TU Darmstadt / ULB / TUprints

Designing and Managing Manufacturer Distribution Systems

Tahirov, Nail (2023)
Designing and Managing Manufacturer Distribution Systems.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00023402
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Designing and Managing Manufacturer Distribution Systems
Language: English
Referees: Glock, Prof. Dr. Christoph H. ; Jaber, Prof. Dr. Mohamad Y.
Date: 2023
Place of Publication: Darmstadt
Collation: 283 Seiten in verschiedenen Zählungen
Date of oral examination: 13 February 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00023402
Abstract:

This cumulative dissertation consists of three research articles, two of which have already been published in scientific journals. The third one is currently under review at another renowned scientific journal. All three articles address the design and management of a manufacturer distribution system in various contexts. Unlike the traditional marketing literature that investigates distribution strategies or distribution intensity (i.e., wide spread availability of products) generally from the retailers’ point of view, this thesis focuses on the manufacturer’s perspective. Technology advancement and changing customer requirements have driven many manufacturers to utilize multiple distribution channels that use both direct and indirect sales channels. Manufacturers that adopt a direct channel may compete with their existing independent intermediaries (retailers, wholesalers), and thus a channel conflict may emerge between the parties. This type of competition is referred to as manufacturer encroachment. The first paper (Chapter B) responds by providing a systematic and exhaustive literature review of multi-channel distribution systems wherein the manufacturer competes with its independently-owned intermediaries and develops a conceptual framework for analyzing scenarios where a manufacturer intrudes into the retailers’ market, investigates determinant factors that induce the manufacturer to adopt a direct channel, explores possible mechanisms that the manufacturer may use to mitigate the channel conflict, and studies operational decision problems in a multi-channel distribution setting. Moreover, it explores potential research gaps and proposes future research directions. The research gaps identified in Chapter B pave the way for Chapter C which investigates the configuration of a last-mile distribution network for an encroaching manufacturer who sells multiple products to different customer segments. Today’s developed information technologies and the third-party logistics sector enable manufacturers to modify their distribution channels to meet rising customer expectations and gain from potential competitive advantages. Therefore, there is a need to explicitly consider customer channel preferences and delivery services in addition to strategic, tactical, and operational decisions to help manufacturers realize a cost-effective supply chain. Given the limited scope of earlier research, the second article analyzes three distribution network design choices of a manufacturer (single channel, multi-channel, and omni-channel) through the lens of location and routing decisions. In particular, the model formulated for the omni-channel distribution network fills a significant gap and contributes to the related literature. Here, we propose an integrated optimization model that includes a location-routing problem for designing of a combined two-echelon supply chain for an omni-channel distribution system with fragmented customer demand met via multiple shopping and delivery options. We also incorporate a customer service-level constraint. We further develop a decomposition solution method to solve large-scale instances efficiently. Based on our computational study, we conclude that an omni-channel distribution system is a feasible strategy that can reach more customer segments at low logistics costs. Our findings also show that an increase in the number of ‘buy online pick-up in-store’ (BOPIS) positively impacts the total logistics cost. Finally, Chapter D investigates an internal distribution problem in a warehouse handling returns of items sold online. A case company selling mainly apparel processes returns at two types of workstations: refurbishing and recycling. To improve the processing of returned items, the company plans to implement lane-guided transport (LGT) vehicles that pick up boxes of returned items at a depot and drop them off at workstations by following optical markers on the floor. In this context, we formulate a mixed-integer programming (MIP) model seeking an optimal solution to the following routing problem: Given a set of stations and multiple depots, which station should do what type of work, and what is the optimal number of LGT vehicles and their routes? Since the MIP model is an NP-hard problem, we develop a three-stage heuristic decomposition scheme that solves instances obtained from industry data to near-optimality in a reasonable solution time. Furthermore, to test to what extent our findings from the MIP model, particularly the number of vehicles, are optimal for real-world operations, we conduct a simulation study in addition. Our results show that the number of depots has a notable impact on the overall system performance, while the depot location has only a small influence on system efficiency.