Modelisation des chaines d`approvisionnement par l`approche de planification de la production hierarchique

Abstract

ÖZET Müşterilerin kendilerine özgü taleplerine istedikleri zamanda, miktarda ve kalitede karşılık verilmesi zorunluluğuyla, rekabet koşullan her geçen gün daha da zorlaşmaktadır. Şirketler böyle bir rekabet ortamında hayatlarım devam ettirebilmek için kendilerine çeşitli yönetim şekilleri benimsemektedir. Şirketler tarafından benimsenen bu yönetim şekillerinden biri de, 90' lı yılların başında, piyasa koşullarının daha da rekabetçi olmaya başlamasıyla lojistik kavramının bir uzantısı olarak ortaya çıkan tedarik zinciri yönetimidir (Supply Chain Management-SCM). Tedarik zinciri yönetiminin şirketler tarafından benimsenmesinin altında yatan en önemli nedenler, hem müşterinin taleplerine cevap verme zamanını, hem de toplam üretim maliyetlerini mümkün olan en az seviyeye indirmektir. Tedarik zinciri yönetiminin kökenini oluşturan lojistik kavramı, 50' li yıllarda ortaya çıkmıştır. Lojistiğin temel yapışım oluşturan taşıma ve depolama aktivitelerine, stok yönetimi, üretim planlama ve kontrol, talep tahmini, satın alma, tedarik ve satış sonrası hizmetler gibi aktivitelerin de lojistik 90Tardan önceki zengin ve modern halini almıştır. Modern lojistik, rekabet koşullarının etkisini azaltmak ve böylece maliyetleri düşürmek konusunda daha etkili olmuştur. Buna rağmen, hem teknolojinin hızla gelişmesi hem de müşteri beklentilerinin radikal ve sürekli değişikliklere uğraması nedeniyle 90'larda yeni arayışlar içerisine girilmiştir. Bu nedenlerle yaşamlarını daha fazla sürdürememe kaygısıyla şirketler hem ileri teknolojiyi kullanmaya hem de müşteri üzerine daha fazla eğilmeye, bir başka deyişle, yüklü yatırımlar yapmaya yönelmiştir. Bu çerçevede, üretim teknolojileri ve müşteri hizmetlerine ağırlık verilmiştir. Ama bir zaman sonra bu yaklaşımın da yeterli olmadığı, çünkü müşterinin çeşitli spesifikasyonlardaki istekleri karşılayabilmek için bir şirketin tek başına yeterli olmadığı görülmüştür. Dolayısıyla, aynı müşteri kitlesine hizmet veren şirketlerarasında birleşmeler ve çeşitli ticari anlaşmalar yapılmaya başlanmış ve böylece SC (tedarik zinciri) ve SCM kavranılan ortaya çıkmıştır. SCM kavramının ortaya çıkarılmasındaki öncelikli amaç, stratejik ve operasyonel düzeylerdeki maliyetleri azaltmak ve rekabet nedeniyle düşüş gösteren kar marjlarını yükseltmektir. SCM'yi lojistikten ayıran en önemli özellik, tedarikçilerini bir iş ortağı olarak görmesi ve dağıtım kanallarının lojistikten daha organize ve daha etkin bir şekilde çalışmasıdır. Maliyetlerin minimize edilmesi açısından bakıldığında, SCM'nin lojistikten daha etkin olması da bundan kaynaklanmaktadır. SCM' deki gibi bir zincir yapısında, nihai müşterinin taleplerinin istenen miktarda, kalitede, yerde ve zamanda karşılanabilmesini amaçlayan ortak bir felsefe vardır. Dolayısıyla zincirin üyeleri birbirlerine kenetlenerek bir bütün halinde hareket etmekte ve böylece hem kendilerini ve tüm zinciri değişen çevre şartlarına karşı koruma altına almakta hem de pazarda eskisinden daha güçlü bir konuma yükselmektedir. Müşteri açısından bakıldığında ise, müşterinin taleplerinin istenen doğrultuda karşılanması daha kolaylaşmaktadır, çünkü müşteri artık, tek bir şirketmiş gibi hareket eden, ama aslında, bir zincirin halkaları gibi birbirine bağlı, etkileşimli bir şekilde, müşteri için çalışan birçok şirket ile iş yapmakta ve bu durumda her iki taraf da kazanmaktadır. Bir tedarik zincirinde aslında şirketlerin üretim prosesleri dikey