Sürdürülebilir ürün çeşitliliği optimizasyonu
Sustainable product assortment optimization
Yazar: İLKAN SARIGÖL
Danışman: PROF. DR. COŞKUN ÖZKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Sürdürülebilirlik = Sustainability

Özet:
Bu tez çalışmasında sürdürülebilir ürün çeşitliliği optimizasyon modeli oluşturulmuş ve analizler gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan model ile çevresel, sosyal ve ekonomik kriterlerin dikkate alındığı çok amaçlı bir optimizasyon problemi çalışılmış ve bu kriterlerin maksimizasyonu sağlayan ürün sayısı ve çeşitleri belirlenmiştir. Otomobil ve yan sanayi sektöründen elde edilen veriler ile gerçek hayat uygulaması gerçekleştirilmiştir. 
Müşteri ihtiyaçlarındaki çeşitliliğin artması Kitlesel Pazarlama yaklaşımının Hedef Pazarlama yaklaşımına dönüşmesine neden olmaktadır. Rekabet avantajı oluşturmak isteyen firmalar müşteri ihtiyaçlarına göre farklı ürünler sunmakta ve pazardaki devamlılıklarını sağlamaya çalışmaktadırlar. Firmaların büyüyen ürün portföyleri, ürünlerin doğru yönetilmesini zorlaştırmakta, kalite ve üretim maliyetlerini yükseltmekte ve müşteri tercihlerinde kararsızlıkların ve müşteri memnuniyetsizliklerinin artmasına neden olmaktadır. Bu durum firma tarafından sunulan ürün sayısının sınırlandırılması gerekliliğini ortaya koymaktadır. Firmalar müşteri memnuniyetini sağlayacak ürün sayılarını bulmak için ürün sayısı optimizasyonuna yönelmektedir. Ayrıca, finansal parametrelerin yanı sıra çevresel ve toplumsal göstergeler ön plana çıkmakta ve artan bir uygulama alanı bulmaktadır. Bu çalışma kapsamında önceki ürün çeşitliliği optimizasyon problemlerinden farklı olarak, çevresel, sosyal ve ekonomik parametreleri birlikte değerlendiren bir model ortaya konulmuş ve analizler gerçekleştirilmiştir. 
Dünya Ticaret Konseyi, 2004 yılından bu yana yaklaşık 200 küresel şirketi bir araya getirdiği Sürdürülebilir Hareketlilik Projesi'ni yürütmektedir.  Projenin amacı ulaşım sonucu ortaya çıkan geleneksel salınımların azaltılması, sera gazı salınımlarının sürdürülebilir seviyelere indirilmesi, ulaşım ile bağlantılı ölümlerin ve yaralanmaların küresel ölçekte azaltılması, ulaşım ile bağlantılı gürültünün azaltılması ve trafik sıkışıklığının hafifletilmesidir. Ayrıca, ülkeler arasında mevcut olan hareketlilik farklılıklarının azaltılması ve  gelişmiş ve gelişmekte olan  ülkelerdeki genel nüfus için hareketlilik olanaklarının geliştirilmesidir [1].
10. kalkınma planında Lojistik ve Ulaştırma başlığı altında, ulaştırma türlerinin bütünleşmiş bir şekilde işletimini, verimli ve etkili bir ulaştırma altyapısı oluşturulmasını ve ulaştırma türlerinde güvenliği öne çıkaran sürdürülebilirlik kavramını göz önünde bulundurarak, insan faktörünü önceleyen ve çevreye zararı en aza indirgeyen politikaların uygulanması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Enerji verimliliği, temiz yakıt ve çevre dostu araç kullanımını sağlayan ulaşım sistemlerine öncelik verileceği ifade edilmiştir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından koordinasyonu sağlanan Türkiye Enerji Verimliliği Strateji Belgesindeki "Motorlu taşıtların birim fosil yakıt tüketimini azaltmak, kara yollarında toplu taşıma payını artırmak ve şehir içi ulaşımda gereksiz yakıt sarfiyatını önlemek" stratejik amacıyla emisyonların ve araç ağırlıklarının azaltılması hedeflenmektedir [2]. Amerika'da yapılan çalışmalar ulaşım sırasında oluşan karbondioksit emisyonu toplamın %34 lük kısmını oluşturduğunu ve konunun etkisini göstermektedir[3].
