New algorithm for lateral transshipments optimization : a simulation study on a real-life case in Python

In today’s dynamic and uncertain environment, all managers of large companies have to find continuously new solutions to improve the overall supply chain performance. Coordination and transparency are the key factors to ensure a good profitability and costs reduction. Nowadays, the achievement of these goals is facilitated by the most recent technological advances in the Industry 4.0. In this context, inventory and distribution decisions are evaluated in a three-echelon supply chain model with multiple products, lost sales, uncertain demand and positive lead time. The problem is based on a real-life company operating in the construction and manufacturing industries. Managerial and operational insights are provided to support the decision-making process of managers through a discrete-event simulation in Python programming language according to the SimPy framework. The most important supply chain metrics are measured to evaluate the company’s performance in a three-step process. First, the optimal replenishment policies are identified for the inventory and delivery systems, analysing different scenarios which are characterized by different experimental variables and levels of demand variability. Interesting observations are formulated on the impact of resource saturation and set-ups on the system and on the overall costs. In the last echelon of the distribution network, lateral transshipments between stores are introduced to allow a reduction of costs and an increase in service level. The literature does not take into account transportation constraints in lateral transshipments, neither it provides information on trucks saturation. Lateral transshipments are studied by a traditional algorithm and by a new algorithm whose aim is to increase the saturation of smaller transshipment trucks to ensure a better stock levelling between stores. The cost-effectiveness of proactive lateral transshipments is evaluated comparing first the results of standard and traditional lateral transshipments algorithms. Secondly, interesting insights are achieved by comparing the traditional version of lateral transshipments algorithm with the new and optimized configuration. In both cases, the additional cost of lateral transshipments among stores is estimated showing more advantages in case of higher values of service level and great holding costs. The new optimized algorithm allows to improve successfully the overall supply chain’s performance, costs and utilization of trnasshipment truck capacity.

In un contesto dinamico e incerto come quello dei nostri giorni, tutti i manager di grandi aziende devono trovare continuamente nuove soluzioni per migliorare la performance della supply chain. Coordinamento e trasparenza rappresentano i fattori di successo per garantire una buona profittabilità e riduzioni di costo. Al giorno d’oggi, il raggiungimento di questi obiettivi è facilitato dai più recenti sviluppi tecnologici relativi all’Industria 4.0. In questo contesto sono analizzate le decisioni relative alle scorte e alla distribuzione dei prodotti all’interno di una supply chain a tre stadi, multi-prodotto, caratterizzata da lost sales, domanda incerta e lead time positivi. Il problema è ispirato al caso di un’azienda reale operante nel settore dell’edilizia. Utilizzando un modello di simulazione a eventi discreti costruito in un linguaggio di programmazione chiamato Python, vengono fornite direttive manageriali e operative utili a supportare il processo decisionale dei manager. A tal fine, vengono misurate le più importanti metriche di valutazione di supply chain, in modo da analizzare la performance dell’azienda tramite un processo che comprende tre fasi. Per prima cosa sono identificate le migliori politiche di rifornimento confrontando diversi scenari caratterizzati da diverse variabili sperimentali e da una diversa variabilità della domanda. Vengono formulate interessanti osservazioni sull’impatto che la saturazione delle risorse e i set-up possono avere sul sistema e sui costi. Nell’ultimo stadio della supply chain sono poi introdotti i lateral transshipments tra i diversi negozi, con lo scopo di ridurre i costi e aumentare il livello di servizio. Generalmente, in letteratura non sono considerati vincoli legati al trasporto e alla saturazione dei mezzi. Per questo motivo, lo scenario con lateral transshipments è analizzato sia mediante un algoritmo tradizionale, sia mediante un nuovo algoritmo che punta ad aumentare la saturazione dei mezzi di trasporto, cercando nel contempo di assicurare un migliore livellamento delle scorte per i diversi prodotti. L’efficacia, in termini di costo, del lateral transshipment proattivo è valutata prima paragonando lo scenario standard con l’algoritmo tradizionale di lateral transshipments. In seguito, vengono ricavati spunti interessanti confrontando l’algoritmo tradizionale di lateral transshipments con il nuovo. In entrambi i casi è valutato il costo addizionale dovuto ai trasporti tra i negozi, che risulta meno vincolante per livelli di servizio più alti e quando i costi delle scorte sono maggiori. Il nuovo algoritmo ottimizzato consente di migliorare con successo la performance dell’azienda, i costi e l’utilizzo della capacità dei mezzi di trasporto impiegati nei lateral transshipments.