Developing a closed-loop green supply chain network design in uncertain space

Document Type : Industry Article

Authors

1 Master of Industrial Management, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

2 Industrial Management Dept., Faculty of Social Sciences, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

3 Industrial Engineering Dept., Faculty of Engineering, Zanjan University, Zanjan, Iran.

Abstract

In this research, a closed-loop green supply chain network is designed under uncertain conditions. In the proposed model, four objective functions including minimizing network costs, minimizing greenhouse gas emissions, minimizing production-technical risk, and minimizing the time of sending products to customers are considered simultaneously. Using the proposed network, it is possible to manage the flow of raw materials, first-hand products, and return products between facilities, production planning for each production center, how to allocate products to each facility, determine the number of manpower required for employment and training in each production center, how to allocate machinery and equipment, as well as time management by determining the minimum acceptable time to send products to customers so that the network has the least cost, the least amount of greenhouse gas emissions from the operational processes of facilities and transportation and has made strategic decisions with the least production-technical risk and the least time possible. In this research, to increase the efficiency of the model, parameters such as the amount of return product, recycling rate, and destruction are considered indefinitely and fuzzy logic is used to eliminate the uncertainty. Finally, due to the breadth of the model, the model is validated using a genetic algorithm. The result of the validation indicates the efficiency of the proposed model in optimizing the closed-loop green supply chain network.

