زنجیره تامین مفهومی جدایی ناپذیر از رقابت و کسب و کار کنونی به شمار می رود. یکی از حوزه های اساسی برنامه ریزی در زنجیره های تامین، بحث کنترل موجودی است که صاحب نظران آن را از جمله مهم ترین چالشهای زنجیره تامین می دانند. در این چارچوب تحقیق حاضر به بررسی مسئله موجودی در یک زنجیره تامین سه سطحی و چند لایه اختصاص دارد. این سیستم شامل یک تولید کننده مرکزی و تعدادی عمده فروش است که هر یک به تعدادی خرده فروش خدمت رسانی می کنند. هدف تحقیق حاضر تعیین سیاست بهینه تولید و کنترل موجودی در چنین سیستمی است. تقاضای خرده فروشان که از سوی مصرف کننده نهایی صادر می شود، برخوردار از الگویی تصادفی است که در دو حالت توزیع پواسون و نرمال بررسی شده است. بررسی این مسئله در سه مرحله مدل سازی، بهینه سازی و اعتبارسنجی صورت گرفته است. در بحث مدل سازی تابع هزینه سیستم موجودی از اصول حاکم بر فرآیندهای تصادفی استفاده شده است. نکته مهم در مدل سازی مسئله، برآورد تابع تقاضای عمده فروش و تولید کننده مرکزی است. بر اساس فرآیند مدل سازی، در حالت تقاضای پواسون، تقاضای عمده فروشان و تولید کننده با یک تقاضای پواسون برآورد شده است. در حالت تقاضای نرمال نیز این تقریب بر اساس پیچش چندگانه توزیعهای برنولی با شانس موفقیت متفاوت صورت گرفته که در شرایطی نسبت به تقریب آن با توزیع نرمال و یا دوجمله ای اقدام شده است. در هر دو حالت تقاضا و پس از طراحی مدل، نسبت به بهینه سازی توابع هزینه برآوردی با روشهای ابتکاری اقدام شده است. جهت بررسی اعتبار مدل برآوردی نیز نسبت به طراحی مجموعه ای از آزمایشهای آماری و شبیه سازی مسئله و مقایسه نتایج مدل و شبیه سازی اقدام شده است. آزمایشهای طراحی شده برای شبیه سازی مبتنی بر مبانی طراحی آزمایشهای آماری بوده است. شبیه سازی مسئله با استفاده از نرم افزار arena انجام و نتایج آن با نتایج حاصل از بهینه سازی مدل مقایسه شده است. نتایج این مقایسه گویای اعتبار نتایج حاصل از مدل بوده اند. به عنوان رویکردی جایگزین، مسئله مورد بررسی با استفاده از روش شناسی سطح پاسخ نیز بررسی گردیده و تابع هزینه برآورده گردیده است. با اثبات تقعر تابع هزینه، جواب بهینه محلی به دست آمده به عنوان جواب مطلق در نظر گرفته می شود. تعمیم پذیری نقطه قوت اصلی رویکرد مدل سازی مبتنی بر سیستم صف است، در حالی که روش شناسی سطح پاسخ امکان به دست آوردن پاسخی بهینه برای هر سیستم مجزا را خواهد داد. هر دو رویکرد پیشنهادی می توانند در مسائل عملی مورد استفاده قرار گیرند.