هماهنگی در زنجیره تامین- بررسی مقاله سوم

مقدمه:

در سال­های اخیر، هماهنگی در زنجیره تامین با کالای فسادپذیر، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است.  به طور معمول، کیفیت و کمیت کالاهای فسادپذیر با گذشت زمان کاهش  یافته  و همچنین این نوع کالاها در هنگام نگهداری  ممکن است فاسد ­شوند، علاوه بر این حمل و نقل و نگهداری این کالاها  نیازمند برخی شرایط خاص مانند تنظیم درجه ثابت، جهت گرمایش یا سرمایش انبارهای نگهداری کالا است که باعث انتشار گاز کربن­  بوده و باعث تخریب محیط زیست می گردد. از این رو، کاهش و کنترل  انتشار گاز کربن­ به یک موضوع مهم در پایداری تبدیل شده است. به منظور کنترل  انتشار گاز کربن­ در بیشتر کشورها،  قوانین محدودیت انتشار و تجارت اتخاذ شده است. طبق این قانون، میزان انتشار گاز کربن­ مجاز توسط شرکت­ها، به وسیله دولت تعیین می­شود. در این مقاله، هماهنگی زنجیره تامین با کالای فسادپذیر جهت افزایش سودآوری اعضا و همچنین کاهش میزان انتشار گاز کربن در حین تولید، مورد مطالعه قرار گرفته است.

 

نوآوری:

نوآوری­های این مقاله عبارتند از: 1) یک زنجیره تامین با کالای فسادپذیر که دارای قوانین مربوط به انتشار کربن است، توسعه داده شده است. تاثیر قوانین انتشار کربن و سرمایه­گذاری جهت پایداری، بر کاهش انتشار کربن مورد مطالعه قرار گرفته است. 2) دو قرارداد RPS و TPT جهت هماهنگی زنجیره تامین (که دارای قانون cap-and-trade می­باشد) با کالای فسادپذیر به کارگرفته شده است. شرایطی به منظور هماهنگی اعضای زنجیره که منجر به سود بیشتر و کاهش انتشار کربن می­شود، پیشنهاد شده است. 3) با استفاده از آنالیزهای عددی، چندین رویکرد مدیریتی جهت مدیریت زنجیره تامین پایدار و بهبود عملکرد زنجیره و کاهش انتشار کربن حاصل شده است.

تعریف مسئله:

در این مقاله، یک زنجیره تامین دوسطحی شامل یک تولیدکننده و یک خرده­فروش با کالای فسادپذیر و افق زمانی نامحدود در نظر گرفته شده است. تولیدکننده  با تولید کالای فسادپذیر باعث انتشار گاز کربن می­شود. در همین راستا، تولیدکننده با سرمایه گذاری در زمینه پایداری زنجیره تامین  درصدد کاهش انتشار گاز کربن  با توجه به قانون  محدودیت انتشار و تجارت  است.  در این زنجیره، تولید کننده در مورد قیمت عمده­فروشی و سطح پایداری  در جهت افزایش سود، تصمیم­گیری می­کند و خرده­فروش با انجام تبلیغات درصدد فروش کالاها می­باشد.

مفروضات مسئله:

• مدت زمان تحویل صفر بوده و هر زمان که سطح موجودی صفر شود، سفارش صادر می گردد.

• زنجیره تامین با کمبود مواجه نمی شود.

• تقاضا تحت تاثیر تبلیغات، سطح پایداری، قیمت فروش و زمان می­باشد.

• معادلات درجه دو به منظور هزینه­های تبلیغات خرده­فروش و هزینه سرمایه­گذاری جهت پایداری در نظر گرفته شده است.

• در زنجیره تامین، هزینه سفارش دهی برای خرده­فروش  به این دلیل که بسیاری از خرده­فروشان از طریق اینترنت و با هزینه­های ناچیز می­توانند سفارش دهند، در نظر گرفته نشده است.

 تشریح مدل :

در این زنجیره، سیستم موجودی خرده­فروش به گونه­ای است که او در ابتدای هر دوره سفارش خود را صادر کرده و به میزان Q واحد، کالا از تولیدکننده دریافت می­کند. سطح موجودی با گذشت زمان کاهش یافته و در زمان T به دلیل تقاضا و فسادپذیری به صفر می­رسد.

در ادامه، ابتدا ساختار متمرکز و غیر متمرکز بررسی شده و سپس قرارداد های تسهیم درآمد و هزینه تبلیغاتی و قرارداد تعرفه دو قسمتی تجزیه وتحلیل می شوند.

