هماهنگی در زنجیره تامین - بررسی مقاله دهم

موضوع: استراتژی های هماهنگی در یک زنجیره تامین معکوس سه سطحی برای سود اقتصادی و اجتماعی

مقدمه:

زنجیره تامین معکوس به طور کلی چشم اندازی از حفاظت محیط زیست و استفاده موثر از منابع آن را بازتاب می دهد. همچنین می توان از زنجیره تامین معکوس سود بیشتری به دست آورد. اغلب شرکت ها به مزایای اقتصادی زنجیره تامین معکوس توجه می کنند و مزایای اجتماعی آن را نمی بینند. به عنوان نمونه می توان به بازیافت لوازم خانگی الکترونیکی جهت آشنایی با زنجیره تامین معکوس اشاره کرد. موادی که ارزشی در بازار ندارند نوعی زباله محسوب می شوند و می توانند تاثیر نامطلوبی روی محیط زیست به جا بگذارند. بنابراین بازیافت این محصولات می تواند اثرات منفی آن ها روی محیط زیست را کاهش دهد.

در این مقاله فرض شده است که می توان با درنظر گرفتن یک قیمت بازیافت معین، مواد زائد را بازیافت کرده و سود اجتماعی زنجیره تامین معکوس را بیشینه کرد. با این کار می توان منابع زائد و آسیب آن ها بر محیط زیست را کاهش داد. در این مقاله یک زنجیره تامین معکوس سه سطحی شامل یک جمع آوری کننده (collector)، تولیدکننده مجدد (remanufacturer) و دو خرده فروش (retailer) درنظر گرفته شده است.

نوآوری:

1- در نظر گرفتن مزایای اجتماعی در زنجیره تامین معکوس هماهنگ و بیشینه کردن سود در حالت های اجتماعی و اقتصادی به طور هم زمان.

2- بررسی سود کل زنجیره و مقدار بهینه بازیافت در چهار حالت با توجه به نرخ استفاده از محصولات.

مدل زنجیره تامین معکوس سه سطحی:

 در این زنجیره تامین، تولیدکننده مجدد نقش رهبر زنجیره را برعهده دارد. فرض بر این است که در زنجیره تامین معکوس فقط یک نوع محصول بازیافت می شود و محصول بازیافت شده با توجه به کیفیت محصول بازسازی می شود. تولیدکننده مجدد یک قیمت عمده فروشی به جمع آوری کننده ارائه می دهد. جمع آوری کننده قیمت بازیافت را تعیین می کند و تعدادی از محصولات بازیافت شده را به تولیدکننده مجدد می دهد. بعد از آن تولیدکننده مجدد، محصولات را بازسازی می کند و با قیمت فروش به دو خرده فروش می دهد. دو خرده فروش قیمت خود را مشخص می کنند و مقداری مشخص از محصولات بازسازی شده را سفارش می دهند. هر یک از اعضا به دنبال بیشینه کردن سود خود هستند. این مدل غیرمتمرکز در شکل 1 نشان داده شده است (مدل M1). 

زمانی که تولیدکننده مجدد و دو خرده فروش با هم همکاری می کنند یک اتحاد تشکیل می شود و آن ها اطلاعات را با هم تقسیم می کنند اما هیچ توافقی با هم ندارند. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، جمع آوری کننده، تولیدکننده مجدد و دو خرده فروش به دنبال بیشینه کردن سود خود هستند (مدل M2). 

زمانی که تولیدکننده مجدد و جمع آوری کننده یک اتحاد را تشکیل می دهند مانند حالت قبل، هیچ توافقی ندارند. دو خرده فروش و اتحاد بین تولیدکننده مجدد و جمع آوری کننده به دنبال بیشینه کردن سود خود هستند که در شکل 3 می توان مشاهده کرد (مدل M3). 

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، در حالت متمرکز، همه اعضا با هم همکاری می کنند تا سود کل زنجیره تامین معکوس را بهینه کنند (مدل M4). 

مفروضات:

1- تابع تقاضای بازار برای خرده فروش i، به صورت زیر است:

2- تابع سفارش در هر دوره به صورت زیر است:

3- نرخ محصولات استفاده شده، با s نشان داده می شود. نرخ محصولات بیانگر وضعیت بازیافت محصولات استفاده شده است. هر چه این نرخ بیشتر شود، بازیافت بیشتری انجام می شود و محصولات بیشتری استفاده می شود.

