هماهنگی در زنجیره تامین- بررسی مقاله دوم

مقدمه:

در زنجیره تامین پایدار، کاهش انتشار گازهای گلخانه­ای از اهمیت بالایی برخوردار است. اکثر کشورها به منظور کاهش انتشار کربن، مکانیزم­هایی را طراحی و قوانینی تصویب کرده­اند. دولت طبق قانون cap-and-trade حد معینی جهت انتشار کربن کارخانه­ها، تعیین می­کند. اگر شرکت بیشتر از حد تعیین شده کربن تولید کند باید حقوق این انتشار را از بازار تجارت انتشار کربن خریداری کند و اگر کمتر از حد تعیین شده کربن منتشر کند می­تواند میزان کربنی را که تولید نکرده در همان بازار به فروش برساند. این قانون بسیار به کار برده شده است و یکی از موثرترین مکانیزم­های کاهش انتشار کربن می­باشد. مدیریت زنجیره تامین پایدار توسط سه عامل خارجی مورد تشویق قرار گرفته است که عبارتند از: قوانین تحمیل شده توسط دولت، تقاضا در بازار مصرف و درخواست ذی­نفعان دیگر. قانون cap-and-trade که توسط دولت تحمیل می­شود، انگیزه­ای جهت کاهش انتشار کربن در زنجیره تامین ایجاد می کند. انگیزه دیگر جهت کاهش انتشار کربن نرخ مصرف در بازار است. بسیاری از مصرف­کنندگان از تاثیر مصرف خود بر محیط آگاهی دارند، درنتیجه کارخانه­ها را با میزان تقاضای خود تحت فشار قرار می­دهند که تاثیرات منفی خود بر محیط را کاهش دهند. برخی از کارخانه­ها جهت کاهش انتشار کربن سیاست­هایی را توسعه داده­اند و برخی دیگر نیز در تکنولوژی، سرمایه­گذاری کرده­اند. رابطه بین سرمایه­گذاری جهت پایداری و سود بسیار پیچیده است. از طرفی سرمایه­گذاری، هزینه­ها را افزایش می­دهد و از طرف دیگر با افزایش پایداری و سبز شدن کالاها، تقاضای بازار افزایش می­یابد و سود بیشتر حاصل می­شود. در نتیجه، میان سرمایه­گذاری جهت پایداری و کل سود تعادل وجود دارد.

 

نوآوری:

در این مقاله، نوآوری­ها به شرح زیر می­باشند:

1. یک زنجیره تامین دوسطحی تحت قانون cap-and-trade توسعه داده شده است. تقاضای زنجیره تامین تحت تاثیر قیمت فروش و سطح پایداری می­باشد.

2. سود زنجیره تامین در حالت متمرکز نسبت به حالت غیرمتمرکز حداقل 1/3 افزایش یافته است.

3. رابطه بین قیمت تجاری هر واحد انتشار کربن و سایر متغیرها نشان داده شده است.

4. تحت قرارداد تعرفه دوبخشی سودی برابر با ساختار متمرکز حاصل می­شود ولی در قرارداد تسهیم درآمد سود حاصل کمتر است.

تعریف مسئله:

یک زنجیره تامین دوسطحی شامل یک تامین­کننده و یک تولیدکننده در نظر گرفته شده است که بیشترین میزان کربن را منتشر می­کند. تامین­کننده مواد اولیه را برای تولیدکننده تهیه می­کند و تولیدکننده محصول را تولید و به خریدار می­فروشد. تولیدکننده به منظور افزایش پایداری در تکنولوژی سرمایه­گذاری می­کند، زیرا تقاضای بازار با افزایش سطح پایداری افزایش می­یابد. همچنین قیمت فروش نیز بر تقاضا تاثیر می­گذارد. در ساختار غیرمتمرکز، تامین­کننده در مورد قیمت عمده­فروشی و تولیدکننده در مورد قیمت فروش و سرمایه­گذاری در پایداری تصمیم­گیری می­کنند. سطح پایداری نمی­تواند تا بی­نهایت افزایش یابد و باید توسط خود شرکت تعیین گردد. سطح پایداری تعیین شده توسط تولیدکننده برابر s با  می­باشد. تقاضا تحت تاثیر قیمت فروش و سطح پایداری می­باشد.

مفروضات مسئله:

1. سرمایه­گذاری جهت پایداری برای تولیدکننده یک تابع درجه دو می­باشد.

2. خرید و فروش کربن در بازار تجارت انتشار کربن همیشه امکان­پذیر است.

مدل ریاضی:

در این بخش، مدل ساختارهای غیرمتمرکز، متمرکز و هماهنگ توسعه داده می­شود.