ساختار متمرکز:

در این ساختار تولیدکننده و خرده­فروش به طور یکپارچه در مورد تبلیغات، سطح پایداری و قیمت فروش تصمیم­گیری  کرده و هدف افزایش سود کل زنجیره تامین تحت قانون محدودیت انتشار و تجارت می باشد. تابع کل سود زنجیره تامین در هر دوره زمانی به صورت زیر می­باشد:

در معادله فوق، جمله اول نشان دهنده درآمد حاصل از فروش در زنجیره و جملات بعدی به ترتیب هزینه­های نگهداری، خرید، تبلیغات، سرمایه­گذاری جهت پایداری و جمله آخر درآمد حاصل از فروش مجوز انتشار کربن می­باشد. تابع سود زنجیره تامین در حالت متمرکز نسبت به S1 و S2 و p مقعر  بوده و همچنین مقادیر بهینه متغیرها با صفر قراردادن مشتق اول تابع سود نسبت به متغیر مورد نظر بدست می­آید.

ساختار غیرمتمرکز:

در ساختار غیرمتمرکز، هر عضو جهت افزایش سود خود به صورت مستقل تصمیم­گیری می­کند. در این ساختاریک بازی استکلبرگ در نظر گرفته شده که تولیدکننده رهبر  بوده  و در مورد قیمت عمده­فروشی و سطح پایداری تصمیم­گیری می­کند و  با توجه به تصمیمات تولیدکننده، قیمت فروش و تبلیغات توسط خرده­فروش تعیین می­گردد. تابع سود خرده­فروش در هر دوره زمانی به صورت زیر می­باشد:

در معادله فوق، جمله اول نشان دهنده درآمد حاصل از فروش و جملات بعدی به ترتیب، هزینه­های نگهداری، خرید و تبلیغات می­باشند. تابع سود خرده­فروش در حالت غیرمتمرکز نسبت به  و  مقعر  بوده و همچنین مقادیر بهینه متغیرها با صفر قراردادن مشتق اول تابع سود نسبت به متغیر مورد نظر بدست می­آید.

 با توجه به انتشار گاز کربن در حین تولید، تابع سود تولیدکننده در هر دوره زمانی به صورت زیر می­باشد:

در معادله بالا، جمله اول نشان دهنده درآمد حاصل از فروش  و جملات بعدی به ترتیب هزینه­های تولید، سرمایه­گذاری جهت پایداری و جمله آخر درآمد حاصل از فروش مجوز انتشار کربن می­باشد. تابع سود تولیدکننده در حالت غیرمتمرکز نسبت به   و  مقعر بوده و همچنین مقادیر بهینه متغیرها با صفر قراردادن مشتق اول تابع سود نسبت به متغیر مورد نظر بدست می­آید.

قضیه 1: در ساختار متمرکز و غیرمتمرکز شرایط زیر حاصل می­شود:

طبق رابطه های (i) و (iii)، در ساختار متمرکز تولیدکننده باید سرمایه گذاری بیشتری جهت پایداری، اعمال کند و خرده­فروش تبلیغات و میزان سفارش را بهبود ­دهد.  در رابطه (ii) قیمت فروش خرده­فروش در حالت متمرکز و غیرمتمرکز مقایسه می­شود.

قضیه 2: در ساختار متمرکز و غیرمتمرکز شرایط زیر حاصل می­شود:

این قضیه شرایطی را نشان می­دهد که در صورت همکاری تولیدکننده و خرده­فروش ، انتشار گاز کربن کاهش یافته و سود کل زنجیره  افزایش می یابد. اگر سطح پایداری در حالت متمرکز کمتر از حد مشخص باشد آنگاه میزان انتشار گاز کربن نسبت به حالت غیرمتمرکز افزایش می­یابد و اگر حد مشخص شده برابر با عبارت بالا باشد انتشار گاز کربن به نسبت حالت غیرمتمرکز کاهش  یافته و همچنین هماهنگی بین اعضا باعث افزایش سود  می گردد. در نتیجه، تولیدکننده تمایل به تصمیم­گیری هماهنگ  داشته ، اما خرده­فروش به دلیل کاهش سود، تمایلی به شرکت در تصمیم­گیری­های هماهنگ ندارد. در ساختار متمرکز تبلیغات و میزان سفارش افزایش  و قیمت فروش کاهش می­یابد و باعث  کاهش سود خرده­فروش می شود که تولیدکننده به دنبال مکانیزم­هایی  برای تشویق خرده فروش به پذیرش هماهنگی  می باشد.

