طراحی شبکه زنجیره تامین- قسمت اول ( شبکه حلقه بسته محصولات لبنی)

 

مقدمه:

در نظر‌گرفتن ماهیت فساد پذیری در طراحی شبکه زنجیره تامین، می‌تواند باعث پیچیده شدن مساله شود. در صنایعی نظیر صنعت لبنیات، به دلیل عمر کوتاه محصولات تولیدی، محدودیت‌های خاصی از نظر نگهداری وجود دارد. در طراحی شبکه زنجیره تامین محصولات لبنی در حالت شبکه‌ حلقه بسته پس از جمع‌آوری محصولات از خرده فروشان این محصولات مورد بازبینی دقیق قرار می‌گیرند که پس از بازرسی یا به مراکز انهدام ارسال می‌شوند یا توسط شرکت‌های خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نکته مهم این است که به دلیل مسائل بهداشتی به هیچ وجه دوباره وارد شبکه مستقیم نمی‌شوند. 

 

---

 

ارائه یک رویکرد یکپارچه برای حل زنجیره تامین استوار مستقیم/معکوس برای محصولات با دوره عمر کوتاه

چکیده

مدیریت زنجیره تامین در بازار رقابتی امروزه نقش بسیار مهمی را در کاهش و بهینه‌سازی هزینه‌های تولیدی و زنجیره تامین دارد. در این مقاله، یک مساله زنجیره تامین در حالت چند دوره‌ای، چند محصولی، چند لایه‌ای و با در نظرگرفتن ظرفیت برای محصولات با عمر کوتاه از طریق روش‌های دقیق و الگوریتم‌های فراابتکاری حل شده است. شبکه‌ی مستقیم/معکوس در این مساله شامل تامین کنندگان، مراکز تولید و بازرسی ترکیبی، مراکز جمع‌آوری- انبارداری ترکیبی، خرده‌فروشان، مراکز انهدام و مراکز بازیافت می‌باشد. برای برخورد با هر دو نوع تصمیمات استراتژیک و تاکتیکال و به خاطر پیچیدگی مساله، مساله مکانیابی در ابتدا توسط یکی از روشهای دقیق حل می‌شود که هدف از آن حداقل کردن هزینه‌های مکانیابی می‌باشد. در قسمت بعد، مساله تخصیص با استفاده از هر دو روش دقیق و فرا‌ابتکاری به نام‌های جستجوی ممنوعه و الگوریتم تکامل تفاضلی حل می‌شود که براساس نتایج حاصله از حل مساله مکانیابی، سود بیشبینه می‌شود و تصمیمات تاکتیکی اتخاذ می‌شود. مساله تخصیص از طریق روش جدیدی خطی سازی می‌شود و برای برخورد با شرایط عدم قطعیت، یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط استوار استفاده شده است. در پایان هم نتایج محاسباتی مقایسه روش‌های دقیق و فراابتکاری آورده شده است که نشان دهنده‌ی برتری الگوریتم تکامل تقاضلی نسبت به سایر الگوریتم‌ها می‌باشد.

مقدمه

محققان تعاریف متعددی برای مدیریت زنجیره تامین ارائه کرده‌اند. بر طبق نظر هوانگ و همکاران (2002)، مدیریت زنجیره تامین، شبکه ای از تسهیلات می‌باشد که مواد خام را تهیه می‌کند، آنها را به محصولات میانی تبدیل می‌کند و سپس آنها را به محصولات نهایی تبدیل می‌کند و در نهایت از طریق یک سیستم توزیع آنها را به مشتریان نهایی تحویل می‌دهد. بحث لجستیک و مدیریت زنجیره تامین به سه دسته مستقیم، معکوس و یکپارچه تقسیم‌بندی می‌شوند. لجستیک مستقیم، فرایندی می‌باشد که در آن محصولات از تامین کننده به سمت مشتری ارسال می‌شوند. فلشمن (1997) لجستیک معکوس را فرایندی تعریف کرد که شامل همه‌ی فعالیت‌های لجستیکی مربوط به تولید مجدد محصولات استفاده شده توسط مشتری، می‌پردازد.

