طراحی شبکه زنجیره تامین-بررسی مقاله چهارم

مقدمه: 

 

موفقیت سازمان­ها و شرکت­ها به‌طور فزآینده­ای با موفقیت زنجیره­های تأمین آنها گره خورده است و براین اساس ارتقاء و بهبود زنجیره‌­های تأمین به عنوان دغدغه اصلی مدیران سازمان­ها به شمار می­آید. در حال حاضر بهره­گیری از رویکرد­های نوین ناب و چابک در هدایت و مدیریت زنجیره­های تأمین، موفقیت آنها را در تضمین اهداف سازمانی از جمله سودآوری، جلب رضایت­مندی مشتریان و کاربران نهایی محصولات و حضور مستمر و موفق در بازار به اثبات رسانده است. ارزیابی ناب بودن و چابکی زنجیره تأمین به سازمان­ها و شرکت­ها کمک می­کند تا ضمن شناسایی و اولویت­بندی شاخص­ها و معیار­ها رویکرد مناسب زنجیره تأمین را از بین رویکرد­های مطرح، انتخاب نموده و شاخص­ها و زنجیره تامین، مشخص شده را بر حسب اولویت­بندی آنها، در بین اجزاء و عناصر زنجیره تأمین سازمان توسعه دهند.با وجود آنکه ضرورت و اهمیت چابکی و ناب بودن زنجیره تأمین با توجه به لزوم سرعت عمل پاسخگویی به مشتریان، تغییرات روز افزون بازار و نیاز­های مصرف­کنندگان و غیره در بسیاری از صنایع، چه از نظر علمی و چه از بعد تجربی، بر کسی پوشیده نیست، شرکت­های تولیدی توجه چندانی به این مسائل و ترسیم و توسعه زنجیره تأمین خود ندارند. لذا بمنظور رقابت موثر و مدیریت هزینه­ها، سازمان‌‌‍­ها باید به دنبال روشی برای بهترین استفاده از قابلیت­ها، منابع و مهارت­ها در سراسر زنجیره تامین خود باشند. اولین قدم، شناسایی طراحی شبکه زنجیره تامین بهینه است که به تصمیم­گیری در مورد اینکه کدام محصول، فرآیند و یا خدمت باید ایجاد شود می­پردازد و نیز مقدار ظرفیت برای ساخت و یا دخیره سازی و چگونگی توزیع کالا را معین می­کند. (یو و همکاران ۲۰۰۸ ) به طراحی شبکه زنجیره تامین پرداختند که شامل تصمیم­گیری استراتژیک است اما این تصمیم­گیری­ها اثرات مستقیم و غیر­مستقیم در تصمیم­گیری­های تاکتیکی و عملیاتی دارند. زنجیره­های تامین به عرض­کنندگان خاصی وابسته شده­اند و به شدت در مقابل عدم قطعیت در عرضه و تقاضا آسیب پذیرمی­باشند. مدیریت کردن عدم قطعیت در زمانیکه سازمان­ها در حال تلاش برای کاهش موجودی و ارائه محصولات با چرخه حیات کوتاه هستند، بسیار دشوار است (هیل۲۰۱۱). برخی از اطلاعات مورد نیاز برای مدیریت زنجیره تامین همیشه ناشناخته خواهند بود برای مثال تقاضای بازار و نیروی انسانی می­توانند دارای عدم قطعیت باشند. عدم قطعیت­ها می­توانند اثرات مثبت و منفی روی زنجیره ایجاد کنند. سازمان­هایی که دارای زنجیره­های بزرگ و پیچیده هستند مانند زنجیره­های خودرو، به طور فعالانه نیاز به مدیریت ریسک دارند. برای مثال حادثه رعد و برق در مکزیکو سیتی منجر به آتش­سوزی در کارخانه فیلیپس و نابودی میلیونها ریز تراشه شد بمنظور کاهش خطرات، مدیران زنجیره تامین، استراتژی­های مناسبی را در­نظر می­گیرند. مدیران باید قابلیت تشخیص ریسک­های ممکن در سیستم خود را داشته باشند و نتایج ممکن را پیش­بینی کنند و از یک استراتژی کنش و واکنش مناسب استفاده کنند. تولید­کنندگان تویوتا، فراری، نوکیا، در شناسایی این خطرات و خنثی کردن اثرات منفی آنها، پیشی گرفته­اند. برخی از محققان مانند چوپرا (۲۰۰۴) و تام لین(۲۰۰۶) یک طبقه­بندی جامع برای استراتژی مدیریت ریسک در زنجیره تامین پیشنهاد داده­اند.

 مروری بر پیشینه تحقیق:

انواع ریسک:

هر زنجیره تامین شامل تعدادی آسیب پذیری­های داخلی مانند (اختلالات خطوط ارتباطی بین تسهیلات و اعتصابات کارگری،... ) و آسیب پذیری­های خارجی (سیل، زلزله، جنگ، آتش سوزی، حملات تروریستی،...) که می­توانند کیفیت و جریان مواد و اطلاعات را مختل کنند و یا به تاخیر بیندازند (چوپرا ۲۰۰۴).

