Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/176141
Author(s): Maria Leonor Ribeiro Laranjeira
Title: AI-Powered Store Layout, Product Positioning, and Promotion Recommender Based on Operational Data
Issue Date: 2026-07-22
Abstract: Grocery stores operate in one of the most competitive and operationally demanding segments of commerce. With high product turnover, frequent replenishment cycles, and razor-thin margins, even small inefficiencies in shelf space allocation or product positioning can translate into meaningful revenue loss and inventory imbalance. The optimal arrangement of products within a store, which implies determining which items occupy which shelf, how much space each is allocated, and where they are positioned relative to one another, is a critical lever for maximising sales performance and streamlining inventory management. Traditionally, these decisions have relied on manual planning and the experience of category managers, leaving significant room for improvement through data-driven approaches. This dissertation presents an Artificial Intelligence-powered system that leverages a store's operational data, including sales forecasts, stock levels, and retailer-defined business constraints, to automatically generate accurate and actionable recommendations for shelf space allocation and product positioning. At its core, the system models the store layout as a structured planogram, representing shelves, rows, and individual product slots, and uses this representation as the foundation for an optimisation pipeline. The allocation engine operates in two phases. The first phase determines ideal facing counts for each product in isolation, using demand forecasts and stock data to identify products that are under or over-represented on the shelf. The second phase reconciles these targets against the physical constraints of the store layout (row widths, family restrictions, and locked spaces) formulating the problem as a Bounded Integer Linear Programme solved with the CBC optimisation solver. The objective function maximises demand-saturating utility across all shelf spaces, ensuring that high-demand products are systematically prioritised when competing for limited shelf real estate. The result is a system capable of producing shelf layout recommendations that are both commercially optimal and operationally feasible, directly supporting retailers in one of their most impactful, yet historically underserved, decisions.
Description: Os supermercados e lojas de conveniência operam num dos segmentos mais competitivos e exigentes do comércio. Com uma elevada rotatividade de produtos, ciclos frequentes de reabastecimento e margens reduzidas, mesmo pequenas ineficiências na alocação de espaço em prateleira ou no posicionamento de produtos podem traduzir-se em perdas de receita significativas e desequilíbrios de inventário. A disposição otimizada dos produtos numa loja, que implica determinar quais os artigos que ocupam cada prateleira, quanto espaço é atribuído a cada um e onde se posicionam relativamente aos restantes, é um fator determinante para maximizar o desempenho de vendas e agilizar a gestão de inventário. Tradicionalmente, estas decisões têm dependido de planeamento manual e da experiência dos gestores de categoria, deixando uma margem considerável para melhoria através de abordagens baseadas em dados. Esta dissertação apresenta um sistema baseado em inteligência artificial que utiliza dados operacionais da loja, incluindo previsões de vendas, níveis de stock e restrições de negócio definidas pelo retalhista, para gerar automaticamente recomendações precisas e acionáveis de alocação de espaço em prateleira e posicionamento de produtos. Na sua base, o sistema modela o layout da loja como um planograma estruturado, representando prateleiras, filas e espaços individuais de produto, utilizando esta representação como fundação para um pipeline de otimização. O motor de alocação opera em duas fases. A primeira fase determina o número ideal de frentes para cada produto de forma isolada, recorrendo a previsões de procura e dados de stock para identificar produtos sub ou sobre-representados na prateleira. A segunda fase reconcilia esses objetivos com as restrições físicas do layout da loja (larguras de fila, restrições de família de produtos e espaços bloqueados) formulando o problema como um Programa Linear Inteiro Limitado, resolvido com o solver de otimização CBC. A função objetivo maximiza a utilidade saturada pela procura em todos os espaços de prateleira, garantindo que os produtos com maior procura são sistematicamente priorizados quando competem por espaço limitado. O resultado é um sistema capaz de produzir recomendações de layout de prateleira que são simultaneamente comercialmente otimizadas e operacionalmente viáveis, apoiando diretamente os retalhistas numa das suas decisões mais impactantes e historicamente menos assistidas.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
URI: https://hdl.handle.net/10216/176141
Document Type: Dissertação
Rights: embargoedAccess
License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Embargo End Date: 2028-07-21
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

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