طراحی شبکه زنجیره تامین یکی از تصمیمات استراتژیک در مدیریت زنجیره تامین می‌باشد که نقش مهم و حیاتی را در عملکرد زنجیره تامین بازی می‌کند. طراحی شبکه زنجیره تامین مربوط به بخش‌های مختلفی نظیر مدیریت ضایعات، انرژی، سیستم های سلامت و لجستیک بشردوستانه و امداد می‌شود. درصنایعی چون محصولات لبنی، سبزیجات ومیوه، گل های زینتی یا در کل محصولات با دوره عمر کوتاه، محصولات باید برای یک دوره زمانی کوتاه نگهداری شوند. سیستم نگهداری موجودی در این موارد به صورت اولین ورودی-اولین خروجی می‌باشد. با توجه به شرایط متغیر بازار ومشتریان، مدیریت کارآمد زنجیره تامین بیش از پیش حس ‌می‌شود. اهمیت مدیریت زنجیره تامین به صورت کارآمد در صنایع ذکر شده در بالا، با در نظر گرفتن این واقعیت که تمایل مشتری به این کالاها که تابعی از زمان محصول است،کاملا شفاف است. به عبارت دیگر، اگر خرده فروش نتواند محصول تازه برای مشتری فراهم کند، خرده فروش سهم عظیمی از فروش خود را از دست می‌دهد.

مرور ادبیات

بسیاری از مقالات انجام شده شامل مدل‌های مختلف مکانیابی تسهیلات به صورت مدل های ریاضی مختلط عدد صحیح می‌باشد. مقالات متعددی نظیر سلیمانی وهمکاران 2014 ، رمضانی و همکاران2013، دویکا و همکاران 2014 و موارد بسیار زیاد دیگری به بررسی مساله مکانیابی تسهیلات بدون در نظر گرفتن ظرفیت پرداختند. سالما و همکاران 2007، به بررسی زنجیره تامین معکوس پرداختند. در کنار بحث لجستیک معکوس، کو و ایوانز 2007 یک مدل ریاضی عدد صحیح مختلط غیر خطی را برای لجستیک طرف سوم ارائه کردند. ایستس و همکاران 2005 یک مدل عدد صحیح مختلط تصادفی برای برای شبکه بازیافت شن با هدف بیشینه کردن سود ارائه دادند. با توجه به شرایط عدم قطعیت، محققان زیادی پارامتر تقاضا را به عنوان یک پارامتر در شرایط عدم قطعیت در نظر گرفتند. السید و همکاران 2010یک مدل ریاضی عدد صحیح مختلط احتمالی با هدف بیشینه کردن سود کل برای یک شبکه یکپارچه ارائه کردند که در آن تقاضا و محصولات برگشتی به عنوان پارامتر‌های عدم قطعیت در نظر گرفته شدند. پیشوایی 2009، یک مدل ریاضی عدد صحیح مختلط احتمالی برای شبکه لجستیک یکپارچه که در آن، تقاضا، هزینه های متغیر و مقدار وکیفیت محصولات برگشتی پارامتر‌های غیر دقیق فرض می‌شوند.

تعریف مساله

مساله تعریف شده در این مقاله، در مورد صنعت لبنیات می‌باشد که در آن محصولات تولیدی مختلف با زمان عمر کوتاه تولید می‌شوند وسپس در مکان هایی برای یک دوره زمانی کوتاه نگهداری می‌شوند. پس از تولید، محصولات به انبار ها تحویل داده می‌شوند ( بر اساس قاعده FIFO ) و از آنجا در اختیار مشتریان قرار می‌گیرند. محصولات برگشتی پس از بازرسی برای مراکز انهدام یا تولید مجدد ارسال می‌شوند. در این مقاله، یک مساله زنجیره تامین در حالت چند دوره‌ای، چند محصولی، چند لایه‌ای و با در نظرگرفتن ظرفیت برای محصولات با عمر کوتاه از طریق روش‌های دقیق و الگوریتم‌های فراابتکاری حل شده است. شبکه‌ی مستقیم/معکوس در این مساله شامل تامین کنندگان، مراکز تولید و بازرسی ترکیبی، مراکز جمع‌آوری و انبار ترکیبی، خرده‌فروشان، مراکز انهدام و مراکز بازیافت می‌باشد. به دلیل مساله بهداشتی، هیچ یک از محصولات برگشتی و ترمیم شده نباید به خط مستقیم شبکه برگردد. به دلیل اینکه تصمیمات اتخاذ شده در بحث مکانیابی جزو تصمیمات استراتژیک هستند، جدا کردن متغیر های مکانیابی( باینری) و متغیر‌های تخصیص کمک زیادی به بهبود در عملکرد الگوریتم‌های پیشنهادی می‌کند. شکل زیر شبکه مورد نظر را نشان می‌دهد:

شکل1: شبکه مورد استفاده در این مساله

مفروضات مساله:

·         تعداد و مکان برای مراکز ترکیبی تولید-بازبینی و همچنین مکانهای بالقوه و حداکثر تعداد تامین کنندگان، مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری، خرده فروشان، مراکز جمع‌آوری و مراکز انهدام ثابت و از قبل شناخته شده است.

