Inside Into Aalto.fi
Kauppakorkeakoulun julkaisuportaali

Muutos Aalto-yliopiston kauppakorkeakoulun Aalto-sarjojen julkaisujen tallennuksessa vuoden 2014 alusta

Kauppakorkeakoulun Aalto-sarjojen julkaisujen tiedot ja pdf-tiedostot löytyvät nyt Aaltodoc-julkaisuarkistosta
Väitöskirjoja myy ja välittää: Unigrafian kirjamyynti
books@unigrafia.fi, Puh. (09) 7010 2366

eDiss - Kauppakorkeakoulun väitöskirjat


Tekijä:Karrus, Kaij E. 
Otsikko:Policy variants for coordinating supply chain inventory replenishments
Julkaistu:[Helsinki] : Aalto University, 2011
Ulkoasu:199 s. : kuv. ; 25 cm.
Sarja:Aalto University publication series. DOCTORAL DISSERTATIONS, 1799-4934 ; 31/2011
Sarjan numero:31/2011
Vuosi:2011  Väitöspäivä: 2011-04-29
Aine:Logistiikka
Laitos:Tieto- ja palvelutalouden laitos
Asiasanat:costs; effectiveness; kustannukset; logistics; logistiikka; supply chain; tehokkuus; toimitusketju
Kieli:eng
Bibid:574448  |  Saatavuustiedot (Aalto-Finna)
ISBN:978-952-60-4091-2
Tiivistelmä (eng):Coordinated timing of replenishments within supply systems can provide high system effectiveness when compared to non-coordinated supply systems. In this work coordination of supply chain inventory replenishments will be based on integer-ratio policies. In integerratio policy the ratio of warehouse inventory replenishment interval to retailer inventory replenishment interval is an integer or an integer reciprocal for all retailers. The best known integer-ratio policy is power-of-two policy in which all integer-ratios are powers of two. In integer-partitioned power-of-U policies all warehouse replenishment interval to retailer replenishment interval ratios will be among 1, 2, 3,...,U-1, U, 2U, 3U,...,(U-1)U, UU, 2UU, 3UU...,UUU,... or among the reciprocals of such integers. Two integer-partitioned power-of-U policy variants are developed. In the first variant the aggregate inventory related total cost for all retailers with non-unity integer-ratios is assumed to be higher than the respective cost for the warehouse and all retailers with unity integer-ratios. In the second variant the aggregate inventory related total cost for all retailers with non-unity integer-ratios is assumed to be lower than the respective cost for the warehouse and all retailers with unity integer-ratios. With integer-partitioned power-of-U policies it is possible to construct integer-ratio lotsizing solutions with higher lower bound of maximum effectiveness than in power-of-two policy. Effectiveness results for integer-partitioned power-of-U policies for distribution systems have been developed.

Both inventory replenishment cost and inventory holding cost can be based on or approximated by affine or power cost functions. Holding cost reallocation is shown to apply in the case of affine cost functions so optimal integer-ratio policies can be developed. Power cost functions can be transformed into respective affine cost functions so holding cost reallocation is possible for power cost functions, too. Effectiveness results for power-of-two policy have been developed for four cost function type combinations. Methods for finding optimal or at least near-optimal power-of-two lot-sizing solutions are presented. Effectiveness results for integer-partitioned power-of-U policies for distribution systems have also been developed. In many-to-one assembly systems are several upstream facilities supplying one downstream facility facing the market demand. It will be shown that the prerequisites for the use of different integer-partitioned power-of-U policies described above are met so it is possible to use these policies on many-to-one supply systems, too.
Väitöstiedote:
Väitöskirjassa on kehitetty politiikkoja tuotanto- ja jakeluketjujen materiaalivirtojen koordinointiin. Työssä luotujen politiikkojen avulla voidaan osoittaa saavutettavan aiempaa korkeampia tehokkuustasoja ja kokonaiskustannusten säästöjä kuin aiemmilla vastaavilla politiikoilla. Kehitettyjä politiikkoja voidaan myös soveltaa laajaan joukkoon erilaisia varastotäydennysten ja varastoinnin kustannusrakenteita.

Taustaksi

Sekä tuotannossa että jakelutoiminnassa pyritään löytämään keinoja, joilla voidaan tehostaa toimintaa ja vähentää kustannuksia. Yksittäisten tuotantopisteiden ja yksittäisten varastojen ohjauksessa käytettävät keinot ovat jo laajalti tunnettuja. Nykyään pyritäänkin löytämään tehostamiskeinoja tuotanto- ja jakeluketjujen kokonaisohjaukseen. Koordinoimalla ketjujen ja verkostojen jäsenten keskinäistä toimintaa voidaan saavuttaa kokonaisjärjestelmän tasolla tehokkuutta ja tuottavuutta, jota eri toimintoja erikseen kehittämällä ei kyettäisi saavuttamaan.