Keywords

References

[1] A. Haddadsisakht, and S. M. Ryan, “Closed-loop supply chain network design with multiple transportation modes under stochastic demand and uncertain carbon tax”, International Journal of Production Economics, No. 195, 2018, pp. 118-131.
[2] K. P. Nurjanni, M. S. Carvalho, and L. Costa, “Green supply chain design: A mathematical modeling approach based on a multi-objective optimization model”, International Journal of Production Economics, No. 183, 2017, pp. 421-432.
[3] M. K. Chalmardi, and J. F. Camacho-Vallejo, “A bi-level programming model for sustainable supply chain network design that considers incentives for using cleaner technologies”, Journal of cleaner production, No. 213, 2019, pp.1035-1050.
[4] M. L. Tseng, M. S. Islam, N. Karia, F. A. Fauzi, and S. Afrin, “A literature review on green supply chain management: Trends and future challenges. Resources”, Conservation and Recycling, No. 141, 2019, pp. 145-162.
[5] N. Zarbakhshnia, H. Soleimani, M. Goh, and S. S. Razavi, “A novel multi-objective model for green forward and reverse logistics network design”, Journal of cleaner production, No. 208, 2019, pp.1304-1316.
[6] امیرسالار محمدی، اکبر عالم تبریز و میرسامان پیشوایی، "طراحی شبکه زنجیره‏ تأمین سبز حلقه‏ بسته همراه با تصمیم‌های مالی در شرایط عدم قطعیت"، مدیریت صنعتی، دوره 10، شماره 1، 1397، صفحه 84-61.
[7] حامد فلاح، حمیدرضا اسکندری، سید حسام‌الدین ذگردی و سیدکمال چهارسوقی، "ارائه مدل دوسطحی طراحی شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته در شرایط عدم قطعیت و رقابت بین زنجیره‌ای: حل با رویکرد تجزیه بندرز"، مدل‌سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 49، 1396، صفحه 201-215.
[8] سیما غایب لو و محمد جعفر تارخ، "طراحی شبکه زنجیره تأمین یکپارچه مستقیم و معکوس سازگار با محیط زیست"، نشریه مهندسی صنایع، دوره 49، شماره 1، 1394، صفحه 106-93.
[9] محمدمهدی صفار، حامد شکوری گنجوی و جعفر رزمی، "طراحی یک زنجیره تأمین حلقه بسته سبز با در نظر گرفتن ریسک های عملیاتی در شرایط عدم قطعیت و حل آن با الگوریتم NSGA II"، نشریه مهندسی صنایع، دوره 49، شماره 1، 1394، صفحه 68-55 .
[10] مهدی بشیری و مهدیه شیری، "طراحی شبکه زنجیره تأمین با حلقه بسته با در نظر گرفتن مراکز جمع آوری چند بخشی تحت عدم قطعیت با دو الگوریتم ابتکاری و فرا ابتکاری"، پژوهش‌های مهندسی صنایع در سیستم‌های تولید، دوره 3، شماره 5، 1394، صفحه 27-41.
[11] J. Noh, and J. S. Kim, “Cooperative green supply chain management with greenhouse gas emissions and fuzzy demand”, Journal of cleaner production, No. 208, 2019, pp. 1421-1435.
[12] محمد علی بهشتی نیا و میلاد نوذری، "ارائه مدلی جهت زمان‌بندی تولید و حمل‌ونقل قطعات در صنعت خودرو (مطالعه موردی: شرکت ایران خودرو)"، مدل‌سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 52، 1397، صفحه 299-309.
[13] J. Wang, M. K. Lim, M. L. Tseng, and Y. Yang, “Promoting low carbon agenda in the urban logistics network distribution system”, Journal of cleaner production, No. 211, 2019, pp. 146-160.
[14] H. Soleimani, Y. Chaharlang, and H. Ghaderi, “Collection and distribution of returned-remanufactured products in a vehicle routing problem with pickup and delivery considering sustainable and green criteria”, Journal of cleaner production, No. 172, 2018, pp. 960-970.
[15] J. Gao, Z. Xiao, B. Cao, and Q. Chai, “Green supply chain planning considering consumer’s transportation process”, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, No. 109, 2018, pp. 311-330.
[16] C. Waltho, S. Elhedhli, and F. Gzara, “Green supply chain network design: A review focused on policy adoption and emission quantification”, International Journal of Production Economics, No. 208, 2019, pp. 305-318.
[17] A. Mohammed, and Q. Wang, “The fuzzy multi-objective distribution planner for a green meat supply chain”, International Journal of Production Economics, No. 184, 2017, pp. 47-58.
[18] Y. Xiao, and A. Konak, “A genetic algorithm with exact dynamic programming for the green vehicle routing & scheduling problem”, Journal of cleaner production, No. 167, 2017, pp. 1450-1463.
[19] R. Zhao, Y. Liu, N. Zhang, and T. Huang, “An optimization model for green supply chain management by using a big data analytic approach”, Journal of Cleaner Production, No. 142, 2017, pp. 1085-1097.
[20] S. Coskun, L. Ozgur, O. Polat, and A. Gungor, “A model proposal for green supply chain network design based on consumer segmentation”, Journal of cleaner production, No. 110, 2016, pp. 149-157.
[21] A. Tiwari, and P.C. Chang, “A block recombination approach to solve green vehicle routing problem”, International Journal of Production Economics, No. 164, 2015, pp. 379-387.
[22] محمدرضا فضلی خلف، سید کمال چهارسوقی و میر سامان پیشوایی، "طراحی پایای شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته تحت عدم قطعیت: مطالعه موردی یک تولید‌کننده باتری‌‌ اسیدی"، مدل‌سازی در مهندسی، دوره 12، شماره 39، 1393، صفحه 45-60.
[23] داوود خدادادیان، رضا رادفر و عباس طلوعی، "طراحی مدل ریاضی شبکه زنجیره تأمین سبز چند محصولی صنعت خودرو در شرایط عدم اطمینان"، آینده پژوهی مدیریت، شماره 29، 1397، صفحه 83-100.
[24] طهمورث سهرابی، محسن اعتماد و محمدرضا فتحی، "مدل‌سازی ریاضی شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته سبز با در نظر گرفتن ریسک تأمین: مطالعه موردی"، مدل‌سازی پیشرفته ریاضی، دوره 7، شماره 2، 1396، صفحه 103-122.
[25] جاوید قهرمانی نهر، علی قدرت نما، حمیدرضا ایزد بخش و رضا توکلی مقدم، "طراحی یک شبکه زنجیره تأمین سبز چند هدفه چند محصولی و چند دوره ای با در نظر گرفتن تخفیف در شرایط عدم قطعیت"، پژوهش‌های مهندسی صنایع در سیستم‌های تولید، دوره 6، شماره 13، 1395، صفحه 119-137.
[26] M. Akbari Jokar, M. Abouchenari, and H. Akefi, “Complete Closed-loop Supply Chain Network Design under Uncertainty of Demand and Return Products”, Advances in Industrial Engineering, Vol 50, No. 3, 2016, pp. 355-369.
[27] مریم کولیایی، عادل آذر، محمدرضا امینی و علی رجب زاده قطری، "طراحی مدل ریاضی یکپارچه برای زنجیره تأمین با حلقه بسته"، پژوهش‌های مدیریت در ایران، دوره ۲۰، شماره 1، ۱۳۹۵، صفحه ۱-۳۲.
[28] مجتبی فرخ، عادل آذر و غلامرضا جندقی، "طراحی مدل زنجیره تأمین حلقه بسته با رویکرد برنامه‌ریزی فازی استوار جدید"، پژوهش‌های نوین در تصمیم‌گیری، دوره 1، شماره 3، 1395، صفحه 131-160.
[29] مهدی سلطانی تهرانی، حسینعلی حسن پور و سعید رمضانی، "مدل بهینه‌سازی دو هدفه هزینه و کربن دی اکسید در زنجیره تأمین حلقه بسته"، پژوهش‌های مدیریت در ایران، دوره 19، شماره 1، 1394، صفحه 169-189.
[30] محسن نوتاش، مصطفی زندیه و بهروز دری نوکورانی، "طراحی چند هدفه شبکه زنجیره‌ تأمین با رویکرد الگوریتم ژنتیک"، پژوهش‌های مدیریت در ایران، دوره ۱۸، شماره ۴، ۱۳۹۳، صفحه ۱۸۳-۲۰۳.
[31] رضا توکلی مقدم، بهناز جعفرمزده و صابر ملا علیزاده زواردهی، "طراحی شبکه خرید-تولید-توزیع چندهدفه در زنجیره تأمین سبز با الگوریتم جستجوی گرانشی چندهدفه"، نشریه بین‌المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید، دوره ۲۶، شماره 2، ۱۳۹۴، صفحه ۱۳۹-۱۵۵.
[32] احمد ماکویی، رضا توکلی مقدم و مرتضی قمی اویلی، "طراحی شبکه زنجیره تأمین رو به جلو/ بازگشتی با در نظر گرفتن احتمال از کارافتادگی برای مراکز توزیع و مراکز جمع‌آوری و بازرسی"، نشریه بین‌المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید، دوره 26، شماره 1، 1394، صفحه 69-80.
[33] علیرضا رشیدی کمیجان، محمدرضا لطفی و سید مجتبی تقوی، "ارائه مدل یکپارچه زنجیره تأمین پیشرو-معکوس با توجه به مکان‌یابی تسهیلات و تعیین سیاست‌های حمل و نقل بطور همزمان"، نشریه بین‌المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید، دوره ۲۶، شماره 2، ۱۳۹۴، صفحه ۱۵۷-۱۶۹.
[34] ابوالقاسم یوسفی بابادی و داوود شیشه بری، "بهینه‌سازی استوار طراحی شبکه یکپارچه لجستیک مستقیم و معکوس در شرایط عدم قطعیت"، نشریه مهندسی صنایع، دوره 49، شماره 2، 1394، صفحه 299-313.
[35] حسین زارعیان جهرمی، محمد صابر فلاح نژاد، احمد صادقیه و احمد احمدی یزدی، "مدل بهینه‌سازی چندهدفه استوار در طراحی زنجیره تأمین حلقه بسته پایدار"، نشریه پژوهش‌های مهندسی صنایع در سیستم‌های تولید، دوره 2، شماره 3، 1393، صفحه 93-111.
[36] L. Zhen, L. Huang, and W. Wang, “Green and sustainable closed-loop supply chain network design under uncertainty”, Journal of Cleaner Production, No. 227, 2019, pp. 1195-1209.
[37] M. Yavari, and M. Geraeli, “Heuristic method for robust optimization model for green closed-loop supply chain network design of perishable goods”, Journal of Cleaner Production, No. 226, 2019, pp. 282-305.
[38] R. S. Rad, and N. Nahavandi, “A novel multi-objective optimization model for integrated problem of green closed loop supply chain network design and quantity discount”, Journal of cleaner production, No. 196, 2018, pp. 1549-1565.
[39] A. Cherrafi, J. A. Garza-Reyes, V. Kumar, N. Mishra, A. Ghobadian, and S. Elfezazi, “Lean, green practices and process innovation: A model for green supply chain performance”, International Journal of Production Economics, No. 206, 2018, pp. 79-92.‏
[40] M. Bortolini, F. G. Galizia, C. Mora, L. Botti, and M. Rosano, “Bi-objective design of fresh food supply chain networks with reusable and disposable packaging containers”, Journal of cleaner production, No. 184, 2018, pp. 375