·         مدل ارائه شده به صورت چندکالایی، چند لایه‌ای و چند دوره‌ای می‌باشد.

·         تقاضای خرده‌فروش فرض ‌می‌شود که به صورت عدم قطعیت باشد. چون خرده فروشان در بحث مکانیابی حصور ندارند بنابراین هیچ پارامتر عدم قطعیتی در مدل مکانیابی در‌نظر گرفته نشده‌است.

·         همه‌ی تسهیلات، به جز انبار مواد خام در مراکز ترکیبی تولید-بازبینی دارای ظرفیت محدودی هستند.

·         فرض می‌شود که مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری و انبار مواد خام در مراکز ترکیبی تولید-بازبینی در معرض هزینه های موجودی باشند.

·         محصولات، به دلیل ماهیت عمر کوتاه برای حداکثر سه هفته در مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری نگهداری می‌شوند. بعد از این دوره زمانی اگر تقاضایی برای ان محصول وجود نداشت،به مراکز بازبینی در مکان های ترکیبی تولید-بازبینی منتقل می‌شوند. بعد از بازرسی کیفیت محصولات مشخص می‌شوند وبرای مراکز بازیافت یا انهدام ارسال می‌شوند.

·         هر مرکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری مسئول جمع‌آوری محصولات برگشتی از آن‌دسته از خرده فروشانی می‌باشد که تقاضایشان توسط مرکز جمع‌آوری- انبار‌داری خاصی ارضا می‌شود.

·         جریان فقط می‌تواند بین دو فرآیند متوالی صورت بگیرد و هیچ ارتباطی بین تسهیلات مرتبط با یک تسهیل نمی‌تواند صورت بگیرد.  

توضیح محدودیت های مدل مکانیابی:

بخش های اول، دوم وسوم تابع هدف اول نشان دهنده‌ی هزینه های ثابت مرتبط با انتخاب تامین کننده ها، مراکز انهدام و بازیافت به ترتیب می‌باشد. بخش چهارم نشان‌دهنده‌ی هزینه ثابت ساخت مراکز ترکیبی جمع‌آوری-انبارداری می‌باشد. محدودیت های 2 تا 5 نشان دهنده ی تعداد تامین کنندگان، مراکز انهدام، مراکز بازیافت و مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری به ترتیب می‌باشد که می‌توانند انتخاب شوند. محدودیت 6 نشان دهنده‌ی ظرفیت تامین کننده برای تهیه مواد خام می‌باشد. محدودیت 7 تضمین می‌کند که بیشترین مقدار ممکن برای ظرفیت اشغال شده توسط محصولات ورودی به مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری کمتر از طرفیت آن مرکز است. محدودیت 8 بیان می‌کند که بیشترین مقدار ممکن برای محصولات برگشتی از مراکز ترکیبی تولید-بازبینی به مراکز بازیافت باید کمتر از ظرفیت مراکز بازیافت باشد. محدودیت 9 بیان می‌کند که بیشترین مقدار ممکن برای محصولات برگشتی از مراکز ترکیبی تولید-بازبینی به مراکز انهدام باید کمتر از ظرفیت مراکز انهدام باشد. محدودیت 10 نشان دهنده‌ی محدودیت متغیر های باینری می‌باشد.

توضیح محدودیت‌های مدل تخصیص:

