Ανάπτυξη συστημάτων υποστήριξης αποφάσεων στη διαχείριση εφοδιαστικών δικτύων με στοχαστικές ροές (μεταβλητή ζήτηση και τυχαίοι χρόνοι αναπληρώσεων αποθεμάτων)

Abstract

This PhD thesis focuses on multi echelon inventory systems, that face uncertain demand and replenishments. A prescriptive model is developed so that an efficient inventory decision process can be formulated. The main objective is to develop evaluative performance algorithms in order to effectively support the organizations’ decision making process. The most essential goals of the thesis are:•The modeling of multi-echelon supply chain systems•The computation and further analysis of serial, merge and divergent supply chain’s performance measures. •The development of inventory performance measures on supply chains •The development of algorithms for supply networks performance evaluationThe first and second chapter introduce the reader to supply chain management and inventory control theory respectively. In the 3rd chapter the methodology and modeling technics are analyzed. The rest of the thesis is structured as follows.In the 4th Chapter, inventory systems with serial topology are analyzed and are modeled. The model assumes unlimited number of the supply network members, Erlang distribution for replenishment and continuous review policies and variable demand. In the 5th chapter a two stage merge supply chain is modeled. The first echelon consists of the distribution centre and the shared buffer with unlimited capacity, the second echelon includes unlimited non-identical suppliers. The service and replenishment time are variable that follow the era distribution. In the 6th chapter divergent inventory systems are studied. The model that is developed assumes a two stage inventory system with one saturated supplier and unlimited number of retailers at second stage, Erlang distribution for replenishment, continuous review policies and variable demandAll forms of supply networks that have been studied, are modelled as continuous Markov process with discrete states. The structures of the transition matrices of those systems are explored and computational algorithms are developed. The main aim is the computation of various performance measures of the systems for different values of system parameters so as to evaluate the systems’ performance and to support decision making. For the mathematical programming model and the rest of the calculations the Matlab software is used.Finally, in the last chapter of the thesis the basic concepts, conclusions and further research are summarized.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, μελετώνται πολυεπίπεδα εφοδιαστικά δίκτυα σε περιβάλλον αβεβαιότητας (μεταβλητή ζήτηση και τυχαίοι χρόνοι αναπληρώσεων). Κύριος σκοπός η Διοίκηση Εφοδιαστικών Δικτύων να γίνεται μέσω της χρήσης εργαλείων υποστήριξης στη λήψη αποφάσεων και όχι με εμπειρικά–διαισθητικά μέσα. Μέσω της τεκμηριωμένης και ορθολογικής λήψης αποφάσεων, οι οργανισμοί είναι σε θέση να βελτιστοποιούν την απόδοση και την κερδοφορία τους. Οι κυριότεροι στόχοι της διατριβής είναι οι εξής: •Η μοντελοποίηση εφοδιαστικών δικτύων με πολλά επίπεδα, (multi-echelon).•Ο προσδιορισμός και η ανάλυση των μέτρων απόδοσης των εφοδιαστικών συστημάτων με τοπολογία είτε γραμμική (Serial Chains), είτε συγκλίνουσα (Merge), ή αποκλίνουσα (Divergent).•Η ανάπτυξη δεικτών μέτρησης της επίδρασης των αποθεμάτων στη συνολική απόδοση της εφοδιαστικής αλυσίδας. •Η ανάπτυξη πρωτότυπων αλγορίθμων αξιολόγησης της απόδοσης των εφοδιαστικών δικτύων. Πιο αναλυτικά στα δύο πρώτα κεφαλαία παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της Διοίκησης Εφοδιαστικής Αλυσίδας και της Διαχείρισης των Αποθεμάτων. Σκοπός των δύο πρώτων κεφαλαίων είναι η εξοικείωση του αναγνώστη με εισαγωγικές έννοιες. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στη μεθοδολογική προσέγγιση της αξιολόγησης της απόδοσης των εφοδιαστικών συστημάτων. Επίσης αναλύεται το γνωστικό υπόβαθρο που υιοθετείται για την μοντελοποίηση των υπό μελέτη εφοδιαστικών δικτύων. Στα τρία επόμενα κεφάλαια μοντελοποιούνται κατά σειρά σειριακά, συγκλίνοντα και αποκλίνοντα συστήματα εφοδιασμού.Συγκεκριμένα, στο 4ο κεφάλαιο μελετώνται σειριακά εφοδιαστικά δίκτυα έλξης με απεριόριστο αριθμό μελών και χαμένες πωλήσεις. Επίσης, θεωρούνται πολίτικες συνεχούς παρακολούθησης αποθεμάτων, στοχαστική ζήτηση και αναπληρώσεις αποθεμάτων, τέλος οι χρόνοι αναπλήρωσης ακολουθούν την Erlang κατανομή. Στο 5ο κεφάλαιο μοντελοποιούνται συγκλίνοντα εφοδιαστικά δίκτυα ώθησης με δύο επίπεδα (προμηθευτές και κέντρο παραγωγής με αποθηκευτικό χώρο-buffer) και άπειρο αριθμό αξιόπιστων προμηθευτών. Οι χρόνοι εξυπηρέτησης και αναπληρώσεων ακολουθούν την Erlang κατανομή. Το 6ο κεφάλαιο αναλύονται αποκλίνοντα εφοδιαστικά δίκτυα δύο επίπεδων με ένα κεκορεσμένο προμηθευτή και απεριόριστο αριθμό λιανοπωλητών με χαμένες πωλήσεις. Το μοντέλο υποθέτει πολίτικες συνεχούς παρακολούθησης αποθεμάτων, στοχαστική ζήτηση και αναπληρώσεις, οι χρόνοι αναπλήρωσης ακολουθούν την Erlang κατανομήΌλες οι μορφές εφοδιαστικών δικτύων που μελετώνται σε αυτή τη διατριβή μοντελοποιούνται ως Μαρκοβιανές στοχαστικές διαδικασίες συνεχούς χρόνου και διακριτού χώρου καταστάσεων. Για τον υπολογισμό των μέτρων απόδοσης των συστημάτων δημιουργούνται υπολογιστικοί αλγόριθμοι συναρτήσει των παραμέτρων εισόδου των συστημάτων. Οι εν λόγω υπολογιστικοί αλγόριθμοι βοηθούν στην κατανόηση της δυναμικής των αλληλοεπιδρώντων δυναμικών συστημάτων. Συνεπώς, μέσω των αλγορίθμων είναι δυνατή η αξιολόγηση της απόδοσης των εφοδιαστικών δικτύων και η υποστήριξη της λήψης αποφάσεων για θέματα όπως, το επίπεδο επαναπαραγγελίας, το μέγιστο απόθεμα, η κατανομή των αποθεμάτων σε κάθε κόμβο, ο αριθμός των προμηθευτών, η χωρητικότητα του buffer, ο αριθμός μηχανών στο κέντρο διανομής κ.α. Το λογισμικό πακέτο matlab χρησιμοποιείται για το μαθηματικό προγραμματισμό του μοντέλου και όλους τους υπολογισμούς.Τέλος, στο 7ο κεφάλαιο της διατριβής συνοψίζονται οι κύριες έννοιες, τα συμπεράσματα και η μελλοντική μελέτη.