This thesis considers three coordinated decision problems associated with pricing, inventory, and distribution policy considering price-and-inventory dependent customer demand. Integration of a two-stage deteriorating-product supply chain having supplier’s manufacturing capacity is considered in Chapters 2 and 3. Combining two sales channels having different demand patterns is considered in Chapter 4.
In Chapter 2, a two-stage supply chain composed of manufacturing, delivery, and sales processes between a supplier and a retailer is considered where deteriorating items are supplied under contract manufacturing. Supplier’s production rate is subject to upper capacity, and customer demand depends on shelf space size and retail price. The objective is to maximize average profit per unit time in the whole integrated chain where inventory holding cost, ordering (or setup) cost, deteriorating cost, procurement (or production) cost, and sales revenue are incorporated. For the problem, the associated profit function is derived with various decision variables including supplier’s production plan (including production rate), retailer’s order quantity, retailer’s order-up-to level and retail price. Optimal solution algorithm is obtained based on optimal solution properties. As a result, it is identified that the supply-chain optimal policy leads considerable profit increase compared to retailer’s independent optimal decision. Moreover, supply chain integration effect, inventory control policy, performance of the approximation are all investigated.
In Chapter 3, supply chain integration effect is investigated when customer’s demand is dependent on on-hand inventory level. Numerical experiment and the associated sensitivity tests show that the supply-chain optimal decision leads considerable profit increase compared to retailer’s independent (non-integrated) optimal decision. Moreover, comparison between the initial stock level-dependent model and the on-hand stock level-dependent model is performed and the contract variation effect is also investigated.
In Chapter 4, the coordinated decision of inventory control, delivery processing, and pricing for a non-perishable product having two different pattern of customers’ demand is considered. The problem is modeled as a kind of in-stock/stockout model having ‘ordinary sales’ period of instantaneous delivery and ‘advanced sales’ period where backlogging is allowed until its immediately succeeding inventory replenishment with order cancellation rate depending on delivery delay. Each sales period and the corresponding sales prices are decided in the situation where each customer group’s demand is dependent on price. A mathematical model representing various sales prices and delivery leadtime is build, for which the effect of the associated profit increase is investigated numerically in comparison with the fixed operating policy. A good heuristic algorithm is derived as giving near-optimal solution. Finally, the result of numerical experiment shows the possibility of profit increase by further customers classifying and segmenting the marketing model.
본 연구는 가격 및 재고에 따라 고객의 수요가 변하는 제품에 대한 공급체인 관리 최적화 문제를 다루고 있다. 본 연구에서는 3가지 서로 다른 상황 하에서 가격 및 재고 관리 통합 의사결정 모형 수립 및 그 해법을 도출하고, 기존의 분리 의사결정 방식과 비교한 통합의사결정의 수익증가 효과를 분석하였다. 2장과 3장은 공급자의 생산 제약 하에서 수요가 가격과 재고에 따라 변하는 노후화 제품에 대하여 공급체인 최적화 문제들을 다룬다. 4장은 수요가 가격, 재고, 시간에 따라 변하는 비노후화 제품에 대한 온-오프라인 병행소매 상황에서 각 판매채널별 가격 및 배송 차별화 문제를 다룬다.
