Optimization of decentralized supply chain systems with information sharing and upstream competition

Abstract

Bu tezde, çok basamaklı ve merkezi olmayan bir tedarik zinciri sistemi modellenmekte ve ikey bilgi paylaşmıyla yatay rekabetin farklı karar vericiler üzerindeki etkisi birbirlerinden bağımsız olarak analiz edilmektedir. Sırasıyla bilgi ve malzeme akışlarına istinaden, karışık tam sayılı programlama ve gerileyen horizonda tahminsel kontrol metotlarının bileşimi olan bir eniyileme yaklaşımı benimsenmektedir. Bilgi paylaşımının analizinde, kâr, hizmet ve envanter seviyeleri ile kırbaç etkisi ana performans ölçütleri olarak alınmıştır. Bu performans öl¸cütleri, farklı bilgi paylaşımı stratejileri açısından analiz edilmekte ve karşılaştırılmaktadır. Bilgi paylaşımı genel olarak tüm karar vericiler için daha iyi performans sonuçları vermektedir. Ancak performans ölçütleri arasındaki ilişkiler için, farklı bilgi paylaşımı stratejileri ve ürünlere göre bir genelleme yapılamamaktadır. Üreticilerin nakliye zamanları, bilgi paylaşımından kaynaklanan iyileşmeleri kuvvetlendiren ya da zayıflatan başlıca parametrelerdir. Üreticilerle dağıtıcı/perakendeci basamakları arasındaki ilişki bir müdür-memur ilişkisi olarak belirlenmiştir. Üreticiler arasındaki rekabet, satış fiyatı ve kalite seviyesi üzerinden gerçekleşmektedir. Satış fiyatı, kârı ve pazar payını doğrudan etkilerken; kalite seviyesi, kâr seviyesi üzerindeki etkisini pazar payı aracılığıyla hissettirir. Rekabetin sonuçları temelde, farklı olurlu karar kümelerindeki satış fiyatı ve kalite seviyesi arasındaki ilişkiye dayanır. Müşterinin fiyat ve kalite esnekliğinin modele dahil olmasıyla, perakendecinin fiyatlama gücü analiz edilmektedir. Böyle bir ortamda, kâr seviyesi açısından, sadece perakendeci daha iyi performans göstermektedir. Son olarak, özel bir oyun türü oluşturulmakta ve asimetrik bilgi durumunda üreticilerin müşterek davranışları incelenmektedir. Başlangıç sonucuna göre uygulanabilirliği varsa, üreticilerin müşterek davranmaları hepsi için daha iyi performans sonuçları sağlamaktadır.

In this thesis, a multi-echelon decentralized supply chain is modeled and the impacts of vertical information sharing and horizontal manufacturer competition on different decision makers are exclusively analyzed. An optimization approach adopting MILP and Receding Horizon Predictive Control is used regarding information and material flows, respectively. For information sharing; profit, service and inventory levels and bullwhip effect are considered as major performance measures. These measures are analyzed and compared for different information sharing strategies. Information sharing generally provides better performance for all decision makers. But the relationships between these performance measures can not be generalized for different information sharing strategies and products. Transportation lead times of the manufacturers are the main parameters either amplifying or reducing the improvements due to information sharing. The relationship between the manufacturers and distributor/retailer echelons is treated as a principle-agent interaction. The competition among manufacturers is based on sales price and quality level. While the former directly affects profit level and market share, the latter has impact on the profit level via market share. Results of the competition mainly depend on the relationship between sales price and quality levels among different feasible decision sets. The pricing power of the retailer echelon is analyzed by the incorporation of price and quality flexibility of consumers. Under such a setting retailer echelon is the only better performing party. Finally a specific game is formed to examine the cooperative behavior of manufacturers under asymmetric information. If applicable for an initial solution, cooperative behavior provides better performance for all manufacturers.