Dünyadaki ve Türkiye'deki gelişmelere paralel olarak bu tez ile ürün çeşitliliğinin ve emisyonun yüksek olduğu otomotiv ve yan sanayi sektöründe çevresel ve sosyal etki dikkate alınarak optimum ürün çeşidi belirlenmiştir. Diğer çalışmalardan farklı olarak ürün çeşitliliği optimizasyonu yapılırken ekonomik konuların yanı sıra çevresel ve sosyal konular değerlendirilmiştir. Modelde sürdürülebilirlik konusu ürün çeşitliliği optimizasyonuna dahil edilmiş ve analizler yapılmıştır. Ürün çeşitliliği ile Stok Tutma Birimi (STB) sayısı arasında pozitif yönlü bir ilişki bulunmaktadır. Çalışma kapsamında Multinomial Lojistik Regresyon ile yıllık olarak sürdürülebilirlik ve finansal parametreler ayrı ayrı ve birlikte kullanılarak geçiş matrisleri dinamik olarak hesaplanmıştır. Birimlerden elde edilen bilgiler ışığında karma tamsayılı doğrusal olmayan matematiksel model GAMS'te oluşturulmuştur. Geçiş matrisleri matematiksel modele girdi olarak kullanılmış ve optimum ürün çeşidi ve üretim/sipariş miktarı için hesaplamalar gerçekleştirilmiştir.  
Tezde sürdürülebilir ürün için analizler yapılmıştır. Optimum senaryolarda mevcut durumda pazara sunulan ürünlerden daha az sayıda ürün çeşidi hesaplanmıştır. Ayrıca, firmanın sürdürülebilirlik değeri ve karlılığı arasında negatif bir ilişki gözlenmiştir. En yüksek sürdürülebilirlik değeri müşteriler ekonomik parametrelere, firma sürdürülebilirlik bakış açısıyla karar verdiği durumda oluşmuştur. Ürün geçişlerini dikkate alarak elde edilen çözüm firmalar tarafından yaygın olarak kullanılan "En Çok Satan" ürün yaklaşımına göre daha iyi sonuçlar üretmektedir. Ürün çeşitliliği ile tüketicinin ürün almaktan vazgeçme katsayısı arttıkça firmanın pazara sunduğu ürün sayısı azalmaktadır.  Beklendiği gibi, hurda oranı ve verimsizlik maliyetleri arttıkça ürün çeşidi azalma eğilimi göstermektedir. Stok limitinin, üretim/ithalat kapasitesinin en az ve en çok seviyesinin artması durumunda ürün çeşidinde azalma gözlenmiştir. Firma kararını sürdürülebilirlikten ekonomik parametrelere doğru değiştirdiğinde ortalama ürün fiyatları ve toplam kar artarken, ortalama sürdürülebilirlik değeri ve toplam sürdürülebilirlik cirosu azalmaktadır.
Tezde firma karlılığını arttıran, çevreye ve topluma duyarlı ürünlerin pazara sunulması amaçlanmıştır. Ürün çeşidini azaltmak ekonomik fayda getirmektedir. Broniarczyk ve diğerleri [3] müşterilerin %25-50 STB azalmasına karşı hassas olmadıklarını laboratuvar çalışmalarında göstermiştir. Supervalue test mağazaları ebatlarını %12 azaltmış ve kategori satışlarını %6,5 arttırmıştır [4].
Tezde sırasıyla ilk bölümde literatür özeti sunularak 1990 yılından itibaren konuya yönelik çalışmalar ürün, satıcı ve tüketici ilişkisi ve ürün çeşitliliği optimizasyonu ikinci bölümde matematiksel model ve çözüm yöntemi paylaşılmıştır. Üçüncü bölümde ve son kısımda yapılan analizler ve özetleri paylaşılmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Ürün Çeşitliliği Optimizasyonu, Multinomial Lojistik Regresyon, Sürdürülebilirlik, Otomobil ve Yan Sanayi Sektörü

Abstract:
With this dissertation, sustainable product variety optimization problem is modelled and analyses are carried out. Multi objective problem including environmental, social and economic parameters is studied. The objective is to determine product size and type in order to maximize sustainability and economic parameters. As a real life application,  automobile and supply industry implementation is carried out. 
