Optimizing Shelf Space Allocation in Grocery Retail
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2019-06-18
Department
Major/Subject
Systems and Operations Research
Mcode
SCI3055
Degree programme
Master’s Programme in Mathematics and Operations Research
Language
en
Pages
59 + 13
Series
Abstract
Grocery retail is a competitive industry with high sales volumes and low profit margins, which makes managing costs and optimizing processes especially important. Store and warehouse labor costs constitute a large part of the retail cost structure, and it is also an area where large savings can be obtained by optimizing different processes. Optimizing the use of shelf space can reduce the amount of time the employees have to spend bringing stock from the backroom storage to the shelf. Other benefits of an optimized allocation of shelf space include reduced lost sales and overall increases in customer satisfaction. The goal of this thesis is to find a way to divide the available shelf space between a given set of products so that the need for restocking the shelves is reduced and the opportunity cost in the form of lost sales is minimized. This approach is different from the existing methods in literature, many of which focus largely on the space elasticity of the demand. In this thesis, the shelf space allocation problem is formulated as an optimization problem, where the function to be minimized is the expected quantity of lost sales. The main constraint is the available shelf space. The optimization problem is solved using the simulated annealing algorithm, and different variations of the algorithm are compared. The algorithm performs well with a linear cooling schedule and a static step size of 1. Good results are also obtained with a logarithmic cooling schedule, when the control parameter is chosen carefully. Using a method known as thermodynamic simulated annealing did not result in improvements for the test cases. In all of the variations, the selection of the initial temperature was found to have a significant impact. The simulated annealing algorithm is a valid option for solving the shelf space allocation problem. There are variations of the algorithm that are suitable for different situations, and by optimizing the values of the different parameters one can improve the results. Further research is still needed before using these results in real-life applications.Dagligvaruhandeln är en bransch med hård konkurrens, höga försäljningsvolymer och låga vinstmarginaler, vilket betyder att det är särskilt viktigt att hålla kostnaderna under kontroll och optimera processerna. Arbetskraftskostnaderna i butiker och lager utgör en stor del av detaljhandelns kostnadsstruktur, och det finns även stor potential för besparingar inom det området. Genom att optimera användningen av hyllutrymme är det möjligt att minska på tiden de anställda är tvungna att använda på att föra varor från lagret till hyllan. Andra fördelar är en minskning av den förlorade försäljningen och en allmän ökning i kundnöjdheten. Målet med detta diplomarbete är att hitta ett optimalt sätt att fördela det tillgängliga hyllutrymmet mellan en given uppsättning produkter så att behovet att fylla på hyllorna minskar och möjlighetskostnaderna i form av förlorad försäljning minimeras. Denna prioritering skiljer sig från befintliga metoder i litteraturen, varav många fokuserar starkt på efterfrågans utrymmeselasticitet. I detta arbete formuleras hyllutrymmesallokeringsproblemet som ett optimeringsproblem, där funktionen som minimeras är den förlorade försäljningens väntevärde. Huvudsakliga bivillkoret är det tillgängliga hyllutrymmet. Optimeringsproblemet löses med hjälp av metoden simulerad glödgning, och olika varianter av algoritmen jämförs. Algoritmen presterar väl med en linjär nedkylningsfunktion och en konstant stegstorlek på 1. Goda resultat nås även med en logaritmisk nedkylningsfunktion, då kontrollparametern väljs noggrant. En metod som kallas termodynamisk simulerad glödgning ledde inte till förbättringar i resultaten för testfallen i denna studie. I alla varianter av algoritmen hade valet av starttemperatur en betydande inverkan. Simulerad glödgning är ett fungerande alternativ för att lösa hyllutrymmesallokeringsproblemet. Det finns varianter av algoritmen som lämpar sig för olika situationer, och genom att optimera värdena på de olika parametrarna kan resultaten förbättras. Fortsatt forskning behövs ännu innan dessa resultat kan användas för verkliga tillämpningar.Description
Supervisor
Ehtamo, HarriThesis advisor
Viitanen, TuomasKeywords
space planning, shelf space allocation, simulated annealing, integer optimization, nonlinear knapsack problem