La Traduccion Dimensiones de Lotes Integradas en Cadenas de Suministro Seriales con Capacidades de Producción

Consideramos un modelo para una cadena de suministro en serie en la que las decisiones de producción, inventario y transporte se integran en presencia de capacidades de producción y funciones de costos cóncavos. El modelo que estudiamos generaliza el modelo económico de nivel de lotes multi-nivel de un solo artículo, sin capacidad, añadiendo capacidades de producción estacionarias a nivel de fabricante. Presentamos algoritmos con un tiempo de ejecución que es polinómico en el horizonte de planificación cuando todas las funciones de coste son cóncavas. Además, consideramos diferentes estructuras de costos de transporte e inventario que producen tiempos de ejecución mejorados: funciones de costos de mantenimiento de inventario que son lineales y de costo de transporte que son lineales o cóncavas con una estructura de carga fija. En este último caso, hacemos la suposición adicional común y razonable de que los costos variables de transporte y inventario son tales que mantener los inventarios a niveles más altos en la cadena de suministro es más atractivo desde una perspectiva de costo variable. Mientras que los tiempos de ejecución de los algoritmos son exponenciales en el número de niveles en la cadena de suministro en el caso de coste cóncavo general, los tiempos de ejecución son notablemente insensibles al número de niveles para las otras dos estructuras de coste.

Palabras clave: dimensionamiento de los lotes; Integración de la planificación de la producción y el transporte; programación dinámica; Algoritmos de tiempo polinomial.

Histórica: Aceptada por Thomas M. Liebling, programación y redes matemáticas; Recibida el 17 de junio de 2002.

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1. INTRODUCCION

En este trabajo consideramos un problema en el que se integran las decisiones de producción, inventario y transporte en una cadena de suministro básica. Los modelos tradicionales suelen considerar sólo uno o dos de estos aspectos aislados de los otros. Existen pruebas sustanciales (véase, por ejemplo, Arntzen et al., 1995, Chandra y Fisher, 1994, Geoffrion y Powers, 1995, y Thomas y Griffin 1996, así como sus referencias) que muestra que la integración de estas decisiones puede conducir a aumentos sustanciales en eficiencia y eficacia.

La integración de diferentes decisiones en la cadena de suministro es particularmente importante cuando los recursos son limitados y cuando los costos no son lineales, por ejemplo, muestran economías de escala.

Consideraremos una cadena de suministro en serie para la producción y distribución de un producto. Dicha cadena de suministro ocurrirá, por ejemplo, cuando se agregue valor a un producto en una secuencia de instalaciones de producción, y los bienes intermedios necesitan ser transportados entre estas instalaciones. Kaminsky y Simchi-Levi (2003) describen un ejemplo de una cadena tal como surge en la industria farmacéutica.

Otro ejemplo es la industria de logística de terceros. En este caso, un centro de distribución en sentido descendente que satisface demandas en una determinada zona geográfica puede emplear los servicios de un almacén de terceros antes de que los productos se transporten al centro de distribución real para su distribución a sus minoristas. Un modelo de cadena de suministro en serie se puede utilizar para representar parte de una cadena de suministro que es relevante para el centro de distribución (véase Lee et al., 2003). Un último ejemplo es una situación en la que la producción tiene lugar en un fabricante. Los elementos que se producen se almacenan a nivel de fabricante o se transportan al primer nivel de almacén. En cada uno de los niveles de almacén, los productos se almacenan de nuevo o se transportan al almacén al siguiente nivel. Desde el nivel final del almacén, los productos son luego (posiblemente después de haber sido almacenados durante algunos períodos) transportados a un minorista (posiblemente permitiendo entregas tempranas, es decir, inventarios al nivel minorista). Tal estructura puede surgir si un minorista realmente representa un mercado entero, y la cadena de suministro del fabricante a este mercado es muy larga. Esto podría hacer ventajoso, en varias etapas, emplear economías de escala al transportar grandes cantidades a largas distancias a instalaciones de almacenamiento intermedias antes de ser distribuidas en el mercado real.

Todas las situaciones descritas anteriormente pueden ser representadas por un modelo genérico compuesto por un fabricante, varios niveles intermedios de producción o distribución y un nivel en el que tiene lugar la demanda del producto final, a la que nos referiremos en este documento como el nivel minorista Aunque esto no representa necesariamente el nivel en el que tiene lugar el consumo real de demanda). De hecho, en un modelo de este tipo, las etapas intermedias de producción y transporte son indistinguibles unas de otras, de modo que en el resto de este artículo nos referiremos simplemente a todas las etapas intermedias como etapas de transporte entre almacenes.

Para modelar la cadena de suministro en serie, el ELSP clásico puede ampliarse para incluir decisiones de transporte, así como la posibilidad de mantener el inventario en diferentes niveles de la cadena. Además de la producción y los costos de mantenimiento de inventario, entonces claramente también necesitan incorporar los costos de transporte, lo que agrega el problema de la sincronización del transporte al problema de la fecha de producción. El objetivo será minimizar el costo del sistema y satisfacer toda la demanda. Incluso si el fabricante y el minorista son de hecho participantes distintos en la cadena de suministro, cada uno de los cuales se enfrenta a una parte de los costos de la cadena de suministro, este problema será relevante. En este caso, los participantes claramente todavía necesitan decidir cómo distribuir los costos totales mínimos, que es un problema de coordinación que está fuera del alcance de este documento. Alternativamente, sin embargo, podemos interpretar los costes de tenencia al nivel del minorista como una penalización o un descuento en el precio de compra de un artículo, que es dado por el fabricante al minorista si los artículos se entregan temprano. En este caso, los costes minimizados por nuestro modelo de optimización son todos incurridos por el fabricante. Como en los problemas de lotes estándar, se supone que todas las funciones de costo no disminuyen en la cantidad producida, almacenada o enviada. Además, asumiremos que todas las funciones de costos son cóncavas.

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