optimisasi model distribusi super-fleksibel dalam manajemen rantai

OPTIMISASI MODEL DISTRIBUSI
SUPER-FLEKSIBEL DALAM MANAJEMEN RANTAI
PASOKAN
DISERTASI
Oleh
Ronsen Purba
108110005
PROGRAM STUDI DOKTOR ILMU MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITRAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
OPTIMISASI MODEL DISTRIBUSI
SUPER-FLEKSIBEL DALAM MANAJEMEN RANTAI
PASOKAN
DISERTASI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam
Program Studi Doktor Ilmu Matematika pada Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
Ronsen Purba
108110005
PROGRAM STUDI DOKTOR ILMU MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITRAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
LEMBAR PENGESAHAN DISERTASI
Judul Disertasi :
Nama Lengkap
NIM
Program Studi
Fakultas
:
:
:
:
Optimisasi Model Distribusi Super-fleksibel dalam Manajemen Rantai Pasokan
Ronsen Purba
108110005
Doktor Ilmu Matematika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Herman Mawengkang
Promotor
Prof. Dr. Anton Abdulbasah Kamil, M.Sc
Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc
Co-Promotor
Co-Promotor
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Dr. Herman Mawengkang
Dr. Sutarman, M.Sc
Tanggal lulus : 19 Maret 2015
Telah diuji pada
Tanggal 19 Maret 2015
PANITIA PENGUJI DISERTASI
Ketua
:
Prof. Dr. Herman Mawengkang
Anggota
:
1. Prof. Dr. Anton Abdulbasah Kamil, M.Sc.
2. Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc.
3. Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc.
4. Prof. Dr. Tulus, M.Si.
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam
disertasi saya yang berjudul :
OPTIMISASI MODEL DISTRIBUSI
SUPER-FLEKSIBEL DALAM MANAJEMEN RANTAI
PASOKAN
merupakan gagasan atau hasil penelitian disertasi saya sendiri dengan pembimbingan para komisi pembimbing, kecuali yang dengan ditunjukkan rujukannya.
Disertasi ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program sejenis di perguruan tinggi lainnya.
Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan
dapat diperiksa kebenarannya.
Medan, 12 Juni 2015
Penulis
Ronsen Purba
ABSTRAK
Ketidakpastian dan perubahan yang sangat cepat serta semakin
meningkatnya tuntutan agar rantai pasokan memenuhi prinsip berkelanjutan (sustainability) mengharuskan pengambil keputusan dalam
manajemen rantai pasokan untuk menerapkan berbagai strategi yang
super-fleksibel. Akan tetapi, kebijakan yang bersifat super-fleksibel
membuat optimisasi manajemen rantai pasokan menjadi semakin
sulit, sehingga dibutuhkan model yang dapat mengakomodasi kondisi lingkungan yang serba tidak pasti tersebut. Disertasi ini mengusulkan optimisasi model distribusi yang super-fleksibel yang merupakan permasalahan dengan bentuk mixed integer non-linear programming (MINLP). Solusi optimal yang diusulkan memanfaatkan algoritma kunang-kunang (FA)yang cerdas, biner, triner dan riil yang dipadukan dengan operasi-operasi dari digraf dinamis. Algoritma tersebut diberi nama intelligent binary-trinary real code firefly algorithmdynamic graph (IBTRCFA-DG). Hasil penelitian dalam disertasi ini
merupakan pendekatan baru dalam manajemen pusat distribusi dan semua fasilitas pendukung di bawahnya dengan maksud meminimumkan
biaya instalasi dan operasional rantai pasokan untuk menghadapi kondisi lingkungan yang super-fleksibel dalam mencapai persyaratan berkelanjutan.
Kata Kunci
: Distribusi super-fleksibel, optimisasi, manajemen
rantai pasokan berkelanjutan, digraf dinamis, intelligent trinary real coded firefly algorithm
i
ABSTRACT
Uncertainty and rapid changes as well as growing demand for sustainability force decision makers in supply chain management to implement various super-flexible strategies. However, super-flexible policies
make supply chain management optimization become harder, such that
we need a new model accommodating the uncertainties of environmental
conditions. This dissertation proposes an optimization for super-flexible
distribution model. Proposed super-flexible distribution is a mixed integer non linear programming problem. We propose an optimal solution
for the problem using intelligent binary-trinary real code firefly algorithm supplemented by dynamic graph operations, so we name the algorithm as IBTRCFA-DG. The results obtained in this research is a new
approach in managing the distribution center and all down-streams by
minimizing costs for installation and operation the network in handling
super-flexible environmental conditions toward the sustainable supply
chain management.
