Influence of reverse logistics on optimal manufacturing, remanufacturing, and storage capacities

Abstract

El propósito de la presente tesis es estudiar la influencia de la logística inversa en las capacidades de fabricación, refabricación y almacenaje óptimas de un sistema industrial. El interés por la logística inversa ha crecido en los últimos años de forma paralela a la preocupación, creciente también, por las cuestiones medioambientales en el mundo industrializado. En el capítulo 2 se hace una introducción a la logística inversa, explicando su definición y los motivos por los que se ha creado esta área de gestión diferenciada de la logística tradicional; se describen los tipos de productos que intervienen en la logística inversa y los distintos procesos para recuperar su valor. Además, se analizan las características del comportamiento de un sistema con logística inversa, comparándolas con las de un sistema tradicional. En el capítulo 3 se revisa la literatura tanto en el ámbito de la gestión de las capacidades de fabricación y almacenaje en un sistema tradicional como en el ámbito de la logística inversa. Para cumplir con el objetivo de la tesis, en los capítulos 4, 5 y 6 se estudian tres modelos de un sistema en que el producto recuperado es indistinguible del producto nuevo. El proceso seguido para realizar el estudio ha sido el mismo en cada uno de los modelos presentados: en primer lugar se ha determinado la política de producción óptima utilizando una cierta función de coste y suponiendo que tenemos dadas unas capacidades fijas, en segundo lugar se ha determinado el valor óptimo de las capacidades que optimizan la función de coste y en tercer lugar se estudian las variaciones de las cantidades óptimas al variar algunos parámetros relacionados con la logística inversa. En el capítulo 4 se pone de manifiesto cómo influye la aleatoriedad de los retornos en las capacidades óptimas estudiando un sistema con demanda uniforme y retornos aleatorios. La función de coste a optimizar es el valor esperado del coste en un periodo. En el capítulo 5 se estudia un modelo en el que la demanda y los retornos son funciones conocidas, continuas y periódicas. La función de coste a optimizar es el coste incurrido en el periodo y el problema de determinar la política de fabricación óptima es un problema de control óptimo. El modelo presentado permite analizar la variación en las capacidades óptimas al variar el plazo entre la venta y los retornos de los productos. En el capítulo 6 se trata un modelo con demanda y retornos aleatorios. La función de coste a optimizar es el valor esperado del coste en un periodo. Para realizar el cálculo de las políticas óptimas se hace la hipótesis de independencia estocástica de los retornos, comúnmente utilizada en la literatura. Una vez calculadas las capacidades óptimas se contrasta la validez de la hipótesis mediante simulación. El modelo se utiliza para estudiar la dependencia de las capacidades respecto de la probabilidad de que el producto sea retornado y respecto de los costes variables de refabricación. Finalmente en el capítulo 7 se recogen las conclusiones y los futuros temas de investigación.

The purpose of this thesis is to study the influence of reverse logistics in optimal manufacturing, remanufacturing and storage capacities of an industrial system. The interest in reverse logistics has grown in recent years in parallel with the increasing concern about environmental issues in the industrialized world. In chapter 2, we provide an introduction to reverse logistics: explaining the definition of reverse logistics and the reasons for which has been created as a differentiated area of management of traditional logistics, describing the types of products involved in reverse logistics and the different processes to recover its value, and examining the behavioral characteristics of a reverse logistics systems, compared with the traditional logistics system. In chapter 3 we review the literature both in the field of capacity management in traditional systems and in the field of reverse logistics. To meet the objective of the thesis, we study three models of a system in which the recovered product is indistinguishable from the new product. The process followed for the study was the same in each of the models presented: firstly, we determine the optimal production policy for every value of capacities; the second step is determining the optimal value of the capacities when optimal policies are applied and third we study the dependency of optimal capacities on some parameters related with reverse logistics. In chapter 4 we study a system with uniform demand and random returns to show the influence of the randomness of returns in the optimal capacities. The cost function to optimize is the expected value of cost in a period. In chapter 5 we study a model in which demand and returns are known functions, continuous and periodic. The cost function to optimize is the cost incurred in the period and the problem of determining the optimal production policy is an optimal control problem. Using this model, we analyze the dependence of optimal capacity on the time between sales and product returns. In chapter 6 we present a stochastic model where demand and returns are sequences of random variables. The cost function to optimize is the expected value of cost in a period. To perform the calculation of optimal policies we assume that returns are stochastically independent of demand (this assumption is commonly used in the literature). The hypothesis is validated by simulation after optimal capacity is calculated. The model is used to study the dependence of the optimal capacities on the probability that the product is returned and also on the variable costs of remanufacturing. Finally in chapter 7 we discuss the conclusions and future research topics.