구체적으로, 2 장에서는 과일이나 식료품 등과 같이 소매점에서 판매되는 노후화 제품에 대하여, 생산자와 판매자가 1:1인 공급체인 상에서, 수요가 전시공간 크기 및 가격에 영향을 받는 경우 최적의 생산, 재고관리 및 가격결정 문제를 다루었다. 생산자는 생산 속도를 최대 $K^{u}$까지 조절 가능하며, 판매자는 수요 증가를 목적으로 잉여 재고를 허용하는 상황을 가정하였다. 이러한 공급체인은 주로 농가와 대형 유통업체 간의 계약생산 환경에서 찾아볼 수 있다. 본 문제의 목적은, 공급체인 전체의 제반 비용 및 고객에의 판매를 고려한 기대 수익을 최대화하는 생산정책, 재고정책과 소매가격을 동시에 결정하는 것이다. 본 문제에 대한 수리적 모델 수립과 근사화 기법 및 미적분 등의 분석 기법 적용을 통해, 변수들 간의 관계식과 생산용량 제약식 등을 반영한 최적 해법을 개발하였다. 수치 실험에서는 기존의 분리의사결정방식과 비교하여 제안한 공급체인 통합 모델이 수익을 현저하게 증가시키며, 이러한 수익 증가 효과는 고객의 수요 민감도, 생산자의 생산 능력 등이 증가함에 따라 커짐을 보였다. 마지막으로, 최적 생산 및 배송 정책, 사용된 근사화 기법의 오차와 본 연구의 활용성, 공급체인 통합으로 인한 판매가격 감소 및 판매량 증가 효과 등을 규명하였다.
3 장에서는 고객의 수요가 진열된 재고 수준 및 가격에 영향을 받는 과일이나 식료품 등 소매점에서 판매되는 노후화 제품에 대하여, 생산자와 판매자가 1:1인 공급체인 상의 최적 생산, 재고관리 및 소매가격 결정 문제를 다루었다. 본 문제의 목적은 공급체인 전체의 제반 비용 및 고객에의 판매를 고려한 기대 수익을 최대화하는 생산정책, 재고정책과 판매가격을 동시에 결정하는 것이다. 본 문제의 수리적 모델 수립 후 기대수익 함수에 대한 트렌드 분석 및 미적분 기법 적용, 변수들 간의 관계식과 생산용량 제약식 반영 등을 통해, 최적해에 대한 경계 조건을 유도하고 최적 생산 전략을 제시하였다. 수치 실험에서는 고객의 수요 민감도가 증가함에 따라 공급체인 통합 효과도 증가함을 관찰하였고, 통합 후 판매량 증가 및 판매가격 감소 효과를 확인하였다. 또한, 부적합한 수요함수 선택에 따른 손실 분석 결과, 고객의 수요 민감도가 증가함에 따라 기대 손실도 커지는 것을 확인하였다. 마지막으로, 공급체인 통합에 따른 추가 수익의 분배를 위한 공급자와 판매자 간의 효과적인 도매가격 조정 방법을 제시하였다.
4 장에서는 장난감과 주방용품 등과 같은 온-오프라인 병행소매 제품에 대하여, 온-오프라인 고객의 수요가 가격, 재고 및 배송에 각기 달리 영향을 받는 상황에서 최적의 재고관리, 배송 및 가격 차별화 정책을 다루었다. 구체적으로, 온라인 구매 고객에 대해 소량재고 상황에서 다음 재고충족시기까지 배송을 지연하는 ‘선판매’ 기간을 두며, ‘선판매’ 기간 동안 판매가격 변동을 허용하였다. 또한, 배송 지연 기간의 길이에 따라 주문 취소가 발생하는 부분 주문잔고허용 (partial backlogging) 모델을 가정하였다. 본 문제의 목적은 온-오프라인 판매채널의 제반 미용 및 판매를 고려한 기대수익을 최대화 하는 주문량, 일반판매기간, 선판매 기간 및 각 판매기간 동안의 판매가격을 결정하는 것이다. 문제의 복잡성을 고려해, 조건부 최적화 기법을 반복 사용하는 휴리스틱 알고리즘을 제안하였으며, 수치 실험 결과 제안한 알고리즘이 최적해에 근사한 결과를 제공함을 보였다. 특히 소량재고 상황에서 온라인 고객에 대한 가격 및 배송 정책 차별화를 통해, 판매 채널 전체의 수익이 증가되며, 온라인 고객이 배송 지연에 둔감할수록 수익도 증가함을 관찰하였다. 본 연구는 인터넷 환경의 새로운 비즈니스 모델 및 마케팅 방법 개발을 위한 비교 연구에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
