Ποσοτικές μέθοδοι στη διαχείριση εφοδιαστικών αλυσίδων υποκατάστατων προϊόντων και υπηρεσιών

Abstract

Substitution is naturally involved in any kind of decision-making process, strategic - tactical - operational, where alternative decisions/choices compete against each other in order to satisfy the same need. Simultaneously, current changes in production, distribution, and consumption of products and services have raised the critical need for further investigating demand substitution’s role in real-world problems from an academic perspective. In this context, this PhD Thesis deals with supply chain management of substitute products and services. The aim of this Thesis is threefold, including: (i) the development of innovative mathematical methodologies to support decision-making processes in supply chain systems with demand substitution, (ii) the study of supply disruption effects on chains’ performance, and risk management issues regarding modern competitive supply networks, and (iii) the extended study of demand substitution through the relevant literature. The corresponding research problems were modeled and solved in an Operations Research framework by employing the relevant mathematical tools, and mostly simulation. In this context, the Thesis’s initial part includes the presentation and a critical taxonomy of the relevant literature. Moreover, the first, out of the five, main research problem of the dissertation deals with the classic industrial field of ceramic tiles manufacturing, and tackles the issue of evaluation and selection of the optimal inventory management policy (substitute stock-keeping-units) for a specific Greek manufacturer, in terms of customer service level and warehouse space availability maximization. The second research problem regards healthcare management, and tackles the issue of the determination of the strategic cord blood inventory that should be maintained in a Public Cord Blood Banks Network so that a country covers its particular needs, i.e. ensures a critical high probability for a patient to find a matching transplant. The third research problem concerns modern agrifood supply chains, and particularly, the determination of the optimal inventory management policy for a retailer who aims to maximize its profit, taking into account customers’ preferences, in a perishable product’s supply chain with dual sourcing, emergency orders, and deterioration of the products over time. The fourth research problem addresses the issue of a supply chain’s time-to-recovery after a disruption in a competitive market (substitute supply chains), in terms of market share loss, and the time that the share needs to recover to its “prior to disruption” level, taking into account both customers’ preferences and behavior. Finally, the fifth research problem tackles the cost-to-recovery issue of a supply chain in terms of the price or alternatively, the capacity of substitute supply services that is optimal to be contracted by a company in order to mitigate the impact of a disruption. Conclusively, this PhD Thesis indicates the critical role of demand substitution in decision-making processes, the specialized managerial capabilities that are required in order to handle the relevant systems, and the need for specialized academic solutions. Moreover, substitution increases the impact of supply disruption on the supply chains’ performance, especially in a competitive market environment. Finally, this Thesis denotes the significant role of applied Operations Research (e.g. simulation) in modeling and solving the relevant problems.

