OPTIMISASI MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL DALAM MANAJEMEN RANTAI PASOKAN

Transkripsi

1 OPTIMISASI MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL DALAM MANAJEMEN RANTAI PASOKAN DISERTASI Oleh Ronsen Purba PROGRAM STUDI DOKTOR ILMU MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITRAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 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 PROGRAM STUDI DOKTOR ILMU MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITRAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 LEMBAR PENGESAHAN DISERTASI Judul Disertasi : Optimisasi Model Distribusi Super-fleksibel dalam Manajemen Rantai Pasokan Nama Lengkap : Ronsen Purba NIM : Program Studi : Doktor Ilmu Matematika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Herman Mawengkang Promotor Prof. Dr. Anton Abdulbasah Kamil, M.Sc Co-Promotor Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc Co-Promotor Ketua Program Studi, Dekan, Prof. Dr. Herman Mawengkang Dr. Sutarman, M.Sc Tanggal lulus : 19 Maret 2015

4 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.

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN ABSTRAK ABSTRACT PENGHARGAAN RIWAYAT HIDUP DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR vii vii vii vii vii vii x BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Urgensi Penelitian 7 BAB 2 LANDASAN TEORI Graf Dinamis (Dynamic Graph) Operasi Dinamis untuk Graf Tak Berarah Operasi Dinamis untuk Graf Berarah Algoritma Kunang-kunang (Firefly Algorithm) Pengenalan Algoritma Penentuan Parameter dan Deskripsi Algoritma FA Kompleksitas dan Klasifikasi Algoritma FA Intelligent Firefly Algorithm Manajemen Rantai Pasokan 35 vii

13 2.4 Fleksibilitas dalam Rantai Pasokan Tantangan dalam Manajemen Rantai Pasokan Transshipment dalam Rantai Pasokan 50 BAB 3 OPTIMISASI MANAJEMEN RANTAI PASOKAN Linear Programming Mixed Integer Linear/Non-Linear Programming Stochastic Programming Fuzzy Optimization Robust Optimization 63 BAB 4 OPTIMISASI MENGGUNAKAN FIREFLY ALGORITHM Aplikasi Algoritma FA Continuous Optimization Combinatorial Optimization Constraint Optimization Multi-objective Optimization Dynamic Environment Algoritma FA dalam Praktek Skema Algoritma FA Teknis Secara Rinci Constrained Firefly Algorithm (CFA) Aplikasi FA untuk Solusi Integer Programming Problem Binary Real Coded Firefly Algorithm Strategi Penanganan terhadap Pelanggaran Kendala Teknik Diskritisasi 89 viii

14 4.4.3 Algoritma Binary Firefly Algoritma Rinci Binary Real Coded Firefly 93 BAB 5 MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL Persyaratan Super-fleksibel Permasalahan dalam Distribusi Super-fleksibel Model Distribusi Fungsi Objektif Kebijakan Transshipment dan Alih Peran 109 BAB 6 SOLUSI OPTIMAL MODEL DISTRIBUSI SUPER-FLEKSIBEL Modifikasi Algoritma FA Diskritisasi Algoritma FA Menambah Kemampuan Mengingat dan Transfer Newborn Fireflies Modifikasi Formula Perubahan Posisi Operasi Digraf Dinamis Solusi Optimal Usulan 128 BAB 7 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pembahasan 137 BAB 8 KESIMPULAN DAN PENELITIAN LANJUTAN Kesimpulan Penelitian Lanjutan 140 DAFTAR PUSTAKA 142 ix

15 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 2.1 Algoritma Dasar FA Algoritma FA Lebih Lengkap Taksonomi Algoritma FA Algoritma Intelligent FA Sustainable Supply Chain Management (Carter dan Roger, 2011) House of sscm (Carter dan Roger, 2008) Lima Tantangan Teratas Rantai Pasokan Global (IBM, 2010) Taksonomi Aplikasi FA (Fister et al., 2013) Algoritma FA untuk Constrained Optimization (Yang, 2008) Algoritma Constrained FA (Brajevic, 2012) Algoritma FA untuk Integer Programming (Bacanin, et al., 2013) Perbandingan Performa FA dengan ABC (Bacanin, et al., 2013) Fungsi Sigmoid dan tanh (Chandrasekaran, 2012) Strategi Penanganan Pelanggaran Kendala (Chandrasekaran, 2012) Representasi Job Sequence Vector (Sayadi et al., 2014) Jaringan Distribusi Super-fleksibel Alternatif dalam Transshipment dan Alih Peran R A Melakukan Transshipment ke R B R A Mengambil Alih Peran R B R C Melakukan Transshipment ke R B R C Mengambil Alih Peran R B R A dan R C Melakukan Transshipment ke R B R A dan R C Mengambil Alih Peran R B 114 x

16 6.1 Skema Perubahan Posisi pada Algoritma FA Klasik (Parsi, 2014) Skema Perbaikan Penentuan Perubahan Posisi (Parsi, 2014) Algoritma Modifikasi FA Algoritma Pertukaran Informasi Algoritma Trinary Firefly Algoritma Global Manajemen Pusat Distribusi Super-fleksibel Sebuah Jaringan Distribusi (Studi Kasus) 132 xi