Inventory analysis for a manufacturing/remanufacturing system under product substitution

Abstract

Ürün ikame stratejisinin kullanıldığı bir stokastik melez üretim/yeniden üretim sistemine ilişkin stok kontrol problemi ele alınmıştır. Bu sistemde ürünlere ilişkin talepler ve geri dönen ürünler stokastik dağılıma sahiptir. Yeni ve yeniden üretilmiş ürünler, farklı maliyetlere ve farklı satış fiyatlarına sahip ve ayrı müşteri kitlelerine hitap eden iki farklı ürün olarak kabul edilmektedir. Yeniden üretim kapasitesi büyük oranda yeniden üretim için gerekli olan geri dönen ürün miktarına bağlı olduğundan yeniden üretilmiş ürünler yeni üretilmiş ürünlere oranla daha yüksek stok dışı kalma riskine sahiptir. Yeniden üretilmiş ürünlerin stok dışı kalma sorunu ile başa çıkmanın yollarından biri, bu ürün stoğunun tükenmesi durumunda, yeni üretilmiş ürünle (yani, yüksek değerli ürünle) yeniden üretilmiş ürünün (düşük değerli ürünün) ikame edilmesine izin verilmesi anlamına gelen, aşağı yönlü ikame stratejisini kullanmaktır. Bu problem, ürün ikamesi durumunda en iyi üretim ve yeniden üretim kararlarını belirlemek için Markov karar süreci (MKS) olarak formüle edilmiştir, ve sayısal deneylerle stokastik talep ve geri dönen ürünlerin dağılımlarının ikame stratejisinin karlılığı üzerine etkileri incelenmiştir. MKS tarafından belirlenen optimum politika birkaç kontrol parametresi kullanarak temsil edilmesi çok zor olan karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu çalışmada, pratikte uygulaması kolay olan basit yapılı birkaç sezgisel politika önerilmiştir. Ayrıca, bu politikaların parametrelerinin değerlerini belirleyen birkaç sezgisel arama yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemlerin performansı, hem çözüm kalitesi hem de çözüm süresi dikkate alınarak değerlendirilmiştir.

We consider the inventory control problem for an infinite-horizon stochastic hybrid manufacturing /remanufacturing system with product substitution under stochastic demand and returns. Remanufactured and manufactured products are considered as two different products, having different costs and selling prices as well as separate demand streams. Remanufactured products have a higher stock out risk than manufactured products because the remanufacturing capacity is mainly dependent on the amount of returns available for remanufacture. One way to cope with the stock-out issue for remanufactured products is to use a downward substitution strategy, which allows a manufactured product (i.e. higher value item) to be substituted for a remanufactured product (i.e. lower value item) in case the latter runs out of stock. We formulate this problem as Markov Decision Process in order to determine the optimal manufacturing and remanufacturing decisions under product substitution, and through numerical experimentation, we investigate the effects of stochastic demand/return distributions on the profitability of the substitution strategy. The optimal policy determined by MDP has a complicated structure which is very hard to be represented using a few control parameters. We propose several simple-structured intuitive heuristic policies that are easy to implement in practice. Then, we develop several heuristic search methodologies to determine the parameter values for these policies. We evaluate the performance of these techniques with respect to the solution quality as well as computational time.