ساختار غیرمتمرکز:

در این ساختار هر عضو به تنهایی جهت افزایش سود خود تصمیم­گیری می­کند. بازی استکلبرگ در نظر گرفته شده است که تامین­کننده رهبر است. ابتدا تامین­کننده در مورد قیمت عمده­فروشی تصمیم­گیری می­کند و سپس تولیدکننده در مورد قیمت فروش و سطح پایداری تصمیم­گیری می­کند. تابع سود تولیدکننده با قیمت عمده­فروشی w به صورت زیر می­باشد:

در تابع فوق، جمله اول درآمد کل حاصل از فروش و جمله دوم هزینه کل سفارش مواد اولیه از تامین­کننده می­باشد. جمله سوم هزینه خرید حقوق کربن اضافی منتشر شده و جمله آخر هزینه سرمایه­گذاری جهت پایداری می­باشد.

در تنظیمات make-to-order  مقدار فروش تامین­کننده به اندازه سفارش تولیدکننده می­باشد. تابع سود تامین­کننده به صورت زیر می­باشد:

با برابر صفر قراردادن مشتق اول تابع سود تولیدکننده نسبت به متغیرها، مقادیر بهینه سطح پایداری و قیمت فروش بدست می­آید. همچنین با برابر صفر قراردادن مشتق اول تابع سود تامین­کننده، مقدار بهینه قیمت عمده­فروشی بدست می­آید.

کل سود زنجیره تامین در ساختار غیرمتمرکز به صورت زیر می­باشد:

ساختار متمرکز:

در این ساختار، تولیدکننده و تامین­کننده با همکاری یکدیگر در مورد قیمت فروش و سطح پایداری جهت افزایش سود کل زنجیره تامین تصمیم­گیری می­کنند. تابع سود کل زنجیره به صورت زیر می­باشد:

در معادله فوق، جمله اول درآمد حاصل از فروش، جمله دوم هزینه­های سفارش، جمله سوم هزینه خرید حقوق انتشار کربن اضافی و جمله آخر هزینه سرمایه­گذاری جهت پایداری می­باشد. مقادیر بهینه سطح پایداری و قیمت فروش وجود دارد که تابع سود را ماکزیمم می­کند.

 تابع سود بهینه زنجیره تامین در ساختار متمرکز در بازه زیر قرارمی­گیرد:

در نتیجه، کمترین سود زنجیره تامین در ساختار غیرمتمرکز است و بیشترین سود در حالت متمرکز و یا هماهنگ می­باشد. اختلاف بین کمترین و بیشترین سود 1/3می­باشد. تقاضا در ساختار متمرکز دو برابر تقاضا در ساختار غیرمتمرکز می­باشد، تامین­کننده انتظار دارد که تامین­کننده میزان سفارش را افزایش دهد که سود وی بیشتر شود. از طرفی دیگر تولیدکننده به دو دلیل میزان سفارش را افزایش نمی­دهد: 1) با افزایش سفارش ممکن است قیمت فروش کاهش یابد و سود وی نیز کاهش یابد. 2) با افزایش سفارش، هزینه­ سفارش و هزینه خرید حقوق انتشار کربن اضافی نیز افزایش می­یابد. در نتیجه، تامین­کننده برای تشویق تولیدکننده به سفارش بیشتر باید مکانیزم­های قرارداد را به کار گیرد.

ساختار هماهنگ:

در این بخش دو قرارداد به منظور هماهنگی اعضای زنجیره به کار گرفته شده است.

قرارداد تسهیم سود:

در این قرارداد، به منظور ترغیب تولیدکننده به پذیرش برنامه هماهنگی،تامین­کننده قیمت عمده فروشی را کاهش می­دهد . در مقابل در بخشی از سود تولیدکننده شریک می­شود. شرکت در هماهنگی زمانی مورد پذیرش اعضا می­باشد که سود آنها تحت قرارداد نسبت به حالت غیرمتمرکز افزایش یابد. توابع سود تامین­کننده و تولیدکننده تحت این قرارداد به صورت زیر می­باشد:

تحت قرارداد تسهیم سود، اعضای زنجیره هماهنگ می­شوند و با برابر صفر قراردادن مشتق اول توابع فوق متغیرهای تصمیم بدست می­آیند. سطح پایداری و میزان تقاضا در ساختار هماهنگ کمتر از ساختار متمرکز می­باشد و میزان سفارش تولیدکننده در ساختار هماهنگ کمتر از ساختار متمرکز است. تحت قرارداد تسهیم سود یک بازه تعیین می­شود که به صورت زیر می­باشد:

تحت این قرارداد، اعضا سود برد-برد بدست می­آورند اما سود کل زنجیره تامین در ساختار متمرکز بیشتر از ساختار هماهنگ است. در نتیجه یک قرارداد دیگر به کار گرفته می­شود.