۱-ریسک تاخیر بدین معنا است که جریان اطلاعات و یا مواد می­توانند بر اثر شکست در مرحله تولید، شکست در سیستم و یا عدم توانایی تامین کننده در پاسخگویی سریع به تقاضا، در زمان دیرتری به دست مشتری برسد.

۲-ریسک اختلال بدین معنا است جریان اطلاعات و مواد، به دلیل عرضه برنامه ریزی نشده و تغییرات در تقاضا در زنجیره می­توانند مختل شوند.

۳-ریسک کیفیت بدین معنا است که ممکن است محصولات طی فرآیند تولید و یا حمل و نقل به دلیل اطلاعات کم تولید­کننده و یا تصمیم­گیرنده در طول زنجیره تامین دچار آسیب بشوند لذا منجر به عدم برآورد نیاز مشتری در طول زنجیره تامین می­شود.

۴-ریسک پیش­بینی بدین معنا است که عدم تطابق بین نیاز واقعی بازار­ها و پیش­بینی کارخانه­ها منجر به ریسک در پیش­بینی می­شود. (چوپرا ۲۰۰۴).

تعداد زیادی از نویسندگان پیشنهاد دادند که سازمان­ها از چند استراتژی زیر برای کاهش ریسک می­توانند استفاده کنند.

۱-استراتژی موجودی اضطراری تضمین می­کند که جریان مواد مختل نمی­شود. هیل (۲۰۱۲)

۲-استراتژی عرضه­کننده و یا تسهیلات جایگزین تضمین می­کنند که چندین گزینه برای تولید و یا خدمت رسانی در زنجیره وجود دارد. (یانگ ۲۰۰۹)

۳-استراتژی توسعه عرضه­کنندگان بمنظور افزایش فرآیند ثبات عرضه­کنندگان و جریان اطلاعات در طول زنجیره تامین می­باشد.(هیل ۲۰۱۲)

۴-استراتژی منافع مشترک بمنظور افزایش ثبات عرضه­کنندگان در طول زنجیره تامین می­باشد.(بابیچ ۲۰۰۸).

نوآوری مقاله:

۱-تمام مقالات مدیریت ریسک زنجیره تامین به بررسی فقط یک و یا به ندرت ۲ استراتژی کاهش ریسک مانند ظرفیت مازاد، جایگزینی تسهیلات، ...پرداخته­اند. که در این مقاله ۴ نوع استرای کاهش ریسک معرفی شده است.

۲- در پژوهشهای قبلی مساله ریسک را در مراکز تولید یا خطوط حمل و نقل در نظر گرفته­اند ولی در این مقاله مساله ریسک را در هر دو مورد در نظر گرفته است.

زنجیره تامین دارای چندین تولید­کننده، عرضه­کننده و خرده­فروش است و هر خرده­فروش محصول خود را به مراکز توزیع سفارش می­دهد. مراکز توزیع سفارشات را هماهنگ می­کنند و آنها را به تولید­کنندگان می­رسانند و کالا­های تولید شده توسط تامین­کنندگان از طریق مراکز توزیع به دست خرده­فروش می­رسند. اختلال در فرایند عرضه به دو دلیل اتفاق می افتد. ۱-اختلال در خطوط ارتباطی بین تسهیلات ۲-اختلال در فرایند عرضه.

ساختار این مقاله به صورت زیر خلاصه می­شود

۱- مدلسازی طراحی شبکه زنجیره تامین با استفاده از فرمول مبتنی بر مسیر

۲-مساله مدلسازی شامل ۴ استراتژی مختلف کاهش ریسک است.

۳-ساخت مدل رباست با در نظر گرفتن چندین شاخص استواری

۴-پیاده سازی مدل با استفاده از یک مثال موردی از صنعت خودرو سازی.

بیان مساله:

در این مقاله ۴ نوع استراتژی متفاوت برای مقابله با ریسک در ۴ سطح از زنجیره تامین در نظر گرفته شده است. هر خرده­فروش سفارشات خود را به مراکز توزیع می­دهد و مراکز توزیع یک هماهنگی بین خرده­فروش و ارسال سفارشات به کارخانه­ها و سپس به عرضه­کنندگان ایجاد می­کند. کارخانه­ها مواد را دریافت می­کنند و به تولید محصولات می­پردازند. و آن­ها را به مراکز توزیع، ارسال می­کنند و در مراکز توزیع عملیات بسته بندی و برچسب گذاری قبل از رسیدن به دست خرده­فروشان انجام می­شود. ۴ استراتژی در نظر گرفته شده به صورت زیر است.

۱-موجودی اضطراری در مراکز توزیع

۲-موجودی اضطراری در یک مرکز توزیع (که سایر مراکز توزیع به این موجودی دسترسی دارند)

۳-مازاد ظرفیت در عرضه

۴-جایگزینی عرضه­کنندگان یا تسهیلات در زنجیره تامین

زنجیره تامین با دو نوع ریسک متفاوت به صورت زیر روبه رو شده است.

۱-عدم قطعیت در تقاضا

۲-عدم قطعیت در عرضه

در ابتدا یک مدل زنجیره تامین ناب استفاده شده است که نشان می­دهد چگونه استرای­های مختلف کاهش ریسک می­توانند برای خنثی کردن اختلالات و حداکثر کردن سود در زنجیره موثر واقع شوند.

