Perakende sektöründe ikame etkisi ile portföy ve raf alan optimizasyonu
Assortment and shelf space optimization with substitution effect in retail
Yazar: BURCU FİLİZ IŞIK
Danışman: PROF. DR. YUSUF İLKER TOPCU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Portföy planlaması, perakendeci için temel karar noktalarından biridir. Portföy büyüklüğü (çeşit sayısı) mağaza büyüklüklerine, tedarik zinciri yapısına, iş gücü kaynağına ve pazarlama faaliyetlerine etki etmektedir. Çeşitlerin yapısı perakendecinin faaliyet alanını belirlemekte, faaliyet alanındaki çeşit büyüklüğü perakendecinin stratejsini, müşteri vaadini ve müşterinin mağazalara yaklaşımını değiştirmektedir. Müşteri sektörde bulunan perakendecilerde hangi ürün kategorilerini bulabileceğini ve ürün çeşitliliğinin seviyesini tahmin ederek mağazalara gitmektedir. Ürün çeşitliliğinde yapılan büyük değişiklikler, tüm şirket ve maliyet yapısını değiştirebilecektir. Çeşit planlamasında daha iyi kararlar almak özellikle düşük marjlarla çalışan gıda perakendeciliği için kritik öneme sahiptir. Son dönemlerde perakende piyasasında hızlı tüketim ürünlerinde artan çeşitlilik, fiziksel alanlardaki kısıtlılık ve maliyetlerin artışı, sektördeki düşük karlılıklar çeşit planlaması problemini odaklanılması gereken bir konu haline getirmektedir. Çoklu formatla çalışan perakendeciler, her formatta müşterilere farklı çeşit sunarak, karını arttırmaya çalışmaktadır. Çeşit planlaması literatürde incelenirken, çalışılacak kategori kararı, çalışılacak ürün kararı, mağaza içerisinde kategorilerin yerleşimi, ürünlerin önyüzlerinin kararı ve ürünlerin reyon içerisinde yerlerinin belirlenmesi problemlerinden biri veya bir kısmını bütünleşik olarak ele alındığı görülmüştür.
Çeşit sayısını arttırmak toplam satışı arttıracağı gibi, aynı ihtiyacı karşılayan diğer ürünlerin satışını da azaltabilecektir. Benzer mantıkla ihtiyacı karşılayacak farklı ürünler varsa, perakendeci portföyden çıkarılan ürün çeşidinin satış hacminin tamamını kaybetmeyecektir. Alternatif ürünlerin portföyden çıkarılması ile kalan ürünler üzerinde oluşacak ek talep ikame etkisi olarak adlandırılmaktadır. İkame etkisinden dolayı ürünlerin toplam talepleri portföyde bulundurulan seçeneklere göre değişebilmektedir. Ürünlerin yapısına göre de ikame etkisi değişmektedir. Müşteri bulamadığı ürünün yerine, aynı ihtiyaca yönelik farklı bir ürünü seçebilir. Bu durum portföyde olmayan ürün yerine, seçilen ürünün talebinin artmasına sebep olacaktır. Bir ürünü delist etme (portföyden çıkarma) kararı verildiğinde, delist edilen ürünün satışı ikame etkisinden dolayı tamamen kaybedilmez. Ürünlerin talebi, ürüne ayrılan alanın büyüklüğüne bağlı olarak da değişmektedir. Talebin ayrılan alana ve ürünün raftaki konumuna göre değişiklik göstermesi, talebin alan elastikiyeti olarak adlandırılmaktadır. Çalışmada ürünün talebinin önyüzlere göre göstediği değişiklik alan elastikiyeti olarak adlandırılırken, dikey konumda önemli raflara yerleştirilmesi dikey alan elastikiyeti olarak adlandırılacaktır. Raflardaki bir önyüz ile gerçekleşen talep baz talep olarak kabul edilmiştir. Önyüz arttıkça satış da belirlenen bir oranda artmaktadır.  Ürüne raflarda ayrılan alan arttıkça, ürünün görünürlüğü arttığı için talebi de artmaktadır. Kısıtlı raf alanından dolayı bir ürünün önyüzü arttırıldığında, farklı bir ürünün önyüzünün azaltılması gerekmektedir. Aynı zamanda ürünün raflardaki konumunun da satışları etkilediği düşünülmektedir. En üst ve en alt raflarda yer alan ürünler orta seviyedeki raflardaki ürünlere göre fark edilme şansları daha düşüktür. Dikey alanda önemli raflara yerleştirilen ürünlerin talebinde pozitif olarak dikey alan etkisi eklenmiştir. Ürün talebi ürünün baz talebi, ikame etkisinden oluşan talep, alan elastikiyet talebi ve dikey konum etkisinden oluşmaktadır.