قرارداد تعرفه دوبخشی:

در این قرارداد، تامین­کننده قیمت عمده فروشی را کاهش می­دهد و یک هزینه ثابت F  برای تولیدکننده در نظر می­گیرد. توابع سود تولیدکننده و تامین­کننده به صورت زیر می­باشند:

تحت این قرارداد، اگر متغیرهای قیمت فروش و سطح پایداری برابر با حالت متمرکز باشد و قیمت عمده­فروشی برابر با قیمت تجاری انتشار کربن باشد، اعضای زنجیره هماهنگ می­شوند. این قرارداد در صورتی که  F در بازه زیر قرار گیرد به خوبی اعضا را هماهنگ می­کند.

سود کل زنجیره تامین تحت این قرارداد با سود کل در ساختار متمرکز برابر است. در نتیجه بهترین هماهنگی صورت گرفته است و اعضا تمایل دارند قرارداد تعرفه دوبخشی را بپذیرند.

مثال عددی:

به منظور بررسی مدل پیشنهادی یک مثال­ عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جداول زیر نتایج حاصل را نشان می­دهد.

با توجه به جداول بالا، سود کل در ساختار متمرکز بیشتر از ساختار غیرمتمرکز است. در ساختار متمرکز نسبت به ساختار غیرمتمرکز سطح پایداری و تقاضا افزایش و قیمت فروش کاهش یافته است. تولیدکننده ممکن است در ساختار متمرکز شرکت نکند. در ساختار متمرکز میزان انتشار کربن کاهش و سود کل زنجیره افزایش می­یابد.

با به کارگیری قراردادها نتایج زیر حاصل می­شود:

1. تحت قرارداد تسهیم سود، با افزایش ضریب تسهیم سود، سود تولیدکننده افزایش و سود تامین­کننده کاهش می­یابد.

2. تحت قرارداد تعرفه دوبخشی، با افزایش F، سود تولیدکننده کاهش و سود تامین­کننده افزایش می­یابد.

3. تحت قرارداد تسهیم سود، با افزایش ضریب تسهیم سود، قیمت عمده­فروشی و سطح پایداری افزایش می­یابد، در حالی که کربن منتشر شده کاهش می­یابد. کربن منتشر شده در این قرارداد بیشتر از ساختار متمرکز و غیرمتمرکز و همچنین قرارداد تعرفه دوبخشی می­باشد. در نتیجه، تحت این قرارداد سود کل نسبت به ساختار متمرکز کاهش و میزان انتشار کربن افزایش می­یابد. در حالی که در قرارداد تعرفه دوبخشی، قیمت فروش، سطح پایداری و انتشار کربن با ساختار متمرکز یکسان است. در نتیجه سود کل زنجیره و میزان انتشار کربن تحت این قرارداد با ساختار متمرکز یکسان است.

4. تحت هر دو قرارداد، اعضا سود برد-برد بدست می­آورند. سود کل زنجیره تامین تحت قرارداد تسهیم سود کمتر از قرارداد تعرفه دوبخشی می­باشد. در نتیجه، به کارگیری قرارداد تعرفه دوبخشی هماهنگی بهتری بین اعضا ایجاد می­کند.

در زنجیره تامین تولیدکننده کربن منتشر می­کند، تاثیر حد مجاز انتشار کربن  را بر سود تولیدکننده در ساختارها بررسی می­کنیم.

با توجه به شکل فوق، سود تولیدکننده در ساختار غیرمتمرکز و تحت دو قرارداد با افزایش حد مجاز انتشار کربن افزایش می­یابد. کاهش حد مجاز انتشار کربن موجب کاهش سود تولیدکننده می­شود. سود تولیدکننده در ساختار هماهنگ بیشتر از حالت غیرمتمرکز می­باشد و همچنین سود حاصل از قرارداد تعرفه دوبخشی بیشتر از قرارداد تسهیم سود می­باشد که نشان می­دهد قرارداد تعرفه دوبخشی مطلوبیت بیشتری دارد.

نتایج:

• ایجاد هماهنگی بین تولیدکننده و تامین­کننده منجربه افزایش حداکثر 1/3 سود می­شود. قیمت فروش در ساختار متمرکز نسبت به ساختار غیرمتمرکز کمتر است در حالی که سطح پایداری در ساختار متمرکز دو برابر ساختار غیرمتمرکز می­باشد.

• هر دو قرارداد به کاربرده شده، زنجیره تامین را هماهنگ می­کنند. در حالی که سطح پایداری و سود کل در قرارداد تعرفه دوبخشی بیشتر از قرارداد تسهیم سود می­باشد.

• نتایج حاصل از مثال عددی نشان می­دهد که قیمت فروش و سود تولیدکننده تحت هر دو قرارداد نسبت به تغییرات ضریب قیمت فروش بسیار حساس می­باشد. تولیدکننده باید با دقت ضریب تاثیر قیمت را تعیین کند. با مقایسه دو قرارداد، تحت قرارداد تسهیم سود مقدار کربن بیشتری منتشر می­شود و سود کمتری حاصل می­شود. در نتیجه، این قرارداد گزینه مناسبی برای هماهنگی نمی­باشد.