سپس مدل ناب بمنظور اضافه کردن تابع هدف دیگری برای کاهش زمان فرآوری توسعه داده شد. این عبارت جدید از تابع هدف شامل پارامتر عدم قطعیت در زمان است و از رباست برتسیماس و سیم (۲۰۰۴) برای ساختن قسمت دوم رباست برای مقابله با عدم قطعیت پارامتر زمان استفاده شده است. این عدم قطعیتها زنجیره تامین را برای تعیین تعداد بهینه تسهیلات، مکان­ها و ظرفیت ناتوان می­کند. در قسمت بعدی یک تکنیک به نام (p-رباست اصلاح شده) برای ساختن اولین قسمت مدل رباست و بمنظور در نظر گرفتن اختلالات ممکن در زنجیره تامین استفاده شده است. در بخش بعدی ابتدا در مورد مسیر­های متناوب در زنجیره تامین بحث می­شود و سپس مدل زنجیره تامین ناب و پاسخگو توسعه داده می­شود.

مسیر­های زنجیره تامین متناوب:

قبل از توسعه تعدادی متفاوت سناریو در زنجیره تامین، ابتدا باید مسیر­های متناوب را تاسیس کرد تا محصولات از عرضه­کننده به دست مشتری برسند. هر مسیر بالقوه از یک عرضه­کننده در سطح اول شروع می­شود و از کارخانه­ها و مراکز توزیع عبور می­کند و در نهایت کالا به دست خرده­فروش می­رسد. مسیر­های متفاوتی می­تواند در ساختار شبکه زنجیره تعریف شود ولی حمل و نقل در برخی از مسیر­های شبکه شدنی نیست. اگر چه تمام مسیر­ها در شرایط نرمال در دسترس هستند ولی بعضی از آنها هنگامیکه اختلالی در شبکه به وجود آید در دسترس خواهند بود. به هر نوع اختلال یک سناریو می­گویند، که احتمال رخداد آن مستقل از سایر سناریو­ها می­باشد. ۴ نوع استراتژی مطرح شده می­تواند برای بهینه کردن عملکرد زنجیره تامین در هر سناریو استفاده شود در شکل۱ مسیر­های اضطراری از نوع ۱ برای اجرای سناریو ۱ نشان داده شده است که با یک تولید­کننده بالقوه در مرکز توزیع شروع می­شود که باید قبل از رسیدن به خرده­فروش از مرکز توزیع دیگری عبور کند.

شکل ۱مسیر­های بالقوه اضطراری در ساختار شبکه زنجیره برای اجرای استراتژی ۱ را نشان می­دهد. 

مدل ریاضی:

بمنظور توسعه مدل ریاضی مساله ابتدا به محاسبه سود هر بازار در طول سناریو S پرداخته شده است.

اولین عبارت تابع هدف، درآمد بازار m در زنجیره تامین را نشان می­دهد. عبارت دوم هزینه­های نگهداری (محصولات با ماندگاری بالا) و یا ارزش بازیافتنی (برای محصولات فساد پذیر) را نشان می­دهد. عبارت سوم هزینه­های کمبود ناشی از فروش از دست رفته را نشان می­دهد و عبارت آخر هزینه انتقال محصولات در طول مسیر را نشان می­دهد. هر خرده­فروش باید تقاضای خود را در هر دوره زمانی پیش­بینی کند و تقاضای خود را قبل از دوره بعدی سفارش بدهد و در پایان هر دوره زمانی محصولات فروخته نشده می­توانند برای دوره بعدی نگهداری شوند. تقاضا نامشخص در نظر گرفته می­شود. از یک روش برنامه­ریزی تصادفی دو سطحی برای فرموله کردن مساله بمنظور نشان دادن دو نوع مختلف تصمیم­گیری با افق­های برنامه­ریزی متفاوت استفاده می­شود. تصمیم­گیری-های استراتژیک و بلند مدت درمورد طراحی شبکه زنجیره تامین (تعداد و مراکز تسهیلات زنجیره تامین) برای سطوح بالای زنجیره، گرفته می­شود و تصمیمات عملیاتی و کوتاه مدت در طول شبکه زنجیره تامین برای سطوح پایین گرفته می­شود.

محدودیت­ها:

محدودیت ۱و۲و۳:تسهیلات در طول مسیر­های فعال، باید احداث شوند.

محدودیت ۴و۵و۶:فقط محصولات تولید شده از مواد اولیه می­توانند به عنوان موجودی اضطراری درمراکز توزیع احداث شده نگهداری شوند.

محدودیت ۷:انتقال درصورتی انجام می­شود که مسیر­ها در طول سناریو S در دسترس باشند.

محدودیت ۸:در هر سناریو مقدار جریان محصولات از جانب عرضه­کنندگان باید کمتر از مقدار ظرفیت دریافتی عرضه­کنندگان باشد.

محدودیت ۹:مجموع جریان­های عبوری و دریافتی از موجودی اضطراری در هر مرکز توزیع باید کمتر از طرفیت هر مرکز توزیع باشد.