Keywords :
Super-flexible distribution, optimization, sustainable
suply chain management, dynamic digraph, intelligent
binary trinary real coded firefly algorithm
ii
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Mahakuasa atas rahmat, hidayah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi dengan judul OPTIMISASI MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL DALAM
MANAJEMEN RANTAI PASOKAN.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang tulus dan ikhlas
serta penghargaan setinggi-tingginya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc(CTM), Sp.A(K),
selaku Rektor yang telah memberikan kesempatan kepada penulis mengikuti
Program Doktor Ilmu Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera
Utara Medan
2. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc., selaku Dekan yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menjadi peserta Program Doktor Ilmu Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara Medan dan telah membagi
ilmunya kepada penulis
3. Bapak Prof. Dr. Herman Mawengkang, selaku Promotor dan Ketua Program Studi Doktor Ilmu Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera
Utara Medan yang dengan sabar membimbing penulis dalam menyelesaikan
disertasi ini
4. Bapak Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc., selaku co-promotor dan selaku Sekretaris Program Studi Doktor Ilmu Matematika, Fakultas MIPA, Universitas
Sumatera Utara Medan yang dengan ketulusan hati membimbing penulis
dalam menyelesaikan disertasi ini dan membagi ilmunya kepada penulis
5. Bapak Prof. Dr. Anton Abdulbasah Kamil, M.Sc., selaku co-promotor yang
telah membimbing penulis dalam menyelesaikan disertasi ini
6. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc., selaku komisi penguji yang
iii
telah memberikan masukan dan mengarahkan penulis untuk perbaikan disertasi ini
7. Bapak Prof. Dr. Tulus, M.Si., selaku komisi penguji yang telah memberikan
masukan dan mengarahkan penulis demi perbaikan disertasi ini
8. Bapak Irwanto, selaku Ketua Yayasan Bina Pertiwi Medan yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan studi S3
9. Ibu Tien Irawaty, selaku Ketua BPH Yayasan Bina Pertiwi Medan yang
telah membiayai penulis selama perkuliahan dan penyelesaian disertasi ini
10. Bapak Dr. Mimpin Ginting, M.Si., selaku Ketua STMIK Mikroskil yang
telah memberikan izin kepada penulis untuk mengikuti Program Doktor
Ilmu Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara Medan
11. Bapak Djoni, S.Kom, M.T.I., selaku Wakil Ketua I STMIK Mikroskil yang
telah mendukung dan memberikan dorongan bagi penulis selama menjalani
perkuliahan hingga selesainya disertasi ini
12. Bapak Paulus S.Kom, M.T., selaku Wakil Ketua II STMIK Mikroskil yang
telah mendukung dan membantu kelancaran pembayaran biaya perkuliahan
penulis
13. Bapak Saliman, S.T., selaku Wakil Ketua III STMIK Mikroskil yang telah
memungkinkan penulis mengikuti kuliah Program Doktor
14. Seluruf Staf Pengajar Program Studi Doktor Ilmu Matematika, Fakultas
MIPA, Universitas Sumatera Utara Medan
15. Saudari Misiani S.Si. yang telah banyak membantu selama penulis mengikuti kuliah sampai selesainya disertasi ini
16. Seluruh teman sejawat di STMIK-STIE Mikroskil Medan yang telah memberikan dorongan semangat kepada penulis selama menjalani perkuliahan
dan menyelesaikan disertasi ini
iv
17. Semua rekan sesama peserta Program Doktor Ilmu Matematika, Fakultas
MIPA, Universitas Sumatera Utara Medan, khususnya angkatan 2010 yang
telah banyak berbagi dengan penulis selama perkuliahan dan penyelesaian
disertasi ini
18. Semua pihak yang tidak mampu penulis sebutkan satu persatu yang telah
memberikan dorongan semangat dan bantuan materi serta moril kepada
penulis selama menempuh perkuliahan dan penyelesaian disertasi ini
Secara khusus penulis menyampaikan terimakasih kepada isteri tercinta Rosmauli Sirait, S.E. dan anak-anak: Priozky Pratama Purba, Monica Viola Purba, Rika Permatasari Purba dan Meisita Purba yang telah memberikan doa dan
dorongan serta pengertian selama penulis mengikuti perkuliahan dan menyelesaikan disertasi ini. Semoga keberhasilan pendidikan S3 saya ini dapat menjadi
inspirasi kepada anak-anakku dalam mengikuti kuliah dan pelajaran di sekolah.