Ürün çeşitliliğinin, müşterilerin mağaza seçimine pozitif etkisi olduğu düşünülmektedir. Ancak ürün çeşitliliği, operasyonel maliyetleri arttırmakta ve verimliliği etkilemektedir. Ürün maliyetleri ve karı, satış fiyatı, stok tutma maliyeti, kayıp satış maliyeti, bozulabilir ürünlerde imha maliyeti ile hesaplanmaktadır. Fazla stok, stok tutma maliyeti ve imha maliyetine sebep olurken, düşük stok kayıp satışa sebep olabilmektedir. Atanan ürün önyüzleri, aynı zamanda ürünün raftaki stok kapasitesini de belirleyecektir. Bir ürün için olması gerekenden daha az raf stokları ile çalışmak, rafları kontrol etme ve ürünleri bulup getirme için işgücü harcanmasına sebep olurken, mağazalarda satış alanı olarak kullanabilecek alanlarının depo olarak ayrılmasına da sebep olmaktadır. Yüksek çeşitle çalışmak, bir ürüne ayrılan önyüzü düşürerek raf stoklarını azaltmakta ve depo alanlarına ihtiyacı arttırmaktadır.  Çalışmada depo stoklarının olmadığı varsayımı ile hareket edilmiştir. Raflardaki stokların yetmediği durumda karşılanamayan ürün talepleri, kayıp satışa yol açmaktadır. Bir ürün için satışlardan daha fazla stok bulundurmak bozulabilir ürünler için imha maliyetine ve stok maliyetine, dayanıklı ürünler için de stok maliyetine sebep olmaktadır. Aynı zamanda kısıtlı kaynak olan rafların, daha verimli ve satış artışı yaratacak ürünlerle değerlendirme fırsatı da kaçırılmaktadır.
Toplam kara etki eden faktörler çalışmada, dört başlıkta ele alınmıştır. Satışlardan gelen kar, ürünlerin stok tutma maliyeti, stoksuzluk maliyeti ve imha maliyeti başlıkları kar bileşenlerini oluşturmaktadır. Çalışma kategorilerin toplam alanını kısıt olarak kullanarak, karlılığı en çok arttıran ürün seçimi, yerleşimi ve raf stoklarını belirlemektedir.
Bu çalışmanın amacı, perakendede çeşit optimizasyonu ve ikame etkisini içeren model oluşturarak, seçilen ürünler ve atanan ürün önyüzleri, ürünlerin dikey alanda kısmi yerleşimi ile oluşan talebi ve karı tahminlemek, kısıtlı raf alanlarının verimli kullanımı ile karlılıkta iyileşme sağlamaktır. Modeller bozulabilir ve dayanıklı ürünlerde gerçek veriler ile test edilerek, kullanılabilir bir çözüm ortaya sunmak hedeflenmiştir. Maliyetlerin yüksek, karlılığın düşük olduğu perakende sektöründe çeşit optimizasyonu sektöre katkı sağlayacaktır. 