محدودیت ۱۰:در طول زمان اختلال مقدار موجودی اضطراری خروجی نمی­تواند بیشتر از مقدار ذخیره شده باشد.

اختلالات در زنجیره تامین به عنوان سناریو­ها تعریف می­شوند. برخی از مسیر­های بالقوه از زنجیره بعلت غیر قابل دسترس بودن امکانات، غیر­فعال هستند. برای مثال n حالت از خرابی تسهیلات و m حالت از اختلالات حلقه­های زنجیر را در نظر بگیرید در بدترین حالت  دو به توان  n+mحالت مختلف از سناریو­ها را برای مساله می­توان تعریف کرد. برای هر سناریو مدل مساله  حل می­شود و مقدار جواب بهینه را برای هر سناریو محاسبه می­شود. مساله دو سطحی به صورت تک سطحی فرموله می­شود. بر اساس این مدل مسیر t در شرایط نرمال(بدون هیچ اختلالی) به بازار m خدمت رسانی می­کند و در حالتی که سناریو در نظر گرفته می­شود، غیر قابل استفاده است. سایر مسیر­های فعال نمی­توانند به منظوز خدمت رسانی به بازار استفاده شوند. در این حالت ظرفیت اضافی از تسهیلات برای پاسخگویی به نیاز مشتری در مسیر­های جدید مورد نیاز است و یا تقاضای بازار m می­تواند توسط موجودی اضطراری مسیر t و یا توسط موجودی اضطراری سایر مسیر­ها برآورده شود. مکانیزم مدل پیشنهاد شده فقط به زنجیره تامین بدست آمده در این مقاله محدود نمی­شود. برای مثال زنجیره تامینی با ساختار شبکه متفاوتی که شامل چندین عرضه­کننده، کارخانه، مرکز توزیع و خرده­فروش است در نظر بگیرید که به راحتی می­توان از مدل پیشنهاد شده در این مقاله فقط با تغییر دادن مفهوم مسیر­ها استفاده کرد. در زنجیره تامین جدید هر مسیر با یک عرضه­کننده در اولین سطح شروع می­شود و از یک کارخانه و سپس یک مرکز توزیع عبور می­کند و در نهایت به یک خرده­فروش منتهی می­شود. با تعریف این مسیر جدید می­توان همان مدل را در زنجیره تامین جدید با فرض اینکه شبکه باید یک گراف جهت دار غیر مدور باشد، به کار برد.

مدل پاسخگو:

زنجیره تامین پاسخگو باید توانایی پاسخگویی به تقاضای پیش­بینی نشده را داشته باشد. بنابراین باید یک تابع هدف با کم کردن زمان فرآوری زنجیره تامین به مدل ریاضی اضافه کرد که عبارت اول تابع هدف، زمان فرآوری را حداقل می­کند و عبارت دوم تابع هدف بیشترین تقاضای برآورده نشده را می­کاهد. با اضافه کردن تابع هدف جدید محدودیت­ها به صورت زیر نوشته می­شوند.

محدودیتها:

محدودیت ۱:بیشترین زمان مورد نیاز برای رسیدن محصولات به خرده­فروش m  را در سناریو s محاسبه می­کند.

محدودیت ۲: بیشترین زمان مورد نیاز برای رسیدن محصولات به خرده­فروش m را درتمام سناریو­های ممکن محاسبه می­کند

محدودیت ۳:طولانی­ترین زمان فرآوری در زنجیره باید محاسبه شود.

محدودیت ۴:به منطور افزایش توانایی زنجیره تامین برای پاسخگویی تقاضای ممکن بازار­ها این محدودیت به محاسبه تفاوت بین بیشترین تقاضا از بازار m و محصولات تولید شده در سناریو s می­پردازد.

محدودیت ۵:بیشترین تقاضای برآورد نشده خرده­فروش m در سناریو s را محاسبه می­کند.

محدودیت ۶:بیشترین تقاضای پاسخ داده نشده در زنجیره تامین را محاسبه می­کند که عبارت دوم تابع هدف به حداقل کردن این قسمت از محدودیت می­پردازد.

محاسبه پارامتر زمان (زمان تولید، انتقال،... ) به راحتی نمی­باشد زیرا در واقعیت دارای عدم قطعیت می­باشد. و از رباست برتسیماس و سیم (۲۰۰۴) برای مقابله با عدم قطعیت استفاده شده است. برای استفاده از این رویکرد پارامتر­های جدیدی را باید تعریف کرد.

با اضافه کردن تابع هدف دوم و محدودیتهای مربوط به آن بمنظور بدست آوردن مدل جامع برای طراحی ساختار شبکه زنجیره تامین، یک روش برای حل آن پیشنهاد شده است.