 هماهنگی زنجیره تامین با استفاده از مکانیزم های دو قرارداد:

در این بخش، دو قرارداد به منظور هماهنگی اعضای زنجیره به کار گرفته می­شود.

ایجاد هماهنگی با به کارگیری قرارداد تسهیم درآمد و هزینه تبلیغات (RPS):

جهت تشویق خرده­فروش در پذیرش هماهنگی، ابتدا تولیدکننده قیمت عمده­فروشی را کاهش داده و در درآمد خرده­فروش سهیم می­شود. خرده­فروش rدرصد از درآمد حاصل از فروش را بدست می­آورد و تولیدکننده  (1-r) درصد از هزینه تبلیغات را متحمل می­شود. توابع سود خرده­فروش و تولیدکننده تحت قرارداد RPS به صورت زیر می­باشد:

قضیه 3: قرارداد RPS، زنجیره تامین را تحت قانون  محدودیت انتشار و تجارت، اگر قیمت فروش و هزینه سرمایه­گذاری جهت پایداری، در حالت متمرکز و این قرارداد برابر باشند هماهنگ می کند.

همچنین تبلیغات در این قرارداد و در حالت متمرکز برابر   است و طبق این قضیه تصمیمات بهینه مانند حالت متمرکز  بوده و هماهنگی به خوبی انجام شده است. زمانی دو عضو زنجیره این قرارداد را می­پذیرند که  در یک بازه بهینه قرار گیرد و این بازه و همچنین  حد بالا و پایین برای سود خرده­فروش و تولیدکننده محاسبه می­شود. در این مقاله نشان داده شده است که سود تولیدکننده تحت این قرارداد نسبت به حالت غیر متمرکز به دلیل سرمایه گذاری بالا در زمینه پایداری کاهش می­یابد. در نتیجه اگر سطح پایداری بیشتر از حدود مشخص شود، تولیدکننده هماهنگی را رد کرده و بنابراین این قرارداد نمی­تواند اعضا را به خوبی هماهنگ کند و باید یک قرارداد بهینه توسعه  یابد، که در ادامه قرارداد TPT توسعه داده می­شود.

ایجاد هماهنگی با به کارگیری قرارداد تعرفه دو قسمتی (TPT):

در این قرارداد، تولیدکننده قیمت عمده­فروشی پایین­تر و یک هزینه ثابت  را برای خرده­فروش در نظر می­گیرد. اگر تولیدکننده سطح پایداری را همانند ساختار متمرکز در نظر گیرد خرده­فروش نیز قیمت فروش را همان قیمت در ساختار متمرکز تعیین می­کند توابع سود خرده­فروش و تولیدکننده به صورت زیر می­باشد:

این قرارداد، در صورتی که قیمت فروش و سطح پایداری در این ساختار برابر با ساختار متمرکز باشند هماهنگی نجیره را تحت قانون  محدودیت انتشار و تجارت انجام می­دهد  و سپس قیمت عمده­فروشی و هزینه تبلیغات بدست می­آید. مشاهده می­شود که متغیرهای تصمیم در این هماهنگی برابر با حالت متمرکز  بوده و این قرارداد هماهنگی خوبی بین اعضا ایجاد می­کند. هنگامی قرارداد TPT توسط خرده­فروش و تولیدکننده مورد پذیرش قرار می­گیرد که برای یک بازه­ی بهینه وجود داشته باشد.

اگر قرارداد TPT مورد پذیرش هر دو عضو قرار گیرد  شرایط زیر برقرار خواهد شد :

تحت این قرارداد حد پایین و حد بالا توابع سود به صورت فوق  بوده که حد پایین و حد بالا در این قرارداد مانند قرارداد RPS  است و این نشان می­دهد که تاثیر هر دو قرارداد در هماهنگی یکسان می­باشد.

مثال عددی:

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

با توجه به جدول فوق نتایج زیر حاصل می شود:

• سود زنجیره تامین و کربن منتشر شده در حالت متمرکز بیشتر از حالت غیرمتمرکز  است. زنجیره تامین غیر متمرکز باعث انتشار  کربن بیشتری  به علت سرمایه­گذاری کم جهت پایداری توسط تولیدکننده  می شود.