Bozulabilir ve dayanıklı ürünler için iki farklı model oluşturulmuştur. Dayanıklı ürünlerde kullanılan modelde imha maliyeti ve raf ömrü gözardı edilmiştir. Modeller Türkiye'de bulunan bir gıda perakendecisinin iki farklı mağazası ve farklı yapıdaki iki kategori belirlenmiştir. Ürünlerin satışları, ürün bilgileri, reyon verileri alınarak çalışma kapsamında uygulama yapılmıştır. Mevcut durumda mağazalarda kategorilere verilen reyon alanları kısıt olarak kullanılmıştır. Oluşturulan modeI IBM ILOG CPLEX programı ile çözülmüştür. Modeller çalışma süreleri açısından şirketlerin uygulayabileceği, karar destek sistemi olarak kullanabilecekleri hızdadır. Kar artışı olarak iki kategori için de dikkat çekici sonuçlar elde edilmiştir. Dayanıklı kategoriler için seçilen sabun kategorisinde %57 kar tl artışı ve %5,5 kar marjı artışı görülmüştür. Bozulabilir kategoriler için raf ömrü kısa ürünlerden seçilen yoğurt kategorisinde %51,6 kar TL artışı ve %5,8 marj artışı görülmüştür.  Çalışmada ikame etkisi ve alan elastikiyet katsayısı üzerinden duyarlılık analizleri yapılmıştır. İkame etkisinin değişimi ile karda %21,7 'ye varan değişim görülmüştür. İkame etkisinin yok sayılması ve ikame etkisin %50 kabul ederek ilk çalıştırılan model karşılaştırıldığında %10,5'e varan daha düşük kar hesaplanmasına bulundurulması gerekenden daha yüksek çeşit ile çalışılmasına yol açmıştır. Alan elastikiyet parametresinin arttırılması ise sabunlarda %3,4'e kadar kar artışı oluşturmaktadır. 
GMROF (Gross Margin Return on Footage) değerine göre sıralama yapılarak ürün seçimi yapıldığında da kar artışı yaşanmaktadır. Optimizasyon sonuçları ile karşılaştırıldığında GMROF sıralaması ile tespit edilen ürünlerde kar artışları sabunlarda %24,7 ile, yoğurtlarda %6,2 ile sınırlı kalmaktadır. 
Optimizasyon modelleri sonucunda oluşan kar TL artışları ve marj artışları dikkat çekici seviyelerdedir. Perakendeciler modeli kullanalarak kategori içerinde portföy seçimini ve ürün yerleşimini iyileştirebilecektir. Bu sayede karını, satışlarını ve operasyonel verimliliğini arttırarak toplam karını da arttırabilecektir.

Abstract:
Assortment planning is one of the key decision points for the retailer. The magnitude of varieties affects store sizes, supply chain structure, workforce resources and marketing activities. The structure of the assortment determines the retailer's field of activity. Assortment size affects retailer's strategy, customer promise and customer approach to the stores. The customer enters a store by guessing which product categories he can find in and the level of product variety. Major changes in product diversity can change the entire company strategy and its cost structure. Better decisions in assortment planning is critical for especially food retailing that operates on low margins. Recently the increasing diversity of fast-moving consumer goods, limitations in phsical alternative store spaces, increase in costs and low profitability in the sector make the problem of assortment planning an issue that needs to be focused on. Multi format retailers aims to increase their profit by offering different varieties to customer in each format. 
Determining categories and products which will sold in each store, place of categories in the stores, facing decision and shelf inventory of products, determining vertical location of the products are interrelated problems. Moreover in the literature one of these problems was handled seperated or can be adressed integrated manner. While increasing the number of varieties will increase total sales, it may also reduce the sales of other products that meet the same need. By the same logic, if there are different products to meet the same necessity, the retailer will not lose the entire sales volume of the product removed from the portfolio. Substition effect is the additional demand that will arise on the remaining products when alternative products are removed from the portfolio. The substitution effect varies depending on the structure of the products. The customer can choose a different product for the same need instead of the product he cannot find. This will cause increase the demand for the selected product instead of the product not in the portfolio. When a product delisted (removed from the porfolio) sales of the delisted are not completely lost due to the substition effect. 