روش حل:

مدل پیشنهاد شده در بخش قبلی(MINL) یک مدل غیر خطی عدد صحیح مختلط است. با توجه به نوع تابع توزیع نقاط تقاضا بازار، حالت اول عبارت تابع هدف متفاوت است و در برخی موارد مانند توزیع نرمال، محاسبه عبارت به سادگی امکان پذیر نیست از آنجا که این تابع محدب است با تقریب رگرسیون خطی، به خطی سازی آن پرداخته می­شود. از یک تبدیل تکه­ای خطی، عبارت غیر خطی را به بازه­های کوچکتر  تقسیم کرده و به جایگزین کردن تابع محدب هر بازه با خط راست، می­پردازد. شکل­های زیر محدوده تابع را نشان می­دهد که به ترتیب به ۴ و ۵ بازه تقسیم شده­اند که با افزایش تعداد بازه­ها، میزان تقریب کاهش می­یابد و این تقریب­ها مدل غیر خطی را به یک مدل خطی تبدیل می­کنند.

بعد از خطی کردن تابع توزیع تقاضا بازار، چندین بازه تقریبی برای هر بازار وجود دارد و به تعریف چندین متغیر جدید برای انتخاب بازه جدید احتیاج است بعد از خطی کردن مدل، تابع هدف و محدودیت­های جدید به صورت زیر در می­آیند.

تابع هدف فوق بیان می­کند برای هر بازار فقط یک بازه می­توان انتخاب کرد.

محدودیت ۱ و ۲:برای بازه­ها کران پیدا می­کند.

با استفاده از این روش خطی سازی، مدل پیشنهاد شده خطی شده و به راحتی با نرم افزار GAMS,LINGO حل می­شود.

مطالعه موردی:

چگونگی عملکرد مدل پیشنهاد شده با استفاده از داده­های بزرگترین زنجیره تامین خودرو در شرق خاورمیانه که با عدم قطعیت عرضه و تقاضا مواجه است بررسی شده است. IKC بازار اول، SAC بازار دوم، KKC بازار سوم به عنوان بزرگترین کارخانه خودرو سازی در این منطقه محسوب می­شوند که تمام این کارخانه­ها دارای چندین سطح عرضه­کننده هستند. NMC، بازار چهارم به مونتاژ برخی از انواع موتور­ها و ارسال آنها به ۳ کارخانه دیگر می­پردازد.

در این مساله فرآیند عرضه به دلیل تاخیر در ارسال مواد اولیه مختل می­شود. داده­های جمع­آوری شده از SAMC(کارخانه تولید چرخ دنده) و جداول موجود در مقاله نشان می­دهد که ۲۵ درصد از سفارشات عرضه­کننده ۲ و ۵ درصد از سفارشات عرضه­کننده ۱ با تاخیر ارسال می­شوند در­حالیکه هزینه خرید چرخ از عرضه­کننده ۱بیشتر از عرضه­کننده ۲ است. ۴ سناریو برای بررسی این مساله وجود دارد. سناریو ۱-فقط محصولات عرضه­کننده ۱ با تاخیر ارسال می­شوند (با احتمال ۵ درصد). سناریو ۲- فقط محصولات عرضه­کننده ۲ با تاخیر ارسال می­شوند (با احتمال ۲۵ درصد).سناریو ۳-اختلال به طور همزمان درفرآیند عرضه هر دو تامین کننده با احتمال ۱.۲۵ درصد رخ می­دهد و تنها استراتژی کاهش ریسک برای غلبه بر این اختلال، استفاده از موجودی اضطراری در مراکز توزیع است. سناریو ۴-با احتمال ۶۸.۷۸ هیچ اختلالی در شبکه وجود ندارد. همانطور که مشاهده می­شود فرمول مساله جدید از مفهوم مسیر­های بالقوه، به دلیل توانایی تنظیم شدن با زنجیره های تامین پیچیده استفاده می­کند.

طبق نتایج بدست آمده پیشنهاد می­شود کارخانهSMAC باید عرضه­کننده ۲ را به عنوان تامین کننده اصلی چرخ انتخاب کند و محصولات را فقط به بازار ۱و۲و۳ عرضه کند و نیز پیشنهاد می­شودSMAC  از استراتژیهای کاهش ریسک زیر استفاده کند:

۱-تسهیلات و عرضه­کنندگان جایگزین، باید مراکز توزیع و عرضه­کنندگان چرخ را تکمیل کنند که در این حالت تامین کننده ۱ و مرکز توزیع ۲ به عنوان مکمل تسهیلات زنجیره تامین محسوب می­شوند اگرچه به عنوان تسهیلات اصلی محسوب نمی­شوند ولی نگهداری آنها برای مقابله با ریسک عرضه در زنجیره بسیار مهم است.

۲- موجودی اضطراری باید در مراکز توزیع ۱ در نظر گرفته شود. بخشی از موجودی اضطراری زمانیکه عرضه­کننده۲دچار اختلال است استفاده می­شود و کل موجودی اضطراری زمانیکه هر دو عرضه­کننده ۱و۲ دچار اختلال می­شوند استفاده می­شود.

بحث در مورد مدل:

در این بخش، مدل پیشنهاد شده با در نظر گرفتن تابع هدفی که هدف آن حداکثر سود مورد انتظار است، حل می­شود. و در این مساله احتمال سناریوهای ۴و۳و۲و۱ به ترتیب  برابر ۰.۶۸۷۵و.۰.۰۱۲۵و ۰.۰۵و ۰.۲۵ فرض می­شود. شکل زیر ساختار شبکه زنجیره تامین در سناریو­های مختلف را نشان می­دهد.برای اختصار کارخانه­ها را از شبکه را حذف شده­اند و هزینه هر واحد ظرفیت ذخیره برابر با ۰.۰۱ در نظر گرفته می­شود.

