KFUPM ePrints

On Risk and Uncertainty in Inventory Problems with Stochastic Nature

l On Risk and Uncertainty in Inventory Problems with Stochastic Nature. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (ISE PhD Dissertation by M. Abdel-Aal) - Accepted Version
Restricted to Abstract Only until 29 August 2017.

1693Kb

Arabic Abstract

يتم في هذه الرسالة استقصاء تأثير أفضلية المخاطرة لدى صناع القرار ونقص المعلومات المتاحة عن الطلب في الاسواق على أداء المخزون واختيار الأسواق. يتم في هذه الأطروحة التركيز على مسائل بائع الصحف متعددة المنتجات والأسواق حيث يتم دراسة أشكال متعددة من تلك المسائل مع اعتبار أفضلية المخاطرة لدى صناع القرار ونقص المعلومات المتاحة عن الطلب في الأسواق. يهتم الجزء الأول من هذه الرسالة بدراسة النزعة المتعادلة للمخاطرة لمسائل بائع الصحف متعددة المنتجات والأسواق. يتم دراسة تلك المسائل مع اعتبار حالات الدخول المرن للأسواق و الدخول الكلى للأسواق وأخيرًا الدخول الجزئي للأسواق. يتم تحليل وصياغة النماذج الرياضية لكلٍ من تلك الحالات بما يتيح تعظيم الربح المتوقع. وبالإضافة إلى ذلك فقد تم دمج شروط مستوى الخدمة لاحتمالية الوفاء بالطلب على كل منتج. يتم صياغة النماذج الرياضية للحالات سالفة الذكر مع الفرض بأن الطلب يتوزع توزيعًا طبيعيًا مستقلًا ونتيجة لذلك فإن النماذج المتحصلة تكون نماذج صحيحة لاخطية. يتم اقتراح طرق للحصول على الحلول المثلى وكذلك يتم اقتراح طرق للحصول على حلول استرشادية. يتم في الجزء الثاني من هذه الرسالة تطبيق دراسة نزعة تجنب المخاطرة مع الحالات سابقة الذكر من مسائل بائع الصحف متعددة المنتجات والأسواق. يتم اعتبار القيمة المشروطة عند المخاطرة كمقياس لتجنب المخاطرة. وعلى غرار النتائج لدراسة النزعة المتعادلة للمخاطرة فإن النماذج الرياضية المتحصلة للحالات مع نزعة تجنب المخاطرة هي أيضاً نماذج صحيحة لاخطية. يتم اقتراح طرق للحصول على الحلول المثلى. يتم أيضًا إعادة صياغة النماذج الصحيحة اللاخطية كنماذج صحية مختلطة مخروطية تربيعية ويتم مقارنة أداء طرق الحلول المقترحة مع أداء أفضل البرامج التجارية المتاحة لحل تلك النماذج. تبين النتائج أن صانع القرار ذو نزعة تجنب المخاطرة عليه أن يقوم بطلب كميات من كل منتج أقل مما لو كانت نزعته متعادلة بالنسبة للمخاطرة. يهتم الجزء الثالث من هذه الرسالة بدراسة مسائل بائع الصحف متعددة المنتجات والأسواق عندما تكون المعلومات المتاح عن الطلب في الأسواق غير وافية أو متكاملة. عدم التأكد حيال الطلب السوقي يتم توصيفه عن طريق فئة عدم التأكد. يقوم صانع القرار بتحديد شكل وحجم فئة عدم التأكد للطلب السوقي. يتم دراسة مسائل بائع الصحف متعددة المنتجات والأسواق مع اعتبار فئة عدم التأكد مستطيلة الشكل ثم بيضاوية الشكل ثم متعددة السطوح وأخيرًا اعتبار فئة عدم التأكد مزيج من تلك الفئات. يتم صياغة النظائر المتينة للنماذج مع اعتبار فئات عدم التأكد المختلفة ويتم طرح طرق الحلول لها. يتم عرض ومناقشة النتائج الحسابية.

English Abstract

Traditional approaches of supply chain planning consider planning problems under the assumption that all demand sources should be satisfied. However, in the real world, firms have limited resources, therefore, planning approaches must take the capacity of these resources into consideration and select the optimal set of demands to satisfy. This dissertation investigates the impact of the risk preferences of the decision maker and the lack of demand information on the performance of inventory and demand selection problems. We focus on the multi-product multi-market newsvendor problem, termed as Multi-Product Selective Newsvendor Problem (MPSNVP). The dissertation studies variety of versions of the MPSNVP under different risk preferences of the decision makers and deficiency of the demand information. In the first part of the dissertation, we study the risk-neutral MPSNVP for flexible market entry, full market entry and partial market entry cases of the MPSNVP. We analyze and formulate the mathematical models for each case of the risk-neutral MPSNVP, in order to maximize the expected profit. In addition, we incorporate service level constraints on the probability of satisfying the demand of each product. Under the assumption of independent normally distributed demands, the mathematical models for the above cases, with and without service level criteria, result in Integer Nonlinear Programs (NIP). We propose polynomial optimal solution algorithms as well as efficient heuristics for solving the obtained models. In the second part of the dissertation, we consider the CVaR risk-averse MPSNVP for the above cases, i.e. flexible market entry, full market entry and partial market entry cases. Similar to the risk-neutral MPSNVP, the obtained mathematical models are NIP. We propose the optimal solution algorithms to solve these models in polynomial time. We deduce that the risk-averse decision maker orders less quantity of each product than the risk-neutral decision maker does. Then, we reformulate the NIP as Conic Quadratic Mixed Integer Programs (CQMIP), and compare the performance of the proposed solution algorithms with the performance of the state-of-the-art commercial solvers. The comparison demonstrates that the proposed solution algorithms outperform the commercial solvers in terms of the computational time and the solution quality. In the third part of the dissertation, we study the MPSNVP when the demand distribution at some markets is only partially specified. The demand uncertainty is characterized by an uncertainty set. We study the MPSNVP cases under different kinds of uncertainty set including; box, ellipsoidal, polyhedral uncertainty set and combinations of these sets. The robust counterpart models under these uncertainty sets are obtained and solution algorithms are proposed. The computational results and discussion are provided.



Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:Systems
Engineering
Divisions:College Of Computer Sciences and Engineering > Systems Engineering Dept
Committee Advisor:Selim, Shokri Z.
Committee Members:Alfares, Hisham K. and Al-Turki, Umar M. and Andijani, Abdulbasit A. and Duffuaa, Salih O.
ID Code:140094
Deposited By:Mohammad A. M. Abdel-Aal (g201106510)
Deposited On:04 Sep 2016 16:06
Last Modified:04 Sep 2016 16:06

Repository Staff Only: item control page