Το φαινόμενο της υποκατάστασης είναι φυσικά συνδεδεμένο με κάθε είδους διαδικασία λήψης αποφάσεων (λειτουργικό - τακτικό - στρατηγικό επίπεδο), όπου εναλλακτικές αποφάσεις/επιλογές μπορούν να ικανοποιήσουν δυνητικά την ίδια ανάγκη. Ταυτόχρονα, οι εξελίξεις στην παγκόσμια παραγωγή, διακίνηση και κατανάλωση προϊόντων και υπηρεσιών έχουν δημιουργήσει την κρίσιμη απαίτηση της περαιτέρω διερεύνησης του ρόλου του φαινομένου, σε επίπεδο ζητημάτων του πραγματικού κόσμου και ακαδημαϊκής έρευνας. Στα πλαίσια αυτά, η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το ζήτημα της διαχείρισης εφοδιαστικών αλυσίδων υποκατάστατων προϊόντων και υπηρεσιών. Στόχοι της διατριβής είναι: (i) η ανάπτυξη καινοτόμων μαθηματικών μεθοδολογιών υποστήριξης της λήψης αποφάσεων σε εφοδιαστικές αλυσίδες με υποκατάσταση ζήτησης, (ii) η μελέτη της διαχείρισης του κινδύνου διακοπής του εφοδιασμού στα σύγχρονα ανταγωνιστικά δίκτυα εφοδιασμού με υποκατάσταση (υποκατάστατες εφοδιαστικές αλυσίδες), και (iii) η βιβλιογραφική διερεύνηση του φαινομένου της υποκατάστασης. Τα αντίστοιχα ερευνητικά ζητήματα προσεγγίζονται μέσα από την οπτική μοντελοποίησης και επίλυσης προβλημάτων της Επιχειρησιακής Έρευνας, με βασικό μαθηματικό εργαλείο την προσομοίωση. Στα πλαίσια αυτά, αρχικά πραγματοποιείται μια εκτενής κριτική επισκόπηση και ταξινόμηση της υφιστάμενης βιβλιογραφίας. Στη συνέχεια, το πρώτο από τα πέντε βασικά ερευνητικά ζητήματα που παρουσιάζονται στη διατριβή αφορά ένα κλασσικό κλάδο βιομηχανικής παραγωγής, την κατασκευή κεραμικών πλακιδίων, και ειδικότερα το ζήτημα της αξιολόγησης και επιλογής των πολιτικών διαχείρισης αποθεμάτων (υποκατάστατων κωδικών προϊόντων) ενός συγκεκριμένου έλληνα κατασκευαστή, με κριτήρια τη μεγιστοποίηση της εξυπηρέτησης των πελατών και την ελαχιστοποίηση του δεσμευμένου αποθηκευτικού χώρου. Το δεύτερο ερευνητικό ζήτημα είναι ένα ζήτημα δημόσιας υγείας και ειδικότερα αφορά τον καθορισμό του στρατηγικά διατηρούμενου αποθέματος ενός Δικτύου Δημοσίων Τραπεζών Φύλαξης Ομφαλικών Μοσχευμάτων, με κριτήριο την ικανοποίηση των μεταμοσχευτικών αναγκών ενός κράτους (Ελλάδα), δηλαδή την παροχή μιας επαρκούς πιθανότητας εύρεσης συμβατού δότη σε έναν ασθενή που βρίσκεται σε αναζήτηση μοσχεύματος. Το τρίτο ερευνητικό ζήτημα αφορά τις σύγχρονες αγροδιατροφικές εφοδιαστικές αλυσίδες, προσδιορίζοντας τις βέλτιστες πολιτικές παραγγελίας ενός λιανοπωλητή που στοχεύει στη μεγιστοποίηση του κέρδους του, σε ένα σύστημα προμηθειών ευπαθών προϊόντων με δύο εναλλακτικούς προμηθευτές και έκτακτες παραγγελίες, όπου λαμβάνεται υπόψη η φυσική φθορά της ποιότητας των προϊόντων με το χρόνο και οι ιδιαίτερες προτιμήσεις των καταναλωτών. Το τέταρτο ζήτημα αφορά τη διερεύνηση του χρόνου ανάκαμψης μιας εφοδιαστικής αλυσίδας μετά από τη διακοπή του εφοδιασμού της, σε μια ανταγωνιστική αγορά υποκατάστατων αλυσίδων, με κριτήριο την επαναφορά του μεριδίου αγοράς της επωνυμίας που εκπροσωπεί στα αρχικά, προ της διακοπής, επίπεδα. Τέλος, το πέμπτο ζήτημα αφορά τη διερεύνηση του κόστους ανάκαμψης μιας εφοδιαστικής αλυσίδας, εστιάζοντας στη βελτιστοποίηση του κόστους ή της δυναμικότητας απόκτησης υποκατάστατων υπηρεσιών εφοδιαστικής από μια επιχείρηση, οι οποίες χρησιμοποιούνται στην περίπτωση διακοπής του βασικού καναλιού εφοδιασμού της. Συμπερασματικά, μέσα από τη διατριβή αναδεικνύεται ο σημαντικός ρόλος του φαινόμενου της υποκατάστασης της ζήτησης προϊόντων και υπηρεσιών στις διαδικασίες λήψης αποφάσεων και οι ιδιαίτερες διαχειριστικές απαιτήσεις που εγείρουν τα αντίστοιχα συστήματα, απαιτώντας συχνά εξειδικευμένες επιστημονικές λύσεις. Επιπλέον, διαπιστώνεται ότι η παρουσία του φαινομένου της υποκατάστασης ενισχύει τις επιπτώσεις της διακοπής του εφοδιασμού μιας αλυσίδας στην απόδοσή της, σε ένα σύγχρονο ανταγωνιστικό περιβάλλον. Τέλος, η διατριβή αναδεικνύει το σημαντικό ρόλο των μαθηματικών εργαλείων της εφαρμοσμένης επιχειρησιακής έρευνας και ιδιαιτέρως της προσομοίωσης στην αποτελεσματική μοντελοποίηση και επίλυση των προβλημάτων αυτού του είδους.