تابع هدف به دنبال بیشینه کردن سود کل می‌باشد. محدودیت (12) ظرفیت تامین کننده را برای تامین مواد خام در هر دوره نشان می‌دهد. محدودیت (13)، ظرفیت مراکز ترکیبی تولید-بازرسی را در هر دوره نشان می‌دهد. محدودیت (14) ظرفیت مراکز انهدام در هر دوره را نشان می‌دهد. محدودیت (15) ظرفیت هر مرکز بازیافت را در هر دوره نشان می‌دهد. محدودیت های (16) تا (19) نشان می‌دهند که کل ظرفیت اشغالی توسط محصولات وارد شده به هر مرکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری در هر دوره و محصولات باقی مانده از دوره‌های قبل، باید کمتر از ظرفیت مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری باشد. محدودیت شماره (20) تعداد محصولات برگشتی از مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری به مراکز ترکیبی تولید-بازرسی را برای سه دوره‌ی اول نشان می‌دهد. محدودیت (27‌) تعداد محصولات برگشتی از مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری به مراکز ترکیبی تولید-بازرسی را برای دوره چهارم ودوره‌های بعد از آن نشان می‌دهد. محدودیت های (21) تا(26) و (28) تا(30)، تعداد محصولات تولیدی که در هر دوره بر اساس استراتژی FIFO در مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری باقی می‌ماند را نشان می‌دهد. محدودیت (31)و (32) محدودیت های توازن و بالانس بین تامین کنندگان و مراکز ترکیبی تولید-بازرسی و همچنین سطح موجودی مواد خام را در مراکز ترکیبی تولید- بازرسی نشان می‌دهد. محدودیت (33) رابطه بین دو متغیر را نشان می‌دهد. محدودیت های (34)تا(37) تضمین می‌کنند که تعداد محصولات منتقل شده از هر مرکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری به خرده‌فروشان باید کوچکتر مساوی تعداد محصولاتی باشد که وارد مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری مربوطه می‌شوند. محدودیت های (38) و(39) نشان می‌دهند که اگر زمان خدمت دهی به خرده‌فروش از بیشینه زمان مجاز بیشتر باشد، تقاضای خرده فروش در مدل در نظر گرفته نمی‌شود. محدودیت (40) تضمین می‌کند که هر خرده فروش حداکثر توسط یک مرکز ترکیبی جمع‌آوری- انبار داری پوشش داده شود. محدودیت (41) نشان می‌دهد تقاضای هر خرده فروش در هر دوره تا حد امکان توسط محصولات تولیدی، که یا در مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری ذخیره شده‌اند یا در همان دوره تولید شده‌اند، ارضا می‌شود. محدودیت (42) نشان می‌دهد که اگر یک خرده‌فروش در منطقه‌ی تحت پوشش باشد، در هر دوره بیش از نیاز خود محصولی را قبول نکند. محدودیت (43) تعداد محصولات بازگشتی که از خرده فروشان به مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری منتقل می‌شود را نشان می‌دهد. محدودیت (44) نشان می‌دهد که در سه دوره اول هیچ محصول بازگشتی از خرده فروش به مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری وجود ندارد. محدودیت (45) نشان می‌دهد که محصول بازگشتی از خرده فروش به مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری به طور مستقیم از مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری به مراکز ترکیبی تولید-بازبینی منتقل می‌شوند. محدودیت (46) نشان ‌می‌دهد که مقدار کالای بازگشتی از مراکز ترکیبی تولید-بازبینی به مراکز انهدام منتقل می‌شود نسبت (درصد) مشخصی از محصولات برگشتی از مراکز ترکیبی جمع‌آوری- انبارداری و خرده فروشان می‌باشد. محدودیت (47) مقدار محصولات برگشتی که به مراکز بازیافت منتقل می‌شود را نشان می‌دهد. محدودیت های (48) تا (50) محدودیت های غیرمنفی، عدد صحیح و باینری بودن متغیر‌ها را نشان می‌دهد.

رویکرد عدم قطعیت و روش حل:

برای مواجهه شدن با عدم قطعیت موجود در این مساله، از مدل بهینه سازی استوار برتسیماس و سیمز 2004 استفاده شده است. به دلیل اینکه، زمان حل برای مساله تخصیص با استفاده از روش‌های دقیق، با افزایش ابعاد مساله افزایش می‌یابد از الگوریتم های فراابتکاری نظیر جستجوی ممنوعه و تکامل تفاضلی استفاده می‌شود.

نتایج:

طبق جدول زیر، مساله در 10 زیر مساله با ابعاد مختلف تولید شده است که زمان حل و مقدار تابع هدف را برای روش های حل دقیق و همچنین الگوریتم‌های فراابتکاری جستجوی ممنوعه و تکامل تفاضلی برای مساله اول (مکانیابی) مقایسه شده است.

جدول 1: نشان دهنده‌ی اطلاعات مسائل با ابعاد مختلف و مقایسه روش های فراابتکاری و دقیق با هم

شکل2: نشان دهنده‌ی تابع هدف مساله دوم (تخصیص) به ازای ابعاد مختلف مساله

 برای مطالعه کامل متن مقاله مربوطه می توانید اینجا کلیک کنید.