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dc.contributor.authorDiaz, Aldair Alberto Alvarez
dc.date.accessioned2020-03-27T14:43:45Z
dc.date.available2020-03-27T14:43:45Z
dc.date.issued2020-03-13
dc.identifier.citationDIAZ, Aldair Alberto Alvarez. Optimization models and solution methods for inventory routing problems. 2020. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12360.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12360
dc.description.abstractInventory management and distribution planning are essential activities for an efficient performance in the supply chain, especially for companies operating under the vendor-managed inventory business model. In this model, suppliers are allowed to manage the inventory levels and purchasing orders of their customers with the aim of reducing logistics and improving the supply chain performance. When inventory management and distribution planning are addressed in an integrated way in the vendor-managed inventory context, a challenging optimization problem arises, the inventory routing problem (IRP). In the IRP, a supplier is responsible for simultaneously determining the replenishment plan for its customers throughout a planning horizon as well as the vehicle routing and scheduling plan in each period such that a given performance measure is optimized. The integrated optimization of inventory management and distribution planning activities can provide significant competitive advantages for companies. However, despite its practical appeal and benefits, the IRP has received increasing attention only in the last years. Consequently, there is still a considerable lack of research regarding optimization models and specific solution methods for relevant practical variants of this problem. Thus, the objective of this thesis is to develop comprehensive mathematical models and effective solution methods for several IRPs. Relevant variants are considered to make the addressed problems as realistic as possible. Firstly, we describe the basic variant of the IRP and present a mathematical formulation for this problem. We then present two metaheuristic algorithms based on iterated local search and simulated annealing to solve this variant. Two different objective functions are considered. The results of extensive computational experiments using problem instances from the literature show that the presented metaheuristic algorithms effectively handle both objective functions, providing high-quality solutions within relatively short running times. In addition, the metaheuristics were able to find new best solutions for some of the benchmark instances. Then we shift to a practical variant of the IRP considering product perishability. This feature has a substantial relevance in the supply chain context given that in several industries, the raw materials, as well as intermediate and final products, are often perishable. Moreover, perishability may appear in more than one activity throughout the supply chain. We study a variant in which the product is assumed to have a fixed shelf-life with age-dependent revenues and inventory holding costs. We first introduce four different mathematical formulations and branch-and-cut algorithms to solve them. We also propose a hybrid heuristic based on the combination of an iterated local search metaheuristic and two mathematical programming components. The results of computational experiments show the different advantages of the introduced formulations and the effectiveness of our hybrid method when dealing with this variant as well as the basic variant of the problem. Finally, we focus on a stochastic variant of the IRP. Uncertainty plays a crucial role in supply chain management given that critical input data that are required for effective planning often are not known in advance. We address the basic variant of the IRP under the consideration that both the product supply and the customer demands are uncertain. We introduce a two-stage stochastic programming formulation and a heuristic solution method for this problem. From the results of extensive computational experiments, we show the response mechanisms of the optimal solutions under different uncertainty levels and cost configurations. We also show that the heuristic method effectively solves instances with a large number of scenarios. By investigating different practical constraints for the IRP and providing tailored effective solution methods for the studied variants, this thesis addresses problems arising in several logistics contexts and shows the adaptability of the basic variant of the IRP and how it can be used as a basis to study richer practical IRPs. It brings contributions for the supply chain optimization literature and for the development of tools for supporting decision-making in practice.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoengpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectRoteamento de estoquespor
dc.subjectBranch-and-cuteng
dc.subjectMetaheurísticaspor
dc.subjectMétodos híbridospor
dc.subjectPerecibilidade do produtopor
dc.subjectProgramação estocásticapor
dc.titleOptimization models and solution methods for inventory routing problemseng
