An assessment of order release models in hybrid MTO-MTS flow-shop with bottleneck : a simulation study

The traditional configurations of market response, make-to-orders (MTO) and make-to-stock (MTS), are no more suitable in certain competitive context, forcing companies to a transition towards hybrid solutions. The related literature suggests a hierarchical approach, divided in three level: strategical, tactical and operational. Unfortunately, the latter aspect has been neglected, in particular the Order Review and Release issue counts only two related articles. One of them focuses on the semiconductor industry, which is characterized by high variety job shops with bottlenecks. A Workload-Control-rule has been judged as more adequate for this environment, excluding bottleneck-based ones. The objective has been set as the enlargement of the study, generalizing the model and addressing the problem in the context of flowshop. Therefore, changing the shop configuration, a second stream of researches addressing the issue of bottleneck within flowshop has been deepened. Literature links this topic to the Theory of Constraints by Goldratt, from which Drum Buffer Rope (DBR) has been designed as a production planning and control tool. DBR proved to be effective for flowshop, and one of the main findings explains how bottleneck severity is the most important factor to choose between a release model based on the control of workload or based on the bottleneck. Given the findings on DBR and the severity factor on one side, and the reference research based on workload on the other, the objective has been defined as verifying how the decision on the release model changes considering the designed hybrid flowshop model. Simulation results are not clearly in favor of one over the other, since besides severity, there is another important factor to consider: the choice of control at dispatching level, and its connected trade-offs. In particular, implementing this control with bottleneck-based rule is effective for MTO performances, especially in case of high severity, but less effective for MTS ones. Instead, when control at dispatching is absent, MTS have better results and the workload control as release rule is preferred, leading also to the best lead times for moderate severity.

Le configurazioni dei sistemi produttivi tradizionali, make-to-order (MTO) e make-to-stock (MTS), non sono più sufficienti in alcuni contesti competitivi, costringendo le aziende ad una transizione verso soluzioni ibride. La letteratura suggerisce un approccio gerarchico suddiviso in tre livelli: strategico, tattico ed operativo. Tuttavia, l’ultimo è stato trascurato, ed in particolare, al suo interno, il tema “Order Review and Release”, presente infatti in sole due pubblicazioni. La prima tratta l’industria dei semiconduttori caratterizzata da job shop con bottleneck, e dato il contesto, identifica un modello di rilascio basato sul workload come più adatto rispetto ad uno incentrato sul bottleneck. La ricerca rappresenta il punto di partenza di questa tesi, con l'obiettivo di allargare lo studio originale generalizzando il modello e analizzando la sua applicazione ai flowshop. Conseguentemente al cambio di configurazione, è stata approfondita la letteratura riguardante il problema dei bottleneck all’interno di flowshop, nella quale Drum-Buffer-Rope (DBR) è proposto come strumento di pianificazione e controllo della produzione. DBR è stato ritenuto efficace per i flowshop ed è stato dimostrato come la bottleneck severity sia il fattore più importante per la scelta del modello di rilascio. Visti i risultati per DBR e severity da un lato, e le affermazioni della ricerca di partenza sul workload dall'altro, l'obiettivo è verificare come cambiano le decisioni sulla regola di rilascio nel modello di flowshop ibrido progettato. La simulazione non mostra una dominanza chiara fra i due modelli; un altro fattore, in aggiunta alla severity, è infatti da considerare: la scelta relativa al controllo a livello di dispatching e i trade off che ne scaturiscono. In particolare, l’implementazione del controllo con regole basate sul bottleneck è efficace in termini di prestazioni MTO, specialmente quando la severity è elevata, a discapito degli ordini MTS. In mancanza di controllo, la resa dei prodotti MTS è migliore ed è preferibile realizzare un controllo del rilascio basato sul workload, conducendo in caso di severity moderata ai migliori risultati in termini di lead time.