Tuotanto- ja jakelujärjestelmien jäsenten välisen toiminnan koordinointi tuo sekä tutkimukseen että käytännön toteutuksiin uudenlaisia haasteita. Eri tilanteisiin sopivien koordinointipolitiikkojen kehittäminen, mallintaminen ja soveltaminen, pitävien sopimusten rakentaminen ja toimivien kannusteiden määrittely muodostavat vain osan esille tulevista tutkimuskohteista. Tuotanto- ja jakeluketjujen tutkimuksessa ketjun jäsenten välisen toiminnan koordinointi kuuluu nykyään keskeisiin tutkimusalueisiin.

Ajoitukseen perustuva koordinointi

Tuotanto- ja jakeluketjujen materiaalivirtojen koordinointi voi perustua ketjun eri vaiheissa sijaitsevien toimintojen ajoitukseen tai eri vaiheiden välisien toimitusmäärien säätelyn. Tässä työssä keskitytään toimintojen ajoituksen avulla tapahtuvaan koordinointiin.

Jo noin puolen vuosisadan ajan on tiedetty, että sovittamalla ketjun peräkkäisten jäsenten materiaalitäydennysten ajankohdat täysin toisiinsa voidaan taata näiden jäsenten kohdalla jäännösvarastojen ja varastopuutteiden supistuminen. Täydennysajankohtien yhteen sovittamista voidaan suorittaa myös tapauksissa joissa yhdestä pisteestä, esim. tukkuvarastosta, täydennetään usean rinnakkaisen pisteen, esim. myymälöiden, varastoja. Kun tukkuvaraston täydennys tapahtuu samanaikaisesti myymälän täydennyksen kanssa, voidaan kyseisen myymälän täydennyserä siirtää ilman tukkuportaassa tapahtuvaa varastointia myymälään. Koordinoimalla täydennykset tällä tavoin on mahdollista saada kustannussäästöjä verrattuna yksittäisten vaiheiden erillisoptimoinnin tuottamaan tulokseen. Eräs keino löytää ajoituksen avulla koordinoitu ratkaisu on pyrkiä määrittelemään myymälöiden täydennysvälit tukkuvaraston täydennysvälin monikertoina. Mikäli jonkin myymälän täydennysvälin pituus sattuu olemaan murto-osa tukkuvaraston täydennysvälistä, haetaan myymälälle täydennysväli joka on tukkuvaraston täydennysvälin monikerta.

Roundy määritti power-of-two koordinointipolitiikalle maksimitehokkuuden alarajan 1980-luvulla

Robin Roundy määritti 1980-luvun puolivälissä Stanfordin yliopistossa tekemässään väitöskirjassa em. täydennysvälien suhteet kahden potensseihin rajoittavalle optimoidulle koordinointipolitiikalle, power-of-two policylle, tehokkuuden maksimin alarajaksi 98%. Tällöin ko. politiikalle voidaan taata kehnoimmassakin tapauksessa korkeintaan kahden prosentin kustannuslisäys verrattuna mihin tahansa muuhun täydennysjärjestelyyn. Tätä aiemmin ei kyetty takaamaan ajoitukseen perustuvan koordinointimenettelyn tuomien kustannuslisäykselle ylärajaa. Kyseisen politiikan käyttö tuottaa myös helposti toteutettavan aikataulun ei osapuolien materiaalitäydennyksille.

Roundy osoitti tehokkuuden maksimin vähimmäisrajan pätevän myös tuotannon materiaalivirroille. Kahden potensseihin perustuva koordinointipolitiikka ja siitä edelleen kehitetyt politiikat ovat olleet Yhdysvalloissa käytössä erityisesti teollisuuden materiaalivirtojen kehittämisessä ja hallinnassa.

Integer-partitioned power-of-U politiikoilla korkeampi alaraja tehokkuudelle

Tarkastettavassa työssä on kehitetty koordinointipolitiikkoja, joiden avulla voidaan osoittaa saavutettavan korkeampia tehokkuuden alarajoja ja näin ollen myös pienempiä kustannuslisäyksiä kuin power-of-two-policylla. Politiikoista on esitetty useampia vaihtoehtoisia tai tilannekohtaisia versioita. Työssä on myös käsitelty vaihtoehtoisia materiaalivirtoihin liittyvien täydennys- ja varastointikustannusten malleja ja verrattu niiden tuottamia tehokkuuden alarajoja erilaisia koordinointipolitiikkoja käytettäessä. Työssä on lisäksi selvitetty politiikkojen käytön edellytysten täyttymistä teollisen tuotannon materiaalivirtojen koordinoinnissa.

Työ perustuu matemaattiseen mallinnukseen ja todennäköisyysteoriaan. Työssä kehitetyt heuristiikat on osoitettu paikkansa pitäviksi ja eri koordinointimenetelmien toimintaa on havainnollistettu simuloiduilla aineistoilla tuotetuin tuloksin.

Työn merkittävimmät ansiot ovat jakelu- ja tuotantoverkostojen koordinoinnin teoriapohjan laajennuksessa. On myös oletettavissa, että työssä osoitettujen kokonaiskustannusetujen perusteella esitetyt politiikat ovat houkuttelevia myös käytännön jakelutoiminnalle ja tuotantoympäristöille.
Vastaväittäjät:Axsäter, Sven
professor
University of Lund, Ruotsi

Kustos:Vepsäläinen, Ari P.J.
professori