مدل سازی ریاضی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته با درنظر گرفتن اثرات زیست محیطی و اجتماعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مدیریت صنعتی و فناوری، دانشکده مدیریت و حسابداری، دانشکدگان فارابی، دانشگاه تهران، قم، ایران

2 گروه سیستم های اجتماعی و فنی، دانشکده مدیریت و حسابداری، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 گروه مدیریت، دانشگاه پیام نور قم، قم، ایران

4 گروه مدیریت صنعتی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22034/AEJ.2020.255722.2400

چکیده

با گسترش و تشدید فضای رقابتی در دنیای امروزی، مدیریت زنجیرة تأمین به یکی از مسائل اساسی پیش روی بنگاه ­های اقتصادی تبدیل شده است. طوری­ که همة فعالیت­ های سازمان­ ها را به­ منظور تولید محصولات، بهبود کیفیت، کاهش هزینه­ ها و ارائه خدمات مورد نیاز مشتریان تحت تأثیر داده است. از طرف دیگر، با افزایش حجم آلاینده ­ها، محققان در پی طراحی شبکه ­هایی برآمدند که علاوه بر بهینه سازی اقتصادی بر عوامل زیست­ محیطی در همة بخش­ ها تمرکزی ویژه ­ای داشته باشند. طراحی شبکه زنجیره تامین یک مسئله استراتژیک و بحرانی است که یک چارچوب بهینه را برای مدیریت زنجیره تأمین موثر و کارآمد فراهم می­ کند. یکی از زمینه ­های مناسب برای یکپارچه ­سازی در شبکه­ های زنجیره تامین، طراحی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته است که می­ تواند باعث جلوگیری از زیربهینگی ناشی از طراحی جدا از هم شبکه مستقیم و معکوس شود. در این پژوهش، یک مدل برنامه ­ریزی خطی عدد صحیح آمیخته برای طراحی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته ارائه شده است. این مدل به ­دنبال حداقل­ سازی هزینه ­ها، حداقل ­سازی اثرات زیست­ محیطی، حداکثر کردن میزان محصول فرسوده جمع ­آوری شده و حداکثر کردن پاسخگویی اجتماعی زنجیره تامین می باشد. مدل پیشنهادی در شرکت صبا باتری که به تولید انواع باتری می­ پردازد، پیاده سازی شده است.  با توجه به این­ که مدل ارائه شده به دسته NP-hard تعلق دارند، یک روش حل دقیق و دو الگوریتم ژنتیک چندهدفه و ازدحام ذرات چندهدفه جهت حل مدل استفاده شدند و مقایسات لازم بین نتایج صورت گرفت. براساس نتایج تحقیق، تابع هدف هزینه برای رسیدن به هزینه کم ­تر تمایل به ایجاد شبکه زنجیره تامین با ساختار متمرکز دارد. تابع هدف زیست محیطی تمایل به ایجاد شبکه با ساختار غیرمتمرکز جهت کاهش اثرات زیست­ محیطی را دارد. مدل­ های پیشنهادی قادر هستند به­ خوبی طیفی از جواب­ های بهینه پارتو را با توجه به ­میزان مختلف برقرای محدودیت ­های فازی، جهت تعیین تصمیم نهایی ارائه نمایند. دو الگوریتم در معیار زمان با هم تفاوت دارند که NSGA-II بر MOPSO برتری دارد. هم­چنین دو الگوریتم در معیار MID با هم تفاوت دارند که MOPSO بر NSGA-II برتری دارد و در باقی معیارها برتری معنی ­داری نسبت به هم ندارند. مدل مطرح شده با رویکرد قطعی­ سازی خیمنز قطعی شد و مدل کمکی قطعی مطرح شد. این مدل با استفاده از روش محدودیت اپسیلون و دو الگوریتم ژنتیک چندهدفه و ازدحام ذرات چندهدفه حل شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mathematical Modeling of Closed-loop Supply Chain Network based on Environmental and Social Impacts

نویسندگان [English]

  • Mohammad reza Fathi 1
  • Navid Nezafati 2
  • Amir hossein Behrooz 3
  • Mohsen Etemad 4
1 Department of Industrial and Technology Management, Faculty of Management and Accounting, Farabi School, University of Tehran, Qom, Iran
2 Department of Social and Technical Systems, Faculty of Management and Accounting, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Department of Management, Payam Noor Qom University, Qom, Iran
4 Department of Industrial Management, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

With the expansion and intensification of competitive environment in today's world, supply chain management has become one of the key issues facing businesses. It has influenced all the activities of organizations to produce products, improve quality, reduce costs and provide the services required by customers. On the other hand, as the volume of pollutants increased, the researchers sought to design networks that, in addition to economic optimization, focused on environmental factors in all sectors. Supply chain network design is a strategic and critical issue that provides an optimal framework for effective and efficient supply chain management. One of the most suitable areas for integration in supply chain networks is the design of closed-loop supply chain networks, which can prevent the overlap caused by the design of separate direct and reverse networks. In this paper, a mixed integer linear programming model for closed loop supply chain network design is presented. The latter model seeks to minimize costs, minimize environmental impact, maximize the amount of worn-out product collected, and maximize supply chain social responsiveness. The proposed model is implemented by Saba Battery Company, which produces various types of batteries. Since the proposed model belongs to the NP-hard category, an exact solution method and two multi-objective genetic algorithms and a multicomponent particle swarm were used to solve the model. Based on the research results, the cost objective function tends to create a supply chain network with a centralized structure in order to achieve a lower cost. The environmental objective function tends to create a network with a decentralized structure to reduce environmental impacts. The proposed models are able to provide a range of Pareto optimal solutions according to the different levels of applying fuzzy constraints to determine the final decision. The two algorithms differ in terms of time; NSGA-II is superior to MOPSO. Also, two algorithms are different in the MID criterion, MOPSO is superior to NSGA-II, and in the rest of the criteria, they are not significantly superior to each other. The proposed model was determined with Jimenez's deterministic approach and a deterministic auxiliary model was proposed. This model was solved using the epsilon constraint method and two multi-objective genetic algorithms and multi-objective particle swarm

  1. Ghazanfari, M. and Fatholah, M., 2005. A comprehensive approach to supply chain management. Iran University of Science and Technology publications. 440 p. (In Persian)
  2. Validi, H.R. and Dehghanian, F., 2013. Reverse logistics network design in a sustainable development environment using multi-option ideal planning technique and utility function. The third international conference on logistics and supply chain. (In Persian)
  3. Yadgari, A., Najmi, H.A. and Alikhani, H., 2013. Designing a closed-loop supply chain network considering combined facilities. The first national conference of industrial and systems engineering, Azad University, Najaf Abad branch. (In Persian)
  4. Alumur, S.A., Nickel, S., Saldanha-da-Gama, F. and Verter, V., 2012. Multi-period reverse logistics network design. European Journal of Operational Research. 220(1): 67-78.
  5. Hassanzadeh Amin, S. and Zhang, G., 2013. A multi-objective facility location model for closed-loop supply chain network under uncertain demand and return. Applied Mathematical Modelling. 37: 4165-4176.
  6. Jabbarzadeh, A., Haughton, M. and Khosrojerdi, A., 2018. Closed-loop supply chain network design under disruption risks: A robust approach with real world application. Computers & Industrial Engineering. 116: 178-191.
  7. Amin, H. and Baki, F., 2017. A facility location model for global closed-loop supply chain network design. Applied Mathematical Modeling. 41: 316-330.
  8. Honari, M.T., Mirfakhraddini, S.H., Dehghan Dehnavi, H. and Totonchi, J., 2020. The Role of Environmental Impacts on the Sustainable Green Supply Chain (Case Study: Iranian ceramic and tile industries). Journal of Animal Environment. 12(1): 443-452. (In Persian)
  9. Valyani, A., Feghhi Farahmand, N. and Iranzadeh, S., 2020. Providing a Hybrid Model for Environmental Risk Assessment in Mazandaran Province Using DEMATEL and Taguchi Loss Function. Journal of Animal Environment. 12(1): 41-48. (In Persian)
  10. Zhen, L., Huang, L. and Wang, W., 2019. Green and sustainable closed-loop supply chain network design under uncertainty. Journal of Cleaner Production. 227: 1195-1209.
  11. Fattahi, M., Govindan, K. and Keyvanshokooh, E., 2018. A multi-stage stochastic program for supply chain network redesign problem with price-dependent uncertain demands. Computers and Operations Research. 100: 1-19.
  12. Soleimani, H., Govindan, K., Saghafi, H. and Jafari, H., 2017. Fuzzy multi-objective sustainable and green closed-loop supply chain network design. Computers & Industrial Engineering. 109: 191-203.
  13. Cambero, C., Sowlati, T. and Pavel, M., 2016. Economic and life cycle environmental optimization of forest-based biorefinery supply chains for bioenergy and biofuel production. chemical engineering research and design. 107: 218-235.
  14. Zhalechian, M., Tavakkoli-Moghaddam, R., Zahiri, B. and Mohammadi, M., 2016. Sustainable design of a closed-loop location-routing-inventory supply chain network under mixed uncertainty. Transportation Research Part E. 89: 182-214.
  15. Quariguasi, F.N.J., Walther, G., Bloemhof, J., Van Nunen, J.A.E.E. and Spengler, T., 2009. A methodology for assessing eco-efficiency in logistics networks. European Journal of Operational Research. 193(3): 670-682.
  16. Zarabi, A. and Shahivandi, A., 2010. An Analysis of distribution of economic development indices in Iran provinces. Geography and Environmental Planning. 21(2): 17-32. (In Persian)
  17. Simchi-Levi, D., Kaminsky, P. and Simchi-Levi, E., 2004. Managing the Supply chain: The Definitive Guide for the Business professional. Mcgraw- hill.