olarak birbirlerine bağlanmaktadır, bundan dolayı, her bir şirketin performansı diğerlerinin ve tüm zincirin performansını etkilemektedir. Bu dikey etkileşim, zincirin uzunluğu arttıkça, incelenmesi ve dolayısıyla tanımlanması zor bir karmaşıklığı beraberinde getirir. Her ne kadar tedarik zincirleri, pazardaki belirgin rekabet ve belirsizlik ortamının olumsuz etkilerini azaltmak için kuruluyor olsa da, çevrenin tedarik zinciri üzerindeki olumsuz küçük bir etkisi performansı zincirleme şekilde etkilemektedir. Bu durumdan hareketle, biz bu çalışma çerçevesinde, hiyerarşik üretim planlama modellerinin, tedarik zincirlerinin planlanması aşamasındaki karmaşıklığın basitleştirilmesi, belirsizliğin azaltılması ve dolayısıyla daha etkin bir karar verme sürecinin ortaya çıkarılması amacıyla kullanılabilecek uygun bir yaklaşım olduğunu XIsavunmaktayız. Çünkü hiyerarşik yapı ile kurulan modellerde, incelenen problem, tek bir model ile tek aşamalı olarak değil, birbirlerine hiyerarşik olarak bağlı ve ana probleme göre daha basit yapıya sahip olan, her biri belirli sayıdaki alt-probleme ait birden fazla modelle ifade edilmektedir. Hiyerarşik olarak kurulan modeller, genel olarak, monolitik modeller gibi olası en iyi çözümü vermemekle birlikte, monolitik yaklaşımın çözümüne yakın sonuçlar vermektedir. Buna karşılık, monolitik yaklaşımın karmaşık sistemlerin modellenmesinde kullanılmasımn sonuca ulaşamama, ulaşılsa bile bu durumun çok fazla zaman kaybına neden olması gibi olasılıkları söz konusudur. Bu nedenle, tedarik zincirleri gibi, karmaşık yapıya sahip sistemler için, hiyerarşik modeller, monolitik modellere tercih edilmelidir. Çünkü, hiyerarşik modeller olası en iyi çözüm olmasa bile ona yakın optimal bir sonuç vermekte, buna karşın sonuca ulaşmak için harcanacak zamandan kazanç sağlamaya yardımcı olmaktadır. Hiyerarşik üretim planlama kavramı, karmaşık sistemleri birçok alt-sisteme bölerek planlama sürecini kolaylaştıran bir planlama yaklaşımı olarak, ilk kez 1975'te Hax ve Meal tarafından, ortaya atılmıştır. Bu yaklaşımda, her alt sistem bir karar verme seviyesine karşılık gelmekte ve hiyerarşinin tepesinde yer alan karar verme seviyesi alttaki seviyeler üzerinde kısıt oluşturmakta ve altta yer alan seviyeler de üst seviyelere gönderdikleri geri besleme ile karar verme sürecini hem etkinleştirmekte hem de basitleştirmektedir. Tedarik zincirlerinin modellenmesi için hiyerarşik yaklaşımının önerilmesinin, sistemin karmaşık yapısının basitleştirmesinin dışındaki başka bir gerekçesi de tedarik zincirlerinin her halkasının bir diğerine hiyerarşik olarak bağlı olması dolayısıyla, hiyerarşik planlamanın daha gerçekçi sonuçlara ulaşmayı sağlamasıdır. Hiyerarşik planlamada, sistemin gerçek zamanlı olarak incelenebilmesi için genel olarak hareketli planlama dönemi (horizon glissant) yaklaşımı kullanılmaktadır. Bu yaklaşımla, tepedeki seviyenin modellenmesi ile elde edilen karar değişkeni çıktıları bir sonraki seviyeye girdi olarak dahil edildikten sonra, bu alt seviyeden alman çıktı XIIdeğerleri, bir sonraki planlama periyodunda, tepedeki modele girilmek üzere üst seviyeye aktarılır. Bu tarz bir yaklaşım sayesinde gerçek zamanlı bir işleyişin sağlanmasının yanında, belirsizlikler de her planlama periyodu başında azaltılmakta ve böylece belirsizliğin planlama dönemi sonuna kadar üst üste eklenerek çok fazla artmasının da önüne geçilmiş olmaktadır. Belirsizliğin azaltılması durumu, aynı zamanda, üst seviyelerdeki, benzer veya ortak özelliklere sahip olan karar değişkenlerinin toplulaştırılması (agregation) yöntemi ile de sağlanmaktadır. Bu yöntem, belirsizliğin azaltılmasının yanında, yönetim kademesindeki kişilere karar verme sürecinde de yardımcı olmaktadır. Sistemin hiyerarşik yapıda olabilmesi için, tepedeki seviyelerde ortak veya benzer özelliklerine göre toplulaştırılan değişkenlerin, daha sonra, alt seviyelerde detaylandırılması (desagregation) gerekmektedir. Çünkü, birbirlerinden bağımsız olarak tanımlanmış toplulaştırma ve detaylandırma prosedürleri hiyerarşik bir yapının kurulması için yeterli değildir. Etkin bir yapı ortaya çıkarabilmek için, bu prosedürlerin birbirleriyle ilişkilendirilmesi gerekmektedir. Bu aşamada, hiyerarşik planlamada önemli yer tutan iki kavram ortaya çıkmaktadır: sağlamlık (robustesse) ve tutarlılık (coherence). Sağlamlık, üst seviye tarafından alınan toplu kararlara karşılık gelen detaylandırılmış ve olurlu (faisable) kararların, alt seviyedeki varlığını garantilemektedir. Benzer bir şekilde, detaylandırma ile elde edilen olurlu kararların toplulaştırılmış kararlar kümesiyle uyumlu olmasını da tutarlılık sağlamaktadır. Hiyerarşik modelin etkinliğinin sağlanması ve artırılması amacıyla sağlamlık ve tutarlılık kavramlarının yeter ve şart koşullarının modele eklenmesi zorunludur. Bu tez çalışması ile, tedarik zincirlerinin, tedarikçi seviyesinde, hiyerarşik planlama yaklaşımı ile modellenmesi konusu incelenmekte, problemi basitleştirmek için, sadece tedarikçiler ve ana üreticiyi içine alacak şekilde bir hiyerarşik planlama modeli sunulmaktadır. Bunu gerçekleştirmek amacıyla, Hax ve Meal 'in yaklaşımı benimsenerek iki seviyeli bir hiyerarşik doğrusal programlama modeli kurulmaktadır. Bu seviyelerden hiyerarşik olarak üstte yer alanı (toplu seviye) geleneksel taktik planlamaya denk gelmekte, diğeri ise (detaylı seviye) taktik ve operasyonel seviyeler X111arasındaki kararlan almak için yapılan planlamaya denk gelmektedir. Önerilen modelde, toplulaştırma ilk olarak, aynı komponentleri üreten tedarikçiler bir araya getirilerek oluşturulan tedarik seviyesine göre, daha sonra ise aynı tedarik seviyesinde bulunan tedarikçilerin satış fiyatlarına göre kümelere ayrılmasıyla yapılmaktadır. Tedarik seviyesine göre toplulaştırma Hax ve Meal 'in ürün tipi toplulaştırmasına, tedarik kümelerine (başka bir deyişle, satış fiyatına) göre toplulaştırma da ürün ailesi toplulaştırmasına karşılık gelmektedir. Aynı kümeye ait tedarikçiler işbirliği içinde çalışmakla beraber, satış fiyatlarının birbirlerine yakın olmaması dolayısıyla, aynı seviyedeki farklı tedarik kümeleri birbirleriyle rekabet halinde çalışmaktadırlar. Böyle bir rekabet ortamının modelde dolaylı olarak yer almasının, toplu ve detaylı modelin işletilip sonuçlarının kararlara aktarılmasıyla maliyetlerin uzun vadede düşürülmesine yardımcı olacağını düşünmekteyiz. Toplu seviyedeki modelin amacının, tedarik zincirinin üretim ve stok maliyetlerini, detaylı seviyedeki modelin amacının ise satın alma maliyetlerini minimize etmek olduğu da göz önüne alınırsa, kurulan hiyerarşik modelin sadece taktik açıdan değil, aynı zamanda yapılan toplulaştırmanın şeklinin etkisiyle stratejik açıdan da tedarik zincirinin maliyetlerini azaltacağım ve dolayısıyla rekabet gücünü artıracağını savunmaktayız. Söz konusu hiyerarşik model, - ana üreticinin ve her tedarik seviyesinin tek bir ürün ürettiği - tek bir ana üretici olduğu ve n=l seviyesinin her zaman bu ana üretici seviyesine denk geldiği - ıskarta oranının %0 olduğu, seviyeler arası taşımanın %100'lük bir performansla gerçekleştiği yani taşıma sırasında kayıp