dc.title.alternativeModelos de otimização e métodos de solução para problemas de roteamento de estoquespor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Munari Junior, Pedro Augusto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1328868140869976por
dc.contributor.advisor-co1Morabito Neto, Reinaldo
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4194801952934254por
dc.description.resumoA gestão de estoques e o planejamento da distribuição são atividades essenciais para um desempenho eficiente na cadeia de suprimentos, especialmente para empresas que operam sob o modelo de estoque gerenciado pelo fornecedor. Nesse modelo, os fornecedores podem gerenciar os níveis de estoque e as ordens de compra de seus próprios clientes, com o objetivo de reduzir custos logísticos e melhorar o desempenho da cadeia de suprimentos. Quando a gestão de estoques e o planejamento da distribuição são tratados de forma integrada aparece um problema de otimização desafiador, conhecido como o problema de roteamento de estoques (PRE). No PRE, um fornecedor deve determinar simultaneamente o plano de reabastecimento para seus clientes em um horizonte de planejamento e a programação das rotas de entrega em cada período de forma que uma determinada medida de desempenho seja otimizada. A otimização integrada das atividades da gestão de estoques e do planejamento da distribuição pode fornecer vantagens competitivas para as empresas. No entanto, apesar de seu apelo prático e dos benefícios substanciais que essa otimização pode fornecer, o PRE recebeu uma atenção crescente apenas nos últimos anos. Portanto, ainda existe uma considerável falta de pesquisa no que tange a métodos de solução específicos para variantes práticas relevantes desse problema. Assim, o objetivo dessa tese é desenvolver modelos matemáticos abrangentes e métodos de solução eficazes para diversos PREs. Variantes práticas são consideradas para tornar os problemas abordados o mais realista possível. Em primeiro lugar, descreve-se a variante básica do PRE e apresenta-se uma formulação matemática para esse problema. Dois algoritmos metaheurísticos, baseados em busca local iterada e simulated annealing, são apresentados para resolver a variante básica do PRE, considerando duas funções objetivo diferentes. Os resultados de experimentos computacionais usando instâncias da literatura mostram que os dois algoritmos metaheurísticos podem fornecer soluções de alta qualidade em tempos relativamente curtos para ambas as funções objetivo. Além disso, as metaheurísticas conseguiram encontrar novas melhores soluções para algumas dessas instâncias. Em seguida, estuda-se uma variante prática do PRE considerando a perecibilidade do produto. A perecibilidade tem uma relevância significativa no contexto da cadeia de suprimentos dado que, em muitas indústrias, as matérias-primas bem como os produtos intermediários e finais são perecíveis. Além disso, a perecibilidade pode aparecer em mais de uma atividade em toda a cadeia de suprimentos. Na variante estudada, supõe-se que o produto tem uma vida útil pré-definida além de receitas e custos de estocagem dependentes da idade do produto. Para essa variante, apresenta-se quatro formulações matemáticas e algoritmos do tipo branch-and-cutpara resolvê-las. Além disso, apresenta-se uma heurística híbrida baseada na combinação de uma metaheurística de busca local iterada e dois componentes de programação matemática. Os resultados de experimentos computacionais mostram as diferentes vantagens das formulações apresentadas e a capacidade do método híbrido para lidar com essa variante, assim como com a variante básica do problema. Finalmente, uma variante estocástica do PRE é abordada. As incertezas desempenham um papel crucial na gestão da cadeia de suprimentos, dado que informações críticas necessárias para um planejamento eficaz geralmente não são conhecidas com antecedência. Assim, aborda-se a variante básica do PRE sob a consideração de que o suprimento de produto do fornecedor e as demandas dos clientes são incertas. Uma formulação de programação estocástica de dois estágios bem como um método de solução heurístico para esse problema são apresentados. Baseados nos resultados dos experimentos computacionais desenvolvidos, mostra-se os mecanismos de resposta das soluções ótimas sob diferentes níveis de incerteza e configurações de custo. Os resultados também mostram que o método heurístico é capaz de resolver instâncias com um grande número de cenários. Dadas as diferentes variantes práticas estudadas e os métodos de solução especificamente desenvolvidos para essas variantes, essa tese aborda problemas que surgem em vários contextos logísticos práticos e mostra a adaptabilidade da variante básica do PRE e como ela pode ser usada como base para estudar PREs mais ricos. Ela traz contribuições para a literatura científica de otimização da cadeia de suprimentos, assim como para o desenvolvimento de ferramentas para apoiar a tomada de decisões na prática.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção - PPGEPpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::PESQUISA OPERACIONALpor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 2017/06664-9; 2017/13739-5por
dc.description.sponsorshipIdCAPES: código de financiamento - 001por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/9595205651065613por


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