Μαρκοβιανές και Ήμι-Μαρκοβιανές Στοχαστικές Διαδικασίες στη Διαχείριση Αποθεμάτων και Διαχείριση Κινδύνου Εφοδιαστικών Αλυσίδων
Creators: name: Κεραμυδάς, Χρήστος Αλκιβιάδη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Μαρκοβιανή Στοχαστική Διαδικασία
Ήμι-Μαρκοβιανή Στοχαστική Διαδικασία
Προσομοίωση
Διαχείριση Αποθεμάτων
Διαχείριση Εφοδιαστικής Αλυσίδας
Διαχείριση Κινδύνου
Markov Stochastic Processes
semi-Markov Stochastic Processes
Simulation
Inventory Control
Supply Chain Management
Risk Management

description: Τα ζητήματα της Διαχείρισης Αποθεμάτων και της Διαχείρισης Κινδύνου Εφοδιαστικών Αλυσίδων είναι από τους περισσότερο αναπτυγμένους ερευνητικούς τομείς στο πεδίο της Επιχειρησιακής Έρευνας, με τον πρώτο να διαθέτει πιθανότατα τη μεγαλύτερη βιβλιογραφία από πλευράς όγκου και τον δεύτερο να αναπτύσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια, ενώ τα αποτελέσματά τους έχουν άμεση εφαρμογή σε προβλήματα του πραγματικού κόσμου. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια προσέγγιση των προαναφερθέντων ζητημάτων από την οπτική γωνία των Στοχαστικών Διαδικασιών (ΣΔ) όσον αφορά στη μοντελοποίηση και στη διαδικασία υπολογισμού και απόκτησης των τελικών αποτελεσμάτων. Ειδικότερα, στο πρώτο μέρος της εργασίας παρουσιάζεται μια γενικευμένη θεώρηση ενός τυπικού συστήματος αποθεμάτων Μαρκοβιανής ζήτησης και περιοδικής επιθεώρησης, για το οποίο αποδεικνύεται η βελτιστότητα της εφαρμοζόμενης πολιτικής τύπου (s, S), με παρουσία ή απουσία προεξοφλητικού επιτοκίου για τις περιπτώσεις των εκκρεμουσών παραγγελιών και των χαμένων πωλήσεων. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζεται η μελέτη μιας εφοδιαστικής αλυσίδας δύο επιπέδων, στην οποία εφαρμόζεται μια πολιτική συνεχούς επιθεώρησης τύπου (q, r), όσον αφορά τη Διαχείριση Κινδύνου σε περίπτωση διακοπής της τροφοδοσίας, με την τελευταία να μοντελοποιείται ως Ήμι-Μαρκοβιανή ΣΔ. Αυτό πραγματοποιείται μέσω της εξέτασης τριών σεναρίων: (i) χρησιμοποίηση ενός συνεχώς διαθέσιμου προμηθευτή, (ii) χρησιμοποίηση ενός περιοδικά διαθέσιμου προμηθευτή και (iii) χρησιμοποίηση δύο περιοδικά διαθέσιμων εναλλακτικών προμηθευτών (προμήθεια από δύο προμηθευτές, dual sourcing). Το τελευταίο μέρος περιλαμβάνει μια σειρά από αριθμητικά παραδείγματα για κάθε περίπτωση, τα οποία επιλύθηκαν αναλυτικά και προσομοιωτικά χρησιμοποιώντας δύο γλώσσες προγραμματισμού (VBA MS Excel®, Wolfram Mathematica® 7.0), δύο λογισμικά προσομοίωσης (Arena® Simulation Software, Crystal Ball MS Excel®) και μια σειρά αλγορίθμων επίλυσης (π.χ. OptQuest®, επαναληπτικοί αλγόριθμοι, κ.α.). Τέλος, μέσα από την εργασία αναδεικνύεται η ανάγκη και η σημαντικότητα της μοντελοποίησης και επίλυσης πραγματικών προβλημάτων μέσω στοχαστικών διαδικασιών, ενώ παράλληλα διαπιστώνεται η υψηλή δυσκολία της διαμόρφωσης των σχετικών προτύπων και της απόκτησης των τελικών αποτελεσμάτων.
description: Inventory Control (IC) and Supply Chain Risk Management (SCRM) are two research fields with great impact on both academia and practice. Thus far, a plethora of studies has tackled IC related issues in the relevant Operations Research literature, while SCRM issues have received scientific attention during the last two decades with a rapidly growing interest. In this context, this master thesis presents the stochastic processes approach towards modeling and computing the arithmetic results when addressing this type of problems. Specifically, in the first part of this thesis a Markovian demand inventory control system is presented. The system operates under a generalized (s, S) type inventory policy (periodical review), which is proved to be optimal for discounted/average cost models with backlog or lost sales assumptions. In the second part of this thesis, the problem of SCRM for a two-echelon supply chain under disruptions is examined. The retailer employs a continuous review (q, r)-type inventory policy and the suppliers’ availability is modeled as a semi-Markov stochastic process. To this end, three alternative scenarios/policies are investigated: (i) single-sourcing from a reliable supplier, (ii) single-sourcing from an unreliable supplier (SC with disruptions), and (iii) dual-sourcing from two unreliable suppliers. The third part of the manuscript includes a set of numerical examples that correspond to the aforementioned IC and SCRM cases. The solutions were derived using appropriate mathematical methodologies and techniques, such as iterative optimization algorithms and simulation. These methodologies were applied through sophisticated software tools including: (i) computer programming (VBA MS Excel®, Wolfram Mathematica® 7.0), (ii) simulation software (Arena® Simulation Software, Crystal Ball MS Excel®), and (iii) several optimization algorithms (e.g. OptQuest®, Iteration Algorithms, etc.). The overall study consideration, along with the corresponding results, indicates the necessity and the significance of the stochastic processes’ approach upon this type of IC and SCRM problems, while it reveals the modeling and solving difficulties of relevant stochastic problems.