Implementation of Sales Promotions to Inventory Models with Uncertain Demand

Abstract

As the globalization of markets accelerates competition among companies, sales promotion, which refers to short-term incentives promoting sales of products or services, plays a prominent role. Although there are various types of sales promotions, such as price reduction, buy-x-get-y-free, and trade-in program, the common purpose is to induce the purchase of customers by offering benefits. This successful strategy has caught the attention of researchers, including operations management and supply chain management. Thus, various studies have been conducted to examine strategies for ongoing operations and to demonstrate the effects of the sales promotion, which are based on the strategic level. However, research at the tactical or operational level has been conducted insufficiently. This dissertation examines the inventory models considering (i) markdown sale, (ii) buy one get one free (BOGO), and (iii) trade-in program. First, the newsvendor model is considered. By introducing the decision variable, which represents the start time of markdown sale, the retailer can obtain the optimal combination of the start time of a markdown sale and an order quantity. Under certain conditions in a decentralized system, however, the start time of a markdown sale where the retailer obtains the highest profit is the least profitable for the manufacturer. To avoid irrational ordering behavior by a retailer against a manufacturer, a revenue-sharing contract is proposed. Second, the mobile application, ``My Own Refrigerator'', is considered in the inventory model. It enables customers to store BOGO products in their virtual storage for later use. That is, customers can drop by the store to pick up the extra freebies in the future. The promotion involves a high degree of uncertainty regarding the revisiting date because customers who buy the product do not need to take both products on the day of purchase. To deal with this uncertainty, we propose a robust multiperiod inventory model by addressing the approximation of a multistage stochastic optimization model. Third, the trade-in program is considered. It is one of the sales promotions that companies collect used old-generation products from customers and provide them with new-generation products at a discount price. It also helps to acquire the additional products which are required for the refurbishment service. A multiperiod stochastic inventory model based on the closed-loop supply chain system is proposed by incorporating the trade-in program and refurbishment service simultaneously. The stochastic optimization model is approximated to the robust counterpart, which features a deterministic second-order cone program.

시장의 세계화에 따른 기업 간의 경쟁이 가속화됨에 따라, 단기 인센티브를 통해 고객의 제품 또는 서비스 구매를 유도하는 판매촉진의 역할이 중요해졌다. 가격 인하, 행사상품 증정, 트레이드인프로그램과 같은 다양한 유형의 판매촉진 전략이 존재하지만, 공통된 주요 목적은 기업이 고객에게 혜택을 제공하여 고객의 수요를 증대시키는 것이다. 판매촉진의 성공적인 전략은 경영과학 또는 공급망관리 분야를 포함한 관련 학계의 관심을 이끌었다. 지속적인 운영을 위한 전략을 검토하고 전략적 수준 계획을 기반으로 하는 판매 촉진의 효과를 입증하기 위한 다양한 연구가 수행되었습니다. 하지만 운영 수준의 소매업체 입장에서의 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 (i) 마크 다운 (ii) buy one get one free (BOGO), 및 (iii) 트레이드인프로그램을 고려한 재고관리모형을 다룬다. 먼저, 신문가판원 모형에 마크 다운 시작 시점을 나타내는 결정 변수를 도입하여 최적의 마크 다운 시작 시점과 주문량의 조합을 제공하는 모형을 제안한다. 분산 시스템의 특정 조건에서는 소매업자가 가장 높은 이익을 얻는 시점이 제조업자에게 낮은 수익성을 야기할 수 있다. 따라서 본 연구는 제조업자에 대한 소매업자의 비합리적 주문을 막기 위한 이익분배계약을 제안한다. 이익분배계약을 통한 중앙집권화 시스템은 분산 시스템에서 얻은 이익에 비해 소매업자와 제조업자의 이익을 향상시킴을 수치실험을 통해 확인하였다. 둘째, 모바일 어플리케이션 ``나만의 냉장고''를 고려한 재고모형을 고려한다. 이 앱을 통해 BOGO 행사제품을 구매한 고객은 증정품을 구매 당일 날 가져가지 않고 미래에 재방문하여 수령할 수 있는 혜택을 받는다. 하지만 소매업자 입장에서는 고객이 증정품을 언제 수령해 갈 지에 대한 불확실성이 존재하며 이는 기존의 재고관리 운영방식에는 한계점이 있음을 시사한다. 본 연구에서는 고객의 재방문에 대한 불확실성을 고려한 복수기간 추계계획 재고모형을 수립하며 이를 효율적으로 계산하기 위한 강건최적화 모형으로 근사화하였다. 셋째, 리퍼서비스와 트레이드인프로그램을 고려한 폐회로 공급망 시스템 기반의 복수기간 재고관리모형을 제안한다. 신세대 제품, 리퍼서비스 및 트레이드인프로그램에 대한 세 가지 유형의 불확실한 수요에 대한 상관관계를 반영함에 따라 복수기간 추계계획 재고모형이 수립된다. 복수기간 추계계획 재고모형의 계산이 어렵다는 한계를 극복하고자 강건최적화 모형으로 근사화하였다.