• در حالت متمرکز، قیمت فروش نسبت به حالت غیرمتمرکزکاهش  یافته  و تبلیغات و سطح پایداری افزایش می­یابد.  و با توجه به کاهش سود خرده­فروش  او حاضر به پذیرفتن تصمیمات متمرکز نیست.

• در قرارداد RPS، زمانی که r در بازه مشخص قرار گیرد، این قرارداد منجربه سود برد-برد برای هر دو عضو می­شود.  و زمانی که  در بازه مشخص قرار گیرد، قرارداد TPT منجربه سود برد-برد برای هر دو عضو می­شود.

• در هر دو قرارداد میزان انتشار گاز کربن بیشتر از حالت غیرمتمرکز  و برابرحالت متمرکز است.

• زمانی تحت دو قرارداد، سود برد-برد حاصل می­شود که قیمت فروش، تبلیغات و سطح پایداری برابر با حالت متمرکز باشند. قیمت عمده­فروشی کمتر از حالت غیرمتمرکز  است و در قرارداد RPS با افزایش rافزایش  یافته، اما در قرارداد TPT با تغییر F، قیمت عمده­فروشی تغییر نمی­کند که نشان  دهنده  بهینگی قرارداد است. همچنین قیمت عمده­فروشی در این قرارداد بیشتر از قرارداد اول  بوده که  انگیزه بیشتری را جهت پذیرش قرارداد فراهم می­کند.

در این قسمت تاثیرE بر سود و میزان انتشار گاز کربن بررسی شده است. R.P نشان دهنده سود همکاری بین دو عضو است و به صورت معادله زیر نشان داده می شود :

در مثال عددی بالا مقدار  از 10000 تا 30000 تغییر می­یابد و نتایج حاصل در شکل 1 نشان داده شده است.

با توجه به شکل 1 مشاهده می­شود:

• سود تولیدکننده در حالت غیرمتمرکز و سود زنجیره تامین در حالت متمرکز با افزایش میزان E، افزایش می­یابند، در صورتی که بر سود خرده­فر­وش در حالت غیرمتمرکز تاثیری نمی­گذارد.

• با افزایش E، انتشار گاز کربن در حالت متمرکز و غیرمتمرکز تغییر نمی­کند. در نتیجه، Eبر میزان کربن منتشر شده در سیستم تاثیر نمی­گذارد.

• در حالت غیرمتمرکز، تولیدکننده با کاهش انتشار گاز کربن  باعث ایجاد سود  می شود. با افزایشE ، تولیدکننده تمایل کمتری به همکاری با خرده­فروش دارد.

همچنین تاثیر نرخ فسادپذیری بر سود و میزان انتشار گاز کربن بررسی شده و نتایج حاصل در شکل 2 نشان داده شده است.

• با افزایش نرخ فسادپذیری، سود هر دو عضو در حالت غیرمتمرکز و سود زنجیره در حالت متمرکز کاهش می­یابد. تاثیر افزایش نرخ فسادپذیری، بر سود خرده­فروش بیشتر از تولیدکننده و زنجیره تامین می­باشد. در نتیجه، اگر هزینه موجودی در زنجیره تامین هماهنگ شود، نرخ فسادپذیری بالا تاثیر منفی بر سود دارد.

• با افزایش نرخ فسادپذیری، میزان انتشار کربن در هر دو حالت متمرکز و غیرمتمرکز افزایش می­یابد. افزایش انتشار گاز کربن در حالت متمرکز بیشتر از حالت غیرمتمرکز است. در نتیجه، نرخ فسادپذیری بالا محیط را بیشتر تخریب می­کند.

• با افزایش نرخ فسادپذیری، نسبت سود متمرکز به غیرمتمرکز افزایش می­یابد. در نتیجه، با استفاده از قرارداد هماهنگی سود زنجیره باید بهبود پیدا کند.

نتایج:

• زمانی که تولیدکننده و خرده­فروش با یکدیگر هماهنگ می­شوند، شرایطی برای افزایش سود و کاهش انتشار گاز کربن و همچنین حد بالا برای سود ساختار هماهنگ بدست می­آید.

• قراردادهای RPS و TPT قادر به ایجاد هماهنگی  بوده و شرایطی را برای بدست آوردن سود برد-برد ایجاد می­کنند.

• قرارداد TPT جهت هماهنگی زنجیره تامین بهینه­تر از قرارداد RPS می­باشد.