The demand of products also varies depending on the size of the area allocated to the product. Change of demand according to allocated area and vertical position of product is called space elasticity of demand. In this study, the change in the demand of the product according to the facings will be called space elasticity, while products' placement on important shelves in a vertical position will be called vertical space elasticity. Base demand is considered demand of the product with one facing. When facing increases, product sales increase with degressivc rate depending on facings. As the space allocated to the product on the shelves increases, the visibility of the product increases and its demand also increases. When the facings of one product is incresed due to limited shelf space, the facings of a different product must be reduced. It is also thought that the vertical position of the product on the shelves also affects sales. Products on the top and bottom shelves have a lower chance of being noticed than products on the middle level shelves. A positive vertical space effect has been added to the demand for products placed on significant shelves in vertical space. 
Product diversity is thought to have a positive impact on customers' store selection. However, product diversity increases operational costs and affects efficiency. Product costs and profit are evaluated with sales price, stock holding cost, lost sales cost, and destruction cost for perishable products. While excess stock causes stock holding costs and disposal costs, low stock can cause lost sales. The assigned product facings will also determine the product's on-shelf stock capacity. Keeping fewer shelf stock than necessary for a product causes labor to be spent on checking the shelves and finding the product in warehouse, and also causes reserving large areas as warestore that could be used as sales areas. Working with a high variety reduces the amount of space allocated to a product, reduces shelf stocks and increases the need for warehouse space. Warehouse stocks were ignored in the study. Product demands that cannot be met when the stocks on the shelves are not sufficient lead to lost sales. Keeping more stock than sales for a product causes disposal costs and stock costs for perishable products, and stock costs for durable products. At the same time, we miss the opportunity to utilize limited resources on the shelves with products that are more efficient and will increase sales. The factors affecting the total profit are discussed in four sections in the study: Profit from sales, stock holding cost of products, out-of-stock cost and disposal cost. The study determines the product selection, placement and shelf stocks that increase profitability using the total area of the categories as a constraint. 
The aim of this study is to create a model that includes assortment optimization and substitution effect in retail, to estimate the demand and profit generated by selected products, assigned product facings and partial placement of products in the vertical area, and to improve profitability with the efficient use of limited shelf areas. Providing a usable solution by testing models with real data on perishable and durable products is aimed. Assortment optimization will contribute to the retail sector, where costs are high and profitability is low. Two different models have been created for perishable and durable products. Disposal costs and shelf life are ignored in the model used for durable products. Models were applied within the scope of the study by taking the sales, costs, prices, measurement and shelf life of products and shelf measurement in two categories which have different features, from two different stores of a food retailer in Turkey. The aisle areas given to categories in stores are used as constraints. Created models was solved with the IBM ILOG CPLEX program. The models are fast enough that companies can implement them and use them as a decision support system in terms of working time. Remarkable results were obtained for both categories in terms of profit increase. There was a 57% profit increase and a 5.5% profit margin increase in the soap category, which was chosen for the durable categories. In the yoghurt category, which is selected from products with a short shelf life for perishable categories, a 51.6% profit TL increase and a 5.8% margin increase were observed. In the study, sensitivity analyzes were performed on the substitution effect and area elasticity coefficient. With the change in the substitution effect, a change of up to 21.7% was observed in the profit. Ignoring the substitution effect will lead to a lower profit calculation of up to 10.5% and will result in working with more varieties than should be kept. With the change of space elasticity, it creates a profit increase of up to 3.4% in soaps. 
There is also an increase in profit when product selection is made by sorting according to GMROF (Gross Margin Return on Footage) value. Compared to the optimization results, the profit increase in the products determined by the GMROF ranking is limited to 24.7% for soaps and 6.2% for yoghurts. 
Optimization models offer remarkable profit increase. By using optimization models, retailers will be able to increase their total profit by improving their portfolio selection and product placement within the category, increasing their sales and operational efficiency.