Khususnya, kepada Priozky yang sedang menempuh kuliah di FTTM ITB Bandung kiranya lebih semangat belajar guna meraih cita-cita. Terimakasih yang
sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Ibu Mertua K. R. Gultom dan
seluruh keluarga yang telah mendoakan dan memberi semangat kepada penulis
selama perkuliahan sampai selesainya disertasi ini.
Akhir kata, semoga ilmu yang penulis dapatkan serta disertasi ini dapat
bermanfaat bagi Program Studi Doktor Ilmu Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara Medan dan Mikroskil serta membawa kebaikan bagi
orang banyak.
Medan, 12 Juni 2015
Ronsen Purba
v
RIWAYAT HIDUP
Ronsen Purba dilahirkan di Bandar Kinalang Kabupaten Simalungun pada
tanggal 24 September 1960, dari Ayah yang bernama J. Purba (Alm) dan Ibu
yang bernama H. br Sipakkar (Almh) sebagai anak kedua dari delapan bersaudara.
Pada tahun 1973 lulus dari SD Negeri Simpang Kinalang Kabupaten Simalungun.
Pada tahun 1976 lulus dari SMP Negeri Seribudolok dan pada tahun 1980 lulus
dari SMA Katolik Kabanjahe
Diterima di Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam pada tahun 1980 melalui Pemanduan Bakat. Pada tahun 1985
lulus Sarjana Matematika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara Medan. Pada tahun 1991 memperoleh gelar Master
of Science dari Computer Science Department, Indiana University Bloomington
Indiana, Amerika Serikat. Selanjutnya pada tahun 2010, penulis mengikuti pendidikan S3 Program Studi Ilmu Matematika, Fakultas Matematikan dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara Medan.
Penulis pernah menjabat Kepala Laboratorium Komputer Universitas Sisingamangaraja XII Medan, Pembantu Ketua I STMIK Sisingamangaraja XII
Medan, Ketua Jurusan Manajemen Informatika STMIK Mikroskil Medan, Ketua
Jurusan Teknik Informatika STMIK Mikroskil Medan, serta Kepala Pusat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat STMIK Mikroskil Medan. Saat ini, penulis aktif
sebagai Dosen Tetap di Jurusan Teknik Informatika, STMIK Mikroskil Medan.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN
vii
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
vii
PENGHARGAAN
vii
RIWAYAT HIDUP
vii
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR GAMBAR
x
BAB 1 PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
6
1.3 Tujuan Penelitian
6
1.4 Urgensi Penelitian
7
BAB 2 LANDASAN TEORI
8
2.1 Graf Dinamis (Dynamic Graph)
8
2.1.1 Operasi Dinamis untuk Graf Tak Berarah
10
2.1.2 Operasi Dinamis untuk Graf Berarah
13
2.2 Algoritma Kunang-kunang (Firefly Algorithm)
21
2.2.1 Pengenalan Algoritma
21
2.2.2 Penentuan Parameter dan Deskripsi Algoritma FA
26
2.2.3 Kompleksitas dan Klasifikasi Algoritma FA
29
2.2.4 Intelligent Firefly Algorithm
33
2.3 Manajemen Rantai Pasokan
vii
35
2.4 Fleksibilitas dalam Rantai Pasokan
42
2.5 Tantangan dalam Manajemen Rantai Pasokan
46
2.6 Transshipment dalam Rantai Pasokan
50
BAB 3 OPTIMISASI MANAJEMEN RANTAI PASOKAN
54
3.1 Linear Programming
55
3.2 Mixed Integer Linear/Non-Linear Programming
56
3.3 Stochastic Programming