olmadığı - üretim zamanlarının ve taleplerin determinist olduğu ve tamamen tahmin edilebildiği varsayımları altında kurulmuştur. Kurulan matematik modelin olurlu sonuçlar vermesini sağlamak amacıyla, Ershler Fontan ve Merce tarafından 1986'da ortaya atılan ve tek bir üretim ünitesi için XIVbelirlenmiş olan sağlamlık ve tutatlılık kısıtlan da, tedarik zincirlerinin yapısına uyarlanarak toplu ve detaylı seviyedeki modellere dahil edilmiştir. Uygulama aşamasında ise, toplu ve detaylı olmak üzere kurulan iki model, LINDO ile programlanmış, parametreler bir çok kez değiştirilerek, küçük boyuttaki bir tedarik zincirine uygulanmıştır. Elde edilen çeşitli optimum hiyerarşik sonuçlardan bir tanesi için toplu ve detaylı seviyelerdeki LINDO modelleri ve bu modellerin raporları sunularak çalışma,bu tez çerçevesinde, sonlandınlmıştır. Bu çalışmada, tedarik zincirlerinin yapısından kaynaklanan belirsizliğin azaltılması, toplulaştırma ve hareketli planlama döneminin uygulanması gibi yöntemlerle sağlanmıştır. Hiyerarşik planlama yaklaşımı ile bakıldığında, belirsizliğin en çok toplu seviyede olduğu düşünülürse, bu seviye için uygulanacak bir bulanık kümeler yaklaşımı, bu tez çalışmasının devamı olarak gerçekleştirilebilecek bir çalışma niteliğindedir. Gerçekleştirilebilecek bir başka çalışma ise, modelin birden çok ana üreticiyi, birden çok ürünü, dolayısıyla, birden çok komponenti içine alacak şekilde geliştirilmesidir. Bunun dışında, her tedarik seviyesinde yer alan tedarikçi ailelerinin de kendi arasında detaylandınlarak, tedarik zinciri yönetimi açısından operasyonel kabul edilebilecek üçüncü bir hiyerarşik seviyenin daha yaratılması, yeni bir hiyerarşik planlama çalışmasının konusunu oluşturabilir. Böylece kurulan hiyerarşik model daha önce de belirttiğimiz toplulaştırma şekli ile stratejik, ana problemin yapısından kaynaklanan sebeplerle taktik, ve söz konusu üçüncü seviye ile de operasyonel planlama yapısına birarada kavuşturulabilir. XV

RESUME Les chaînes d'approvisionnement sont des reseaux formes par des fournisseurs, des fabricants et des distributeurs pour pouvoir se fonctionner d'une maniere synchronisee pour satisfaire les exigences specifiques des consommateurs. Les buts essentiels des chaînes d'approvisionnement consistent â minimiser les coûts et le temps de reponse au marche en surmontant les problemes aussi bien de complexite des relations existant entre chaque membre de la chaîne que d' incertitude provenant de l'environnement concurrentiel d'aujourd'hui qui met en evidence la necessite de planification et de gestion effectives des acti vites d'approvisionnement. Dans ce travail, pour planifier le reseau de fournisseurs d'une chaîne d'approvisionnement, et pour pouvoir gerer la complexite et diminuer Fincertitude, nous proposons une approche hierarchique de planification par laquelle le reseau de fournisseurs est decompose en deux niveaux moins complexes et hierarchiquement lies. Pour cela nous presentons tout d'abord les concepts de planification de la production hierarchique et la gestion de chaîne d'approvisionnement d'une maniere detaillee. Et par la suite, nous etablissons un modele hierarchique a deux niveaux destine â minimiser les coûts de production, de stockage et d' achat, pour les fournisseurs d'une chaîne d'approvisionnement. Pour illustrer, nous presentons les exemples de deux niveaux de modeles etablis et nous affichons les resultats obtenus en les executant â UNDO. Enfin, nous exprimons et presentons des idees pouvant constituer la recherche future de ce travail.