Increase in diversity of customer needs cause transformation of mass marketing to target marketing. Companies demanding competition advantage provide different products for diversified customer needs and try to survive on the market. The increasing number of product portfolio makes product management harder, increases quality and production costs, and increase customer hesitation and dissatisfaction. Hence, companies need to restraint products which are provided. Companies head towards product optimization in order to find optimal product number for customer satisfaction. Additionally, companies follow environmental and social parameters in addition to financial parameters and sustainability applications are getting common. Different from previous studies, this dissertation presents a model in order to determine and analyze environmental, social and economic parameters simultaneously. 
World Trade Forum has been carrying on Sustainability Project on Mobility which gathers 200 global firms since 2004. The objective of the project is to reduce emissions because of transportation, decrease greenhouse gas emission to sustainable level, decrease fatalies because of traffic accident, reduction of traffic noise, lower traffic congestion, decrease intercountry movement and provide mobility for developed and developing country populations [1]. 
In the 10 th Development Plan, under transportations heading, it is emphasized that politics including integrated management of transportation modes, development of efficient and effective transportation infrastructure and human factor and environmental damage reduction with sustainability concept should be implemented. It is stated that energy efficiency, clear fuel and environmental friendly car usage in transportation system will be prioritized. To decrease emission and vehicle weight, strategic objectives such as decreasing unit fuel consumption in motor vehicle, increasing proportion of mass transportation in highways and avoiding unnecessary fuel consumption in local transportation are provided in Turkish Energy Efficiency Strategy Document which is coordinated by Ministry of Energy and Natural Resources [2]. Researchs in USA show that %34 of carbondioxide emission is generated by transportation activities. Hence, the ratio of transportation emission has a crucial importance in total emission [3].
In parralel with the transformation in the world and Turkey, optimum sustainable product diversity is determined in automobile and supply sector in which the product diversity is high with this dissertation. Social and environmental issues are determined in product variety optimization which differs from the literature. With this proposed model, sustainability subject that is one of important improvement area is implicated into product assorment problem. Analyzes are performed within the scope of dissertation. There is a positive correlation between product number and Stock Keeping Unit (SKU). Dynamic customer substitution matrix including only economic or sustainability parameters or both of them is calculated for each year with multinomial logistic regression. Mixed integer non-linear programming model is developed in GAMs depending on information collected from departments. Later, optimum product variety and production/order quantity is determined with mathematical model by using substition matrix. 
In this dissertation, analysis for sustainable product preference is studied. Optimum product variety calculated in model is less than the current variety presented into market.  Besides, negative relation between company sustainability value and profitability is observed. The highest sustainability value is obtained when consumer and company gives decision respectively depending on economic and sustainability parameters. The solution including consumer transition between products is better than the "best seller" solution whcih is commanly adopted by companies. The withdrawal probability of consumer decreases with increasing product diversity.  As expected, increasing scrap rate and inefficiency costs reduce product diversity. It is observed that increase in stock limits and lower and upper manufacturing/import capacity decreases product diversity. When company changes decision from sustainability to profitability, average product price and total profit increase. However, average sustainability price and total sustainability value decrease. 
With use of model, it is intended to increase profitability and to present products sensitive to environment and society. Decreasing SKU number is economically beneficiant. Broniarczyk et al. [4] show that customers are not sensitive to %25-50 SKU reduction in labrotary studies. Supervalue test store decreased the SKU number by %12, but category sales increased %6,5 [5]. 
In the first section, literature review with product, retailer and consumer relation and product diversity optimization including papers from 1990s is presented. In second section mathematical model and solution method is explained. Analyzes and summary results are given in the third and last section of the dissertation. 
Keywords: Product Assortment, SKU Optimization, Multinomial Logistic Regression, Sustainability, Automative and Supply Sector