59
3.4 Fuzzy Optimization
60
3.5 Robust Optimization
63
BAB 4 OPTIMISASI MENGGUNAKAN FIREFLY ALGORITHM
4.1 Aplikasi Algoritma FA
68
68
4.1.1 Continuous Optimization
69
4.1.2 Combinatorial Optimization
69
4.1.3 Constraint Optimization
71
4.1.4 Multi-objective Optimization
72
4.1.5 Dynamic Environment
73
4.2 Algoritma FA dalam Praktek
75
4.2.1 Skema Algoritma FA
75
4.2.2 Teknis Secara Rinci
77
4.2.3 Constrained Firefly Algorithm (CFA)
79
4.3 Aplikasi FA untuk Solusi Integer Programming Problem
82
4.4 Binary Real Coded Firefly Algorithm
86
4.4.1 Strategi Penanganan terhadap Pelanggaran Kendala
88
4.4.2 Teknik Diskritisasi
89
viii
4.4.3 Algoritma Binary Firefly
91
4.4.4 Algoritma Rinci Binary Real Coded Firefly
93
BAB 5 MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL
95
5.1 Persyaratan Super-fleksibel
95
5.2 Permasalahan dalam Distribusi Super-fleksibel
98
5.3 Model Distribusi
100
5.4 Fungsi Objektif
103
5.5 Kebijakan Transshipment dan Alih Peran
109
BAB 6 SOLUSI OPTIMAL MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL
6.1 Modifikasi Algoritma FA
115
115
6.1.1 Diskritisasi Algoritma FA
116
6.1.2 Menambah Kemampuan Mengingat dan Transfer
118
6.1.3 Newborn Fireflies
121
6.1.4 Modifikasi Formula Perubahan Posisi
121
6.2 Operasi Digraf Dinamis
127
6.3 Solusi Optimal Usulan
128
BAB 7 HASIL DAN PEMBAHASAN
131
7.1 Hasil
131
7.2 Pembahasan
137
BAB 8 KESIMPULAN DAN PENELITIAN LANJUTAN
140
8.1 Kesimpulan
140
8.2 Penelitian Lanjutan
140
DAFTAR PUSTAKA
142
ix
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Algoritma Dasar FA
29
2.2
Algoritma FA Lebih Lengkap
30
2.3
Taksonomi Algoritma FA
33
2.4
Algoritma Intelligent FA
35
2.5
Sustainable Supply Chain Management (Carter dan Roger, 2011)
38
2.6
House of sSCM (Carter dan Roger, 2008)
40
2.7
Lima Tantangan Teratas Rantai Pasokan Global (IBM, 2010)
48
4.1
Taksonomi Aplikasi FA (Fister et al., 2013)
68
4.2
Algoritma FA untuk Constrained Optimization (Yang, 2008)
77
4.3
Algoritma Constrained FA (Brajevic, 2012)
82
4.4
Algoritma FA untuk Integer Programming (Bacanin, et al., 2013)
84
4.5
Perbandingan Performa FA dengan ABC (Bacanin, et al., 2013)
85
4.6
Fungsi Sigmoid dan tanh (Chandrasekaran, 2012)
88
4.7
Strategi Penanganan Pelanggaran Kendala (Chandrasekaran, 2012)
89
4.8
Representasi Job Sequence Vector (Sayadi et al., 2014)
90
5.1
Jaringan Distribusi Super-fleksibel
101
5.2
Alternatif dalam Transshipment dan Alih Peran
110
5.3
RA Melakukan Transshipment ke RB
111
5.4
RA Mengambil Alih Peran RB
112
5.5
RC Melakukan Transshipment ke RB
112
5.6
RC Mengambil Alih Peran RB
113
5.7
RA dan RC Melakukan Transshipment ke RB
113
5.8
RA dan RC Mengambil Alih Peran RB
114
x
6.1
Skema Perubahan Posisi pada Algoritma FA Klasik (Parsi, 2014) 122
6.2
Skema Perbaikan Penentuan Perubahan Posisi (Parsi, 2014)
123
6.3
Algoritma Modifikasi FA
124
6.4
Algoritma Pertukaran Informasi
125
6.5
Algoritma Trinary Firefly
126
6.6
Algoritma Global Manajemen Pusat Distribusi Super-fleksibel
129
7.1
Sebuah Jaringan Distribusi (Studi Kasus)
132
xi