حالت غیرمتمرکز (M1):

در حالت M1 هر یک از اعضا سعی می کند تا سود خود را بیشینه کند. بنابراین تابع سود در حالت M1 به صورت زیر است:

تابع سود جمع آوری کننده به صورت زیر است:

اگر مشتق اول تابع سود جمع آوری کننده را برابر با صفر قرار دهیم، مقدار بهینه u به ازای Wc حاصل می شود. و با جایگذاری تابع r(u) در مقدار بهینه، تابع r(Wc) را خواهیم داشت:

 تابع سود دو خرده فروش به صورت زیر است: 

مقادیر بهینه قیمت هر خرده فروش به صورت زیر است:

با جایگذاری قیمت های دو خرده فروش می توان تابع تقاضای کل را به صورت زیر به دست آورد:

تابع سود تولیدکننده مجدد به صورت زیر به دست می آید:

با ساده کردن تابع سود تولیدکننده مجدد، می توان تابع سود را به صورت زیر بازنویسی کرد:

بنابراین با توجه به محدودیت بالا می توان تابع Wr را محاسبه کرد: 

و با جایگذاری تابع Wr در تابع سود تولیدکننده مجدد خواهیم داشت:

به کمک مشتق اول مقدار بهینه Wc به صورت زیر است:

در نهایت مقادیر بهینه متغیرهای تصمیم در حالت غیرمتمرکز به صورت زیر محاسبه شده است:

مدل مشارکت تولیدکننده مجدد و خرده فروش (M2):

تابع سود در حالت M2 به صورت زیر بیان شده است:

مقادیر r و u قبلا محاسبه شده اند، بنابراین:

همچنین مقدار Wc به صورت زیر محاسبه شده است و با جایگذاری در تابع سود حالت M2 خواهیم داشت:

با مساوی صفر قرار داد مشتق اول تابع سود حالت M2، قیمت های بهینه دو خرده فروش به صورت زیر به دست می آیند و در ادامه مقادیر بهینه سایر متغیرهای تصمیم هم آورده شده است:

مدل مشارکت تولیدکننده مجدد و جمع آوری کننده (M3):

تابع سود در   حالت M3 به صورت زیر بیان شده است:

مقادیر Pi و Di قبلا محاسبه شده اند. بنابراین خواهیم داشت:

همچنین مقدار Wr از محدودیت تابع هدف به دست می آید که با جایگذاری در تابع سود حالت M3 خواهیم داشت:

با مساوی صفر قرار دادن مشتق اول تابع سود می توان مقادیر بهینه را به صورت زیر محاسبه کرد:

حالت متمرکز (M4):

تابع سود در این حالت به صورت زیر بیان شده است:

به کمک محدودیت مدل می توان مقادیر بهینه قیمت دو خرده فروش را به صورت زیر به دست آورد:

با جایگذاری مقادیر P1 و P2 در تابع سود حالت متمرکز خواهیم داشت:

با مساوی صفر قرار دادن مشتق اول تابع سود حالت M4، مقادیر بهینه به صورت زیر محاسبه می شوند:

مثال عددی:

تحلیل های انجام شده در این بخش به کمک نرم افزار متلب انجام شده است. سه نمونه از مثال های عددی به همراه نتایج آن ها ارائه شده است. در مثال اول، مزایای اقتصادی با توجه به سود کل زنجیره تامین معکوس بررسی شده است. در مثال دوم، مزایای اجتماعی با توجه به مقدار بازیافت بهینه بررسی شده است، همچنین در این قسمت به بررسی تاثیرات مقادیر پتانسیل تقاضای بازار برای محصولات بازسازی شده و نرخ استفاده از محصولات، پرداخته شده است. در مثال سوم نیز تاثیر نرخ استفاده از محصولات روی قیمت خرده فروش ها بررسی شده است. اندازه بازار برای خرده فروش ها از 500 تا 5000 در نظر گرفته شده و نرخ استفاده از محصولات بین 0.1 و 1 متغیر است.

آنالیز حساسیت مرتبط با مزایای اقتصادی:

در این قسمت ابتدا به بیان تفاوت ها در مقادیر بهینه سود برای چهار مدل پرداخته شده است. در شکل 5، قسمت های a تا d نشان می دهند که سود کل زنجیره در چهار مدل تحت تاثیر تقاضای بالقوه بازار برای محصولات بازسازی شده و نرخ استفاده از محصولات می باشد. همانطور که در شکل نشان داده شده است،  تمامی مدل ها از یک الگوی مشابه پیروی می کنند. همچنین مشاهده می شود که سود حاشیه ای زنجیره با افزایش s، افزایش پیدا کرده است. 

