi-objective optimization can upgrade maintenance decision-making from a reactive level to a proactive and intelligent level.

کلیدواژه‌ها English

Maintenance and Repair
Machine Learning
Failure Prediction
Multi-Objective Optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 18 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 04 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 06 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 06 شهریور 1405