سود زنجیره تامین در مدل برابر با ۳۰۱۳۶.۲۲ درنظر گرفته می­شود. و بیشترین زمان عرضه کالا و بیشترین تقاضای برآورد نشده به ترتیب برابر با ۲۵۰۶.۴۸ و ۷۱۲۰ در نظر گرفته می­شود. انتظار می­رود که مدل از مسیر­هایی که از عرضه­کننده ۲ نشات می­گیرد استفاده کند زیرا هزینه­های تولید پایین است و قابلیت اطمینان زیاد است. در مرحله بعدی هزینه هر واحد ظرفیت ذخیره از ۰.۰۱ به ۰.۲ افزایش می­یابد. که با افزایش هزینه­های ظرفیت، مدل مساله عرضه­کننده ۱ را از ساختار شبکه کنار می­گذارد. به دلیل احتمال کم آسیب دیدگی عرضه­کننده ۲، زنجیره جدید ترجیح می­دهد ذخیره اضطراری نداشته باشد. که در این حالت استراتژی زیر پیشنهاد می­شود.

۱-هنگامیکه عرضه­کننده ۲ مختل می­شود از استراتژی Do nothing  استفاده کنید. که سود آورترین استراتژی محسوب می­شود.

اکنون احتمال سناریو­های ۱و۲و۳و۴ را .۰.۶۸۷۵و ۰.۰۱۲۵. و۰.۲۵و ۰.۰۵  در نظر گرفته می­شود که هزینه­های تولید افزایش می­یابد و نیز قابلیت اطمینان زمان ارسال محصولات افزایش می­یابد. که نسبت به مفرضات مساله قبلی منطقی تر به نظر می­رسد. شکل زیر ساختار بهینه زنجیره تامین و جریان محصولات را در سناریو­های مختلف در این مساله نشان می­دهد.

هنگامیکه احتمال خرابی عرضه­کننده ۲ از ۰.۰۶۲۵ به ۰.۲۶۲۵ افزایش می­یابد. مدل مساله تصمیم به فعال کردن بعضی از مسیر­های نشات گرفته از عرضه­کننده ۱ می­کند و مقداری موجودی اضطراری برای مصرف در حالتیکه عرضه­کننده ۱ دچار اختلال شده است، در نظر می­گیرد. که در این حالت استراتژی­های کاهش ریسک برای زنجیره به صورت زیر در نظر گرفته می­شود

۱-وقتی که دومین عرضه­کننده دچار اختلال شود اولین عرضه­کننده درسناریو ۲ به جای عرضه­کننده اصلی جایگزین خواهد شد. که در این سناریو هر دو مرکز اصلی و مکمل توزیع، برای توزیع محصولات به بازار­ها استفاده خواهند شد.

۲- موجودی اضطراری از محصولات فراهم شده توسط دومین عرضه­کننده، باید در اولین مرکز توزیع ذخیره شود. بخشی از این موجودی در سناریو ۲(عرضه­کننده ۲ دچار اختلال شود) استفاده خواهد شد و کل موجودی برای سناریو سوم (هر دو عرضه­کننده دچار اختلال شده اند) استفاده خواهد شد 

سود زنجیره در این مدل ۲۳۹۶۵.۵۵ است و بیشترین زمان عرضه کالاها و بیشترین تقاضای عرضه نشده به ترتیب برابر ۱۸۷۳.۱۶ و ۷۱۲۰ است و قابلیت اطمینان بالای عرضه­کننده ۱، موجب جذابیت این عرضه­کننده می­شود.

در مرحله بعدی تابع هدف دوم به مدل مساله اضافه می­شود که موجب افزایش پاسخگویی زنجیره تامین با افزایش سرعت عرضه محصولات به بازار­ها می­شود. با در نظر گرفتن وزن ۱ برای هر دو تابع هدف اول و دوم مدل، شبکه و جریان اطلاعات این زنجیره در سناریو­های مختلف به صورت شکل زیر خواهد بود.

در این مساله با در نظر گرفتن تابع هدف دوم، مدل تلاش می­کند تا بیشترین تقاضای برآورد نشده را کاهش بدهد. که مقدار تقاضا برآورد نشده در بازار ۳ در مساله قبلی برابر ۷۱۲۰ و در این مساله برابر ۵۰۹۰ است. بدین منظور مدل باید مسیر  برای بازار ۳ در سناریو ۳ را فعال کند. طولانی­ترین مسیر در ساختار این شبکه برای عرضه محصولات به بازار­ها برابر ۱۸۷۳.۱۶ می­باشد. در اینجا همان استراتژی کاهش ریسک مساله قبلی را می­توان پیشنهاد داد. معمولا مسیر­هایی که از اولین عرضه­کننده نشات می­گیرند، کوتاهتر هستند و تعداد مسیر­های فعال در این حالت افزایش می­یابد، و طولانی­ترین مسیر برای عرضه محصولات به بازار­ها به ۱۳۳۹.۳۷ کاهش می­یابد. در این حالت اولین و دومین عرضه­کننده به عنوان عرضه­کننده اصلی محسوب می­شوند. استراتژی کاهش ریسک در این حالت به صورت زیر بیان می­شود.

 بخشی از موجودی اضطراری در سناریو ۲ برای خدمت رسانی به بازار ۴ و مقدار زیادی از موجودی اضطراری در سناریو سوم برای خدمت رسانی به دومین و سومین بازار استفاده می­شود.

اکنون وزن عبارت دوم تابع هدف را از ۵ به ۲۰ افزایش می­دهیم که در این حالت پاسخگویی زنجیره تامین از لحاظ کردن مزایای اقتصادی مهم­تر است. همانطور که در شکل زیر مشاهده می­شود خرده­فروش ۴ ار ساختار شبکه حذف شده است و فقط یک مسیر نشات گرفته از تامین کننده ۲ به خرده­فروش ۴ محصولات را عرضه می­کند لذا مسیر­های مربوط به عرضه­کننده ۲ طولانی هستند و تنها راه کم کردن زمان ارسال محصولات به بازار­ها در زنجیره تامین، حذف بازار ۴ از زنجیره تامین می­باشد. با حذف خرده­فروش ۴ از زنجیره تامین، زمان فرآوری محصولات از ۱۳۳۹.۳۷ به ۷۵۶.۳۷ کاهش می­یابد.

در این حالت استراتژی کاهش ریسک به صورت زیر بیان می­شود.

کل موجودی اضطراری در دومین و سومین سناریو برای خدمت رسانی به دومین و سومین بازار باید استفاده شود.

رویکرد رباست:

در مدل پیشنهاد شده سود زنجیره تامین در سناریو­های مختلف متفاوت می­باشد. هدف مدل پیشنهاد شده در این مقاله به حداکثر رساندن سود مورد انتظار زنجیره تامین است. اما مقدار سود بدست آمده در زنجیره تامین در سناریو­های مختلف با مقدار سود مورد انتظار متفاوت است. بسیاری از پژوهشگران که در زمینه مدیریت ریسک طراحی شبکه زنجیره تامین فعالیت داشتند این میزان انحراف را نادیده گرفته­اند و فقط مقدار تابع هدف را بهینه کرده­اند.(میرحسنی ۲۰۱۱، سانتوسو و همکاران ۲۰۰۵، کاردونا ۲۰۱۰) و از تکنیک برنامه­ریزی تصادفی برای مدل کردن مساله استفاده کرده­اند. برای کنترل انحراف تابع هدف از مقدار مورد انتظار در سناریو­های مختلف، روش­های بهینه سازی استوار پیشنهاد می-شوند. مولوی و همکاران (۱۹۹۵) اولین فعالیت را در زمینه بهینه سازی رباست انجام دادند. بمنظور به حداکثر رساندن مقدار مورد انتظار از تابع هدف، مقدار انحراف معیار تابع هدف را در سناریو­های مختلف کاهش دادند. لی و همکاران(۲۰۰۰) یک مدل بهینه سازی رباست جدید بمنظور کم کردن واریانس در این گونه مسائل ارائه دادند. زنجانی و همکاران ۲۰۱۰ و گلپینار و همکاران ۲۰۰۳ از روش­های مختلفی برای به حداقل رساندن واریانس تابع هدف در مساله طراحی شبکه زنجیره تامین استفاده کردند. پنگ و همکاران ۲۰۱۱ تلاش کردند تا عملکرد مساله را در بدترین حالت بهینه کنند و همچنین تابع هدف در نظر گرفته شده عملکرد زنجیره تامین را بهبود می­دهد و محدودیت­های جدیدی به مدل اضافه می­کند. این محدودیت­ها تضمین می­کند که عملکرد زنجیره در هر سناریو بیشتر ازp  درصد از مقدار بهینه منحرف نمی­شود. این روش را تکنیک p- رباست می­نامند. این روش تلاش می­کند عملکرد بد زنجیره را بهبود بدهد و احتمالی برای سناریو­های مختلف در نظر نمی­گیرد. بنابراین با استفاده از روش p-رباست عملکرد زنجیره در سناریو­های مختلف می­تواند با یک انحراف معیار بالا و مقدار مورد انتظار کم محاسبه شود. برای برطرف کردن این مساله، یک مدل بهینه سازی رباست به نام p-رباست تجدیدنظر شده پیشنهاد شد. این روش نه تنها بدترین حالت را با تحمیل یک کران پایین برای عملکرد سیستم در هر سناریو بهبود می­دهد بلکه مقدار مورد انتظار را با حداقل کردن انحراف معیار عملکرد مساله بهبود می­دهد. لذا از این تکنیک در این مساله استفاده شده است. 

تابع هدف فوق با حذف کردن سایر سناریو­های مساله، به بررسی بهترین عملکرد زنجیره تامین در سناریو s می­پردازد. که منجر به کسب بیشترین سود می­شود. تابع هدف Z’’’ ساختار شبکه زنجیره تامین و جریان محصولات را در زنجیره بمنظور حداقل کردن تفاوت سود بدست آمده از زنجیره در سناریو­های مختلف و بیشترین سود در سناریو s را معین می­کند. محدودیت­های این تابع هدف تعیین می­کند که سود زنجیره در هر سناریو باید حداقل بیشتر از p درصد از بیشترین سود بدست آمده باشد.

نتایج محاسباتی:

در این مرحله به بررسی عملکرد روش p-رباست پنگ و همکاران(۲۰۱۱) پرداخته شده است. با در نظر گرفتن احتمال­های ۰.۱و ۰.۳و ۰.۰۳و ۰.۵۷ برای سناریو­های ۱و۲و۳و۴ و با استفاده از جداول و نمودار­های موجود در مقاله نتایج زیر بدست می­آید.

همانطور که مشاهده می­شود مدل پیشنهاد شده همیشه دارای انحراف معیار کم و نیز سود بیش تر از مقدار قابل انتظار است. با کاهش p و متعاقبا افزایش ناحیه شدنی از مدل ریاضی، میانگین سود روش پیشنهاد شده شروع به پیشرفت می­کند و برعکس میانگین سود تکنیک p-رباست کاهش می­یابد. با کاهش مقدار p عملکرد روش پیشنهاد شده بهتر از روش p-رباست می­شود همانطور که در نمودار فوق مشخص است. روش پیشنهادی به اندازه ۱۴۱۱و ۲۵۳۰ واحد به ترتیب در میانگین و انحراف شاخص­ها بهتر از p-رباست عمل می­کند. با تغییر احتمال سناریو­های ۱و۲و۳و۴ به ۰.۱ و ۰.۲۵ و ۰.۰۰۲۵و ۰.۷۳۷۵ و روش پیشنهادی ۱۵۱۳۷و ۲۶۶۷۳ واحد بهتر از p-رباست در میانگین و انحراف شاخص­ها عمل می­کند.

زمان حل مساله:

مساله طراحی شبکه زنجیره تامین که شامل تصمیم­گیری­های استراتژیک و بلند مدت است، در یک دوره زمانی طولانی حل می­شوند. توجه شود که برای حل مسائل استراتژیک مانند طراحی شبکه زنجیره تامین حتی زمان یک ماهه نیز قابل قبول است در حالیکه برای حل مسائلی که شامل تصمیم­گیری­های تاکتیکی و عملیاتی مانند(موجودی، برنامه ریزی،...) حتی زمان ۱۰ ساعت غیر قابل قبول است. اندازه مساله و زمان حل آن به صورت خلاصه در مقاله بیان شده است.برای مثال با تعداد۴ عرضه­کننده و ۳ کارخانه و ۱۰ مرکز توزیع و ۳۰ خرده­فروش و ۲۷۰ مسیر زمان حل مساله به بیش از ۷۲ ساعت طول می­کشد.

نتیجه­گیری:

۱-در این مقاله یک مدل برای یک زنجیره تامین ۴ سطحی که می­تواند توسط سازمان برای شناسایی استراتژی کاهش ریسک و طراحی بهینه زنجیره تامین استفاده بشود، توسعه داده شد و سپس با استفاده از داده­های زنجیره تامین یک شرکت خودروسازی بزرگ به بررسی عملکرد مدل پرداخته شد و از چندین استراتژی کاهش ریسک برای از بین بردن اثرات منفی ریسک روی زنجیره تامین، استفاده شد.

۲-یک مدل مبتنی بر مسیر برای مساله بیان شد که نشان می­دهد چگونه یک فرمول مبتنی بر مسیر برای رسیدگی به استراتژی­های مختلف کاهش ریسک مانند تسهیلات پشتیبان، ظرفیت ذخیره سازی محصولات و موجودی اضطراری، توسعه داده شود. ۳-اقدامات مختلفی در ادبیات برای استواری واریانس و انحراف معیار عملکرد زنجیره در بدترین حالت سناریو، معرفی شد. استفاده از این اقدامات با ساخت مدل رباست عملکرد زنجیره را بهبود می­دهد. بدترین حالت در زنجیره زمانی اتفاق می­افتد که اختلافات زیادی در احتمال سناریو­های مختلف وجود داشته باشد که این حالت با توجه به اختلالات موجود در زنجیره بسیار رایج است. در این حالت ایجاد یک تعادل بین اقدامات پیشنهاد شده برای ایجاد یک راه حل خوب ضروری است.

تحقیقات آتی:

۱-پژوهش­های بیشتر می­تواند بر اساس روش­های پیشنهاد شده در این مقاله برای استراتژی کاهش ریسک مانند(توسعه عرضه­کنندگان و یا مشارکت در سود) و طراحی زنجیره با ساختار­های شبکه متفاوت صورت بگیرد.

۲-عملکرد اهداف مانند عملکرد اجتماعی یا زیست محیطی، می­تواند برای درک چگونگی طراحی زنجیره تامین برای کاهش آسیب دیدگی در برابر محیط خارجی مانند رقابت و عوامل صنعتی مورد استفاده قرار بگیرد. سازمان­ها باید به تصمیم­گیری در مورد چگونگی بهترین مدیریت برای محصولات یا جریان­های برگشتی در زنجیره مانند (بازیافت محصولات پس از استفاده مشتریان ) بپردازند.