در شکل 6 قسمت a، سود کل زنجیره در حالت های M1 و M2 مقایسه شده است. مشاهده می شود که سود بهینه کل در حالت M2 بالاتر از حالت M1 است یعنی اگر پتانسیل تقاضای محصولات بازسازی شده  و نرخ استفاده از محصولات در این دو حالت یکسان باشد، میزان سود بهینه کل در حالت M2 بیشتر از حالت M1 است. در شکل 6 قسمت b، سود کل بهینه در حالت های M2 و M3 بررسی شده است. همچنین مشاهده می شود که سود بهینه کل در حالت M3 بیشتر از حالت M2 می باشد. همچنین در شکل 6 قسمت c، سود بهینه کل زنجیره در حالت های M3 و M4 بررسی شده است و می توان مشاهده کرد که مقدار سود بهینه کل در حالت M4 بیشتر از حالت M3 است. در شکل 6 قسمت d می توان مشاهده کرد که با افزایش s، میزان رشد سود در چهار حالت متفاوت می شود. در نتیجه زمانی که مقدار s در بازه 0.1 تا 1 تغییر می کند، حالت M4 بیشترین سودآوری را فراهم می کند. 

آنالیز حساسیت مرتبط با مزایای اجتماعی:

در این بخش تفاوت مقادیر بهینه بازیافت در چهار مدل بررسی خواهند شد. شکل 7 قسمت های a تا d نشان می دهند که روند مقدار بهینه بازیافت در حالت های M1، M2، M3 و M4 یکسان است. با توجه به پتانسیل تقاضای بازار برای محصولات بازسازی شده، مقدار بهینه بازیافت با افزایش s برای چهار مدل افزایش می یابد. همچنین با توجه به نرخ استفاده از محصولات، مقدار بهینه بازیافت در سه حالت، روندی صعودی داشته است و سود حاشیه ای در این سه مدل با افزایش مقدار s، افزایش یافته است. 

در ادامه به بررسی مقدار بهینه بازیافت در چهار مدل پرداخته شده است. در شکل 8 قسمت a تا c نمایی گرافیکی برای مقایسه مقادیر بهینه بازیافت به صورت دو به دو در چهار حالت بررسی شده است. مقایسه مقادیر بهینه بازیافت در حالت های M1 و M2 در شکل 8 قسمت a نشان داده شده است. سطح بهینه بازیافت در حالت M2 بیشتر از  حالت M1 است. مقدار بهینه بازیافت برای حالت های M3 و M2 در شکل 8 قسمت b، مقایسه شده است  و سطح بهینه بازیافت در حالت M3 بالاتر است، یعنی میزان عملکرد حالت M3 بهتر از حالت M2 می باشد. شکل 8 قسمت d، نتایج به دست آمده در شکل 7 را برای هر مدل تایید می کند. در این قسمت نیز می توان نتیجه گرفت که حالت M4 بهترین حالت برای سودآوری است.  

آنالیز حساسیت روی قیمت های خرده فروش ها:

در این قسمت به بررسی مقادیر بهینه قیمت خرده فروش ها در چهار حالت پرداخته می شود. همچنین تاثیر s بر روی قیمت های خرده فروش ها بررسی می شود. شکل 9 قسمت a و b نشان می دهد که اختلاف بین قیمت های دو خرده فروش در چهار حالت با افزایش s، کاهش می یابد و مشاهده می شود که نرخ استفاده از  محصولات بازسازی شده تاثیر زیادی بر این قیمت ها داشته است. تحلیل ها نشان می دهد که اگر s برابر با 0.1 باشد، قیمت خرده فروش ها تفاوت زیادی ندارند. 

نتیجه گیری:

سود تولیدکننده مجدد در کل زنجیره تامین معکوس، در حالت های اجتماعی و اقتصادی و هماهنگ شده  افزایش پیدا کرده است. اعضای زنجیره تامین می توانند با مشارکت و همکاری با یکدیگر به سود بیشتری دست پیدا کنند. نسبت استفاده از محصولات استفاده شده، وضعیت واقعی بازیافت محصولات را مشخص می کند. اگر مقدار بازیافت زیاد باشد و نرخ بازیافت خیلی پایین باشد، محصولات کاملا بازیافت نشده و می توانند دوباره محیط زیست را آلوده کنند. به طور کلی با افزایش نرخ بازیافت، سود بیشتری در حوزه اجتماعی و اقتصادی حاصل می شود. در تحقیقات آینده می توان از روش های تسهیم بر درآمد و شرایط غیرقطعی استفاده کرد. در این مقاله فرض شده است که اطلاعات هر عضو در دسترس است که این حالت در واقعیت فرق می کند. بنابراین می توان شرایط عدم اطمینان در اشتراک اطلاعات را در تحقیقات آینده در نظر گرفت. همچنین می توان شرایط عدم قطعیت را برای جمع آوری کننده و تولیدکننده مجدد درنظر گرفت.