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Diese kumulative Dissertation besteht aus drei Forschungsartikeln, von denen zwei bereits in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht wurden und der dritte derzeit bei einer renommierten Fachzeitschrift begutachtet wird. Alle drei Arbeiten befassen sich mit der Gestaltung und dem Management eines Herstellervertriebssystems in unterschiedlichen Szenarien. Im Gegensatz zur traditionellen Literatur im Bereich des Marketings, die Vertriebsstrategien oder Vertriebsintensität (d.h. die breite Verfügbarkeit von Produkten) meist aus der Sicht des Einzelhandels untersucht, konzentriert sich diese Arbeit auf die Perspektive des Herstellers. Der technologische Fortschritt und die sich ändernden Kundenbedürfnisse haben viele Hersteller dazu veranlasst, mehrere Vertriebskanäle zu nutzen, die direkt oder indirekt mit den Endkunden verknüpft sein können. Hersteller, die sich für einen direkten Vertriebsweg entscheiden, konkurrieren möglicherweise mit ihren bestehenden unabhängigen Zwischenhändlern (Einzelhändler, Großhändler), so dass es zu einem Vertriebskanalkonflikt zwischen den Parteien kommen kann. Diese Art von Wettbewerb wird gemeinhin als Übergriff des Herstellers (engl.: Manufacturer Encroachment) bezeichnet. In diesem Zusammenhang bietet der erste Artikel (Kapitel B) eine systematische und umfassende Literaturübersicht über Mehrkanalvertriebssysteme, bei denen der Hersteller mit seinen unabhängigen Zwischenhändlern konkurriert. Es wird ein konzeptioneller Rahmen für die Analyse von Szenarien entwickelt, in denen ein Hersteller in den Markt der Einzelhändler eindringt. Hierbei werden die Faktoren untersucht, die den Hersteller dazu veranlassen, einen direkten Vertriebsweg einzuschlagen. Außerdem werden mögliche Mechanismen analysiert, die der Hersteller einsetzen kann, um den Vertriebswegkonflikt zu entschärfen. Des Weiteren werden betriebliche Entscheidungsprobleme in einem Mehrkanalvertriebssystem näher beleuchtet. Darüber hinaus werden mögliche Forschungslücken untersucht und zukünftige Forschungsrichtungen vorgeschlagen. Vor dem Hintergrund der in Kapitel B identifizierten Forschungslücken wird in Kapitel C die Ausgestaltung eines Vertriebsnetzes auf der letzten Meile für einen Hersteller untersucht, der mehrere Produkte an unterschiedliche Kundensegmente verkauft. Die heute entwickelten Informationstechnologien und der Sektor der Third-Party-Logistics ermöglichen es den Herstellern, ihre Vertriebskanäle zu modifizieren, um die steigenden Kundenerwartungen zu erfüllen und Wettbewerbsvorteile zu erlangen. Daher müssen neben strategischen, taktischen und operativen Entscheidungen auch die Präferenzen der Kunden hinsichtlich der Vertriebskanäle und der Lieferdienste ausdrücklich berücksichtigt werden, damit die Hersteller eine kosteneffiziente Lieferkette realisieren können. In Anbetracht des begrenzten Umfangs früherer Forschungsarbeiten werden im zweiten Artikel drei Möglichkeiten der Gestaltung des Vertriebsnetzes eines Herstellers (Single-Channel-, Multi-Channel- und Omni-Channel-Vertrieb) unter dem Aspekt der Standort- und Routingentscheidungen analysiert. Insbesondere das für das Omni-Channel-Vertriebsnetz formulierte Modell füllt eine bedeutende Lücke und trägt zur einschlägigen Literatur bei. Hier wird ein integriertes Optimierungsmodell vorgeschlagen, das ein Standort-Routing-Problem für die Gestaltung einer kombinierten zweistufigen Lieferkette für ein Omni-Channel-Distributionssystem mit fragmentierter Kundennachfrage, die über mehrere Einkaufs- und Lieferoptionen befriedigt wird, beinhaltet. Außerdem wird eine Nebenbedingung für das Kundenservicelevel berücksichtigt. Zur Lösung des Problems wird ein Dekompositionsverfahren entwickelt, um große Instanzen effizient zu lösen. Aufbauend auf einer computergestützten Studie lässt sich schlussfolgern, dass ein Omni-Channel-Vertriebssystem eine geeignete Strategie ist, mit der mehr Kundensegmente zu niedrigen Logistikkosten erreicht werden können. Die Ergebnisse zeigen auch, dass eine Erhöhung der Anzahl der "Buy Online Pick-Up In-Store"-Kunden (BOPIS) einen positiven Einfluss auf die gesamten Logistikkosten hat. In Kapitel D wird schließlich ein internes Distributionsproblem in einem Lager untersucht, das Retouren von online verkauften Artikeln bearbeitet. Ein Unternehmen, das hauptsächlich Bekleidung verkauft, bearbeitet Retouren an zwei Arten von Stationen: Aufarbeitung und Recycling. Um die Bearbeitung von Retouren zu verbessern, plant das Unternehmen den Einsatz von spurgeführten Transportfahrzeugen (engl.: lane-guided transport, LGT), die Kartons mit zurückgesendeten Artikeln in einem Depot abholen und sie zu den Stationen bringen, indem sie optischen Markierungen auf dem Boden folgen. In diesem Zusammenhang wird ein Modell der gemischt-ganzzahligen Programmierung (engl.: mixed-integer program, MIP) formuliert, das eine optimale Lösung für ein Routing-Problem mit einer gegebenen Menge an Stationen und mehreren Depots ermittelt: Das Modell optimiert dabei die Zuordnung der verschiedenen Arbeitsgänge zu den verschiedenen Stationen, die Anzahl von LGT-Fahrzeugen sowie deren Routen. Da das MIP-Modell ein NP-schweres Problem ist, wird eine dreistufige heuristische Dekompositionsmethode entwickelt, die aus Industriedaten abgeleitete Instanzen in einer angemessenen Lösungszeit nahezu optimal löst. Um zu prüfen, inwieweit diese Erkenntnisse aus dem MIP-Modell, insbesondere die Anzahl der Fahrzeuge, für den realen Betrieb optimal sind, wird zusätzlich eine Simulationsstudie durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anzahl der Depots einen bemerkenswerten Einfluss auf die Gesamtleistung des Systems hat, während der Standort des Depots nur einen geringen Einfluss auf die Effizienz des Systems hat.

German
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-234024
Classification DDC: 300 Social sciences > 330 Economics
Divisions: 01 Department of Law and Economics > Betriebswirtschaftliche Fachgebiete > Fachgebiet Produktion und Supply Chain Management
Date Deposited: 20 Mar 2023 13:03
Last Modified: 21 Mar 2023 10:23
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/23402
PPN: 506165795
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