Modeling solution and application of complex supply chain networks

Abstract

Bu tezin temel odak noktası tedarik zincirlerinin modellenmesi, modellerin çözümü ve tedarik zincirlerinin uygulamasıdır. Ağ yapısı gerek temel bilimler ve mühendislik gerekse yönetim bilimi tarafından sıkça kullanılan bir yapıdır. Tedarik zinciri ağları ise, bilgi, mamul, yarı mamul, ve finansalların bir yerden bir yere akısını izleyen, ağ yapısının daha özel bir halidir. Tedarik zinciri sistemleri ve ağı içerik olarak çok geniş olduğu için, 3 temel baslık altında inceleyeceğiz: Modelleme, çözüm ve uygulama. Modelleme kısmında geliştirilen yeni bir modelleme tekniği detaylı olarak incelenmiştir. Tedarik zinciri modellemesi sırasında konvansiyonel modelleme teknikleri her bir akis ve envanteri ayrı ayrı modeller. Bu modelleme surecini ve var olan modelin geliştirilmesini çok zorlu hale getirir. Yeni geliştirilen teknikle, bütün ağ topolojisi çok boyutlu bir matriste saklanır. Bu yöntemle hem model-data bağımsızlığı sağlanmış olur, hem de model yaratılması ve geliştirilmesi daha yalın ve kolay hale gelir. Çözüm kısmında tedarik zincirlerindeki yığın davranışlarının tamsayılı programlama kullanmadan çözüm ve modellenmesi üzerine duruldu. Konvansiyonel modelleme sırasında yığın davranışlar hep tamsayılı değişken kullanılarak modellenir. Fakat bu tamsayılı değişkenlerin kullanımı, modeli ve sistemi çözümü çok zor hale getirebilir. Bu nedenle, tezin bu kısmında, yığın sistemleri tamsayılı değişken kullanmadan çözme üzerine geliştirilen metotların üzerinde durulacaktır. Son olarak uygulama kısmında, Araç Rotalama Probleminin (ARP) özgün bir versiyonu üzerinde çalışılmıştır. Bu yeni özgün ARP?de kapasite birleşisel bir karakter göstermektedir. Bu kısımda özgün ARP problem açıklanmış ve çözümü için bir algoritma dizayn edilmiştir. Bilindiği üzere ARP en zor eniyileme problemlerinden biridir. Yeni eklenen birleşsel kapasite kısıtları ile problem bazen uygulamalı olarak çözülemez hale gelmiştir. Tezin bu kısmında yeni geliştirilen algoritmalar ile, birleşsel kapasite kısıtları, polinom zamanda çözülebilir hale gelmiştir.

In this thesis, the main focus is the supply chain networks in terms of modeling, solution and applications. Networks are one of the main representation tools for the systems in engineering, science and management. Supply chain networks are the specific networks that are used to represent the flows of materials, information and financials from one physical node to others. The supply chain context is very broad, we consider it in 3 parts: Modeling, solution and applications, during this thesis.In the modeling part the development of new modeling technique is described in detail. In conventional supply chain network modeling, the flows and the inventories are modeled separately for each flow and node. This makes modeling and re-modeling difficult to maintain. In this new modeling technique, the network topology that represents the flows, entities and inventories are stored in multi-dimensional matrix. Therefore model-data independence is succeeded. This makes models lean and easy to maintain.In the solution part, we have focused on the non-integer representation of the batch behaviors in the supply chain network. In conventional modeling, this batch behavior is modeled by using integer variables. However this makes the model combinatorial and difficult to solve. Therefore, in this thesis, we have developed new solutions techniques to model batch behavior without using integer variables.Finally, in applications part, we have developed a new version of the VRP (Vehicle Routing Problem). The capacities for this new version of the VRP show combinatorial behavior. A new algorithm is developed to solve this new VRP problem. It is known that VRP is one of the most difficult problems in the literature. With addition of new combinatorial capacity constraints, some models can become computationally intractable. With this new developed algorithm, the capacity constraints can be handled in polynomial time.