In dit proefschrift worden drie verschillende factoren onderzocht die productieplanning en voorraadoptimalisatie in de praktijk bemoeilijken. Ten eerste zijn toeleverketens bijna altijd multi-echelon in plaats van single-echelon, waarbij de verschillende echelons rekening met elkaar moeten houden als men globaal gezien de voorraad- en productiekosten wil verlagen. Ten tweede zijn de input parameters voor deze modellen zoals de vraag en de doorlooptijden in realiteit stochastisch in plaats van deterministisch, en moeten deze gemodelleerd worden aan de hand van statistische verdelingen. Ten derde zijn, vooral in de procesindustrie, omschakelingskosten in de fabriek vaak afhankelijk van de sequentie waarin de producten geproduceerd worden, iets waar geen rekening mee gehouden wordt in courante modellen die de economische bestelhoeveelheid proberen te bepalen. In dit werk wordt er bestudeerd hoe deze traditionele optimalisatiemodellen aangepast kunnen worden om rekening te houden met deze complexiteiten, alsook hoe deze (vaak niet-lineaire) modellen op een efficiënte manier opgelost kunnen worden met behulp van op maat gemaakte heuristieken. Tenslotte worden er twee verschillende case studies gepresenteerd om de praktische relevantie van het werk aan te tonen.