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The management of time in Inventory Routing Problems
Emilio José Alarcón Ortega
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Wirtschaftswissenschaften Business Analytics, Logistics and Operations Management
Betreuer*in
Karl Franz Dörner
DOI
10.25365/thesis.75020
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11036.38842.201695-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit Variationen des Inventory Routing Problems (IRP), welches aus dem Bereich der Transportlogistik stammt. Das IRP ähnelt einem lieferantengesteuerten Inventarsystem, bei dem ein zentraler Lieferant sowohl Nachschub- als auch Distributionsentscheidungen trifft, um den Bestand einer Reihe von Kunden oder Einzelhändlern aufzufüllen. In dieser Dissertation über IRPs werden Themen und mathematische Formulierungen untersucht, die bestehende und neue Eigenschaften dieser Probleme berücksichtigen. Der zentrale Fokus dieser Arbeit ist insbesondere die Wichtigkeit effizienter Lieferpläne, wenn die Kunden innerhalb der Perioden kontinuierliche Nachfragen erhalten. Der Großteil der vorhandenen Literatur zu IRPs geht davon aus, dass die Nachfrage sofort am Ende oder am Anfang jeder Periode auftritt. In vielen realen Unternehmen tritt die Nachfrage jedoch innerhalb der Perioden auf, so dass ineffiziente Lieferpläne und verspätete Lieferungen zu Umsatzeinbußen aufgrund von Stock-Out-Situationen führen können. In diesem Zusammenhang hat das erste Thema seinen Ursprung in der Getränkeindustrie, wo Geschäftskunden wie Restaurants, Bars und Supermärkte während der Perioden eine kontinuierliche Nachfrage verzeichnen. Darüber hinaus weisen diese Kunden geschäftsspezifische Merkmale wie Zeitfenster und die Notwendigkeit konsistenter Lieferzeiten auf. Wir untersuchen das consistent inventory routing problem with time windows and split deliveries (CTIRPTWSD), für das wir eine mathematische Formel aufstellen. Das zweite Thema der Dissertation beschäftigt sich mit einer stochastischen Variante des continuous-time IRP. In diesem Fall liegt der Forschungsschwerpunkt des Themas auf der Bewertung robuster Lösungen, wenn die Anforderungen der Kunden nicht nur innerhalb der Zeiträume kontinuierlich, sondern auch stochastisch sind. Viele reale Unternehmen erstellen Lieferpläne zu Beginn des Planungshorizonts und berücksichtigen dabei verschiedene Stufen der Stochastizität. Das continuous-time stochastic IRP with time windows (CTSIRPTW) wird als zweistufiges mathematisches Programm formuliert. Zur Lösung dieses Problems stellen wir verschiedene stichprobenbasierte matheuristische Lösungsansätze vor und bewerten die Auswirkungen der Anwendung von Regressmaßnahmen zur Bewältigung erwarteter Umsatzeinbußen während des Planungshorizonts. Das dritte und letzte Thema befasst sich mit dem stochastic inventory routing problem with intra-day depletion under dynamic demands (SIRPID). Dieses stochastische dynamische Bestandsführungsproblem konzentriert sich auf die stochastische und dynamische Natur der Nachfrage, die in realen Anwendungen sowohl täglich als auch innerhalb eines Tages unterschiedlich ist. Um der Nichtlinearität der Nachfrage der Kunden während der Perioden Rechnung zu tragen, führen wir daher eine a-priori-Diskretisierung jeder Periode in verschiedene Unterperioden durch. Wir formulieren das Problem als stochastisches dynamisches Programm mit endlichem Horizont und schlagen einen iterativen Lösungsansatz mit Vorausschau vor, um das Problem zu lösen. Anschließend wird die Leistung des vorgeschlagenen Algorithmus im Hinblick auf verschiedene Benchmark-Auffüllstrategien und einen Algorithmus zur Approximation der Strategiefunktion bewertet. Die Ergebnisse stützen die Annahme, dass, wenn der Nachfragekonsum der Kunden während der Perioden nicht kontinuierlich linear ist, die Nutzung von Intra-Day-Nachfrageinformationen dem zentralen Lieferanten erlaubt, effizientere Wiederbeschaffungspläne zu erstellen, verglichen mit einer ganztägigen Planung mit aggregierten Nachfrageinformationen.
Abstract
(Englisch)
The hereby presented PhD thesis deals with variations of the inventory routing problem (IRP), which originates in the field of transportation logistics. The IRP resembles vendor-managed inventory system, in which a central supplier ages both replenishment and distribution decisions to replenish the inventory of a set of customers or retailers. This research thesis on IRPs investigates topics and mathematical formulations that incorporate existing and new characteristics for these problems. In particular, the conductive thread of this thesis is the importance of obtaining efficient delivery plans when the customers experience demands continuously within the periods. Most of the existing literature related to the IRPs considers that demands occur instantaneously at the end or beginning of each period. However, many real-world businesses experience demands within the periods and, as a result, inefficient delivery plans and late deliveries can translate into a loss of sales due to stock-out situations. In this context, the first topic originates in the beverage industry, where business customers such as restaurants, bars, and supermarkets experience demand continuously during the periods. In addition, these customers present business-specific characteristics such as time windows and the need for consistency in the delivery times. We study the consistent inventory routing problem with time windows and split deliveries (CTIRPTWSD) for which we provide a mathematical formulation and a matheuristic solution approach. Furthermore, an extensive computational analysis is performed to test the efficiency of the proposed algorithm. The second topic of the thesis deals with a stochastic variant of the continuous-time IRP. In this case, the research focus of the article is the evaluation of robust solutions when the demands that the customers experience are, not only continuous within the time periods, but also stochastic. Many real-world businesses create delivery plans at the beginning of the planning horizon, considering different levels of stochasticity within their planning. The continuous-time stochastic IRP with time windows (CTSIRPTW) is formulated as a two-stage mathematical program. To solve this problem, we present different sampling-based matheuristic solution approaches and evaluate the impact of applying recourse actions to deal with expected lost sales during the planning horizon. Finally, the third topic deals with the stochastic inventory routing problem with intra-day depletion under dynamic demands (SIRPID). This stochastic dynamic inventory routing problem focuses on the stochastic and dynamic nature of demands which, in real-world applications, differ on both a daily and intra-day basis. Therefore, to account for the non-linearity of the demands that customers experience during the periods, we perform an a-priori discretization of each period into different subperiods. We formulate the problem as a finite-horizon stochastic dynamic program and propose an iterative look-ahead solution approach to solve the problem. Then, the performance of the proposed algorithm is evaluated with respect to different benchmark replenishment policies and a policy function approximation algorithm. The results support the assumption that, when the demand consumption that the customers experience is not continuously linear during the periods, utilizing intra-day demand information allows the central supplier to create more efficient replenishment schedules when compared to a full-day planning with aggregated demand information.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Inventar Routing Stochastisch Kontinuierlich Nachfrage Metaheuristisch
Schlagwörter
(Englisch)
Inventory Routing Stochastic Continuous Demand Metaheuristic
Autor*innen
Emilio José Alarcón Ortega
Haupttitel (Englisch)
The management of time in Inventory Routing Problems
Paralleltitel (Deutsch)
Das Zeitmanagement bei Inventory Routing Problems
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
XVI, 128 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Claudia Archetti ,
Marlin Ulmer
Klassifikation
85 Betriebswirtschaft > 85.32 Beschaffung. Materialwirtschaft
AC Nummer
AC17033609
Utheses ID
69255
Studienkennzahl
UA | 794 | 370 | 403 |