Optimal Control of Multi-Supplier Inventory Management with Lead Time

In the current global competition, companies are required to save money in order to survive. One of the expenses that can be reduced is the cost of inventory control. To minimize these costs, we require a proper planning and management of the inventory. Ordering supplies should be performed at a certain time period, especially with uncertain demand. As such, the company must determine when to order at the suppliers and how many should be ordered. So there will be no excess inventory in the warehouse because of too much ordering or because of the inventory cannot meet demand due to late or too little order to suppliers. Consequently, in this research, a quadratic cost functional is used as the objective function in multi-supplier inventory management problem with different lead time. Optimal control theory, LQR (Linear Quadratic Regulator) is used to solve this problem. According to the simulation, we conclude that the smaller weight resulted in more optimal inventory cost

Inventory routing problem with stochastic demand and lead time

In the supply chain, the integration of the different processes is critical to obtain high levels of coordination. Inventory control and its distribution are two of these processes whose coordination have been demonstrated by researchers as key in order to gain efficiency and effectiveness. They affect the synchronization of the supply chain management. With the intention to contribute to the integration of these processes and improve the problems of demand variability, we propose an integration of operations research area and the help of metaheuristics in a multi-objective approach. The expected results are to reduce the costs associated with inventory and its distribution, as well as to reduce the uncertainty in making decisions based on demand. This thesis presents methods for obtaining and analyzing near optimally solutions for dynamic and stochastic inventory-routing problems. The methods include retailers selection and clustering methods, algorithms and experiments on benchmark instances. We focus on problems with one and several suppliers that serve several dispersal geographically retailers. The thesis contains four parts. In Part I, we focus on the literature review. We first provide an overview of the literature on problems related to the coordination of the inventory and its distribution. Then we make a point in four elements: information management, inventory policies, stochastic demand and optimization methods. Also, we provide a scientometric analysis of the documentation collected in the last ten years. We provide a thorough review of papers working with dynamic and stochastic demand. The contributions of this part are i) the review of papers working with stochastic demand and stochastic lead times focusing on its stochastic and multi-depot aspects, ii) identify critical factors for the performance of many logistics activities and industries, iii) have shown that studying the behavior of the demand and the lead time are essential in order to achieve a useful representation of the system to take proper decisions and iv) provide the trends and patterns in the research in IRP problems. In Part II, we focus on the methodology of the research and of development. We first introduce the problem, state of the science, the gaps in the literature, variables under study, the instruments applied and assumptions. The development methodology is presented by a general model to address this type of research proposed in this thesis. Here, the general development process, decomposition of the problem and how the possible solutions are explained.. The importance of the this chapter is provided an effective way to face IRP problems. In Part III, the foundations in formulations for IRP problems are proposed. We begin with the formulation of the TSP problems with variants for one and many suppliers, likewise for VRP and IRP problems. The contributions of the model presented here aim identifying the variables and mathematical models frequently used to deal with these problems. In Part IV, we perform a single criteria objective and multi-criteria analysis of the solutions for one and many suppliers instances. Our methods yield significant improvements over a competing algorithm. Our contributions are i) propose three new customer selection methods for a dynamic and stochastic inventory-routing vii problem, ii) perform a multi-criteria analysis of the solutions, comparing distribution versus inventory management, iii) perform a single criteria objective experiment on benchmark instances from the literature.En la cadena de suministro, la integración de los diferentes procesos que la conforman, es fundamental para obtener altos niveles de coordinación. El control del inventario y su distribución son dos de estos procesos, cuya coordinación ha sido demostrada por los investigadores como clave para lograr mejoras en eficiencia y efectividad. Estos a su vez, afectan la sincronización y la administración de la cadena de suministro. Con el propósito de contribuir en la integración de éstos procesos y mejorar los problemas derivados de la variabilidad de la demanda, se propone usar los fundamentos del área de investigación de operaciones y la ayuda de metaheurísticas en un enfoque multi-obejtivo. Los resultados esperados son reducir los costos asociados a los procesos de inventario y distribución, así como también reducir la incertidumbre en la toma de decisiones a partir de la demanda. Ésta tesis presenta métodos para el análisis y obtención de soluciones cercanas a las óptimas para problemas de inventario y routeo, dinámico y estocástico. Los métodos incluyen selección de retailers y métodos de clustering, algoritmos y experimentos en instancias de prueba disponibles en la literatura. Se hace énfasis en instancias de un solo proveedor y varios proveedores que sirven varios retailers distribuidos geográficamente. La tesis está organizada en cuatro partes. En la Parte I, se revisa la literatura, para ello, primero se presentan los problemas relacionados con la coordinación del inventario y su distribución. Ésta revisión resalta cuatro elementos que han sido identificados como claves en la literatura como son: la administración de la información, políticas de inventario, demanda estocástica y métodos de optimización. Luego, se presenta un análisis cienciometrico de la literatura encontrada en los últimos 10 años. La revisión de la documentación se realiza de manera exhaustiva trabajando con demanda dinámica y estocástica. Las contribuciones de esta parte son: i) proporcionar una revisión pertinente y actualizada de artículos que emplean demanda estocástica, enfatizando en sus elementos dinámicos y estocásticos, así como también en aspectos que permitan abordar problemas con múltiples depósitos, ii) identificar factores críticos para el desempeño de actividades logísticas, iii) Demostrar que el estudio de la demanda es esencial para lograr una representación útil del sistema, la cual influye en la toma de decisiones y iv) proporcionar tendencias y patrones en la investigación de problemas de IRP. En la Parte II se aborda la metodología de la investigación y de desarrollo. Primero, se presenta el problema, el estado de la ciencia y los gaps encontrados en la literatura. Luego se identifican las variables de estudio, los instrumentos aplicados y los supuestos utilizados. La metodología de desarrollo es presentada por medio de un modelo general para abordar éste tipo de investigaciones que nosotros proponemos en ésta tesis. Esta metodología aborda aspectos como: el procedimiento general de desarrollo, la descomposición del problema y la forma en que se prueban las posibles soluciones. En la Parte III, se presentan los fundamentos en la formulación de IRP. Primero se formulan los problemas TSP con variantes para un solo depósito y también paramúltiples depósitos, igualmente se hace para VRP e IRP. La contribución de los modelos presentados son la identificación de las variables y los modelos matemáticos que frecuentemente son usados para tratar con éste tipo de problemas. En la Parte IV se presentan dos experimentos. El primero para el análisis de instancias con uno sólo depósito y en el segundo para analizar instancias con múltiples depósitos. Los métodos usados producen mejoras sobre resultados obtanidos con algoritmos similares. Las contribuciones de ésta parte son: i) proponer tres nuevos métodos para la selección de retailers para IRP dinámicos y estocásticos, ii) realizar análisis multi-criterio de las soluciones, comparando la distribución con la administración del inventario y iii) realizar análisis de un solo objetivo sobre instancias de pruebas proporcionada por la literatura existente

Optimized state feedback regulation of 3DOF helicopter system via extremum seeking

In this paper, an optimized state feedback regulation of a 3 degree of freedom (DOF) helicopter is designed via extremum seeking (ES) technique. Multi-parameter ES is applied to optimize the tracking performance via tuning State Vector Feedback with Integration of the Control Error (SVFBICE). Discrete multivariable version of ES is developed to minimize a cost function that measures the performance of the controller. The cost function is a function of the error between the actual and desired axis positions. The controller parameters are updated online as the optimization takes place. This method significantly decreases the time in obtaining optimal controller parameters. Simulations were conducted for the online optimization under both fixed and varying operating conditions. The results demonstrate the usefulness of using ES for preserving the maximum attainable performance

Mobile application for efficient taxi allocation at airports

Thesis: S.M. in Transportation, Massachusetts Institute of Technology, Department of Civil and Environmental Engineering, 2013.Cataloged from PDF version of thesis.Includes bibliographical references (pages 52-54).The important role that taxis play in bringing passengers from an airport terminal to their final destination is often overlooked in airport operations and design. Due to varying flight arrival patterns at different terminals, taxi drivers are often unsure which terminal they should queue at. In this thesis, we present ChangiNOW, a mobile app that uses a predictive queueing model to efficiently allocate taxis. The ChangiNOW system uses observed taxi and flight data at each of the four terminals of Singapores Changi Airport to estimate the expected waiting time and queue length for taxis arriving at these terminals, and then sends taxis to terminals where waiting time is shortest. The app communicates this information to taxi drivers in a visually intuitive and appealing way, motivating them to service those terminals with the highest taxi demand. We present the theoretical details that underpin our prediction engine and validate our theory with several targeted numerical simulations. Finally, we evaluate the performance of this system in large-scale experiments and show that our system achieves a significant improvement in both passenger and taxi waiting time.by Afian Anwar.S.M. in Transportatio

Diseño de controladores continuos convergentes por un tiempo fijo para sistemas dinámicos con incertidumbre

Este documento presenta controladores no lineales que proveen convergencia en tiempo fijo al origen (o a una vecindad del origen) para sistemas dinámicos de alto orden sujetos a incertidumbres (disturbios deterministicos no desvanescentes y disturbios estocásticos desvanescentes dependientes de los estados y el tiempo). Dos de los tres controladores diseñados incluyen un diferenciador convergente en tiempo fijo, un observador de disturbios convergente en tiempo fijo, y un regulador convergente en tiempo fijo. El diferenciador se da en el caso que el ´único estado medible del sistema dinámico es el de mayor grado relativo. El observador de disturbios convergente en tiempo fijo se emplea para estimar variaciones de disturbios no desvanecentes y no acotados. En caso de que las cotas para los disturbios sean desconocidas se incluye un observador adaptable convergente en tiempo fijo caracterizado por no incrementar de manera excesiva las ganancias del controlador. En cuanto a la presencia simultanea de disturbios determinísticos no desvanescentes y disturbios estocásticos desvanescentes dependientes de los estados y el tiempo, se presenta un algoritmo Super-twisting estocástico convergente en tiempo fijo. El problema de estimación del tiempo de convergencia de los controladores se resuelve calculando una cota superior uniforme del tiempo fijo de convergencia. Finalmente, los algoritmos diseñados se verifican en dos casos de estudio: Un motor DC con armadura y un problema de gestión de stocks. Resultados de las simulaciones confirman convergencia en tiempo fijo y robustez de los controladores diseñados

A Survey of Decentralized Adaptive Control

Systems with multi inputs and multi outputs are in common controlled by centralized controllers, multivariable controllers or by a set of single input and single output controllers. The decentralized systems dominated in industry and can be found in a broad spectrum of applications ranging from robotics to civil engineering. Approaches to decentralized control design differ from each other in the assumptions ? kind of interaction, the model of the system, the model of information exchange and the control design. One of the useful approaches to decentralized control problems was the parametrization. During last years it was proven that it seems to be perspective to combine predictive and decentralized control, for example unconstrained decentralized model predictive control or adaptive decentralized control using recurrent fuzzy neural networks. Another task is to use automatic decentralized control structure selection. Adaptive control enlarges the area of usage at decentralized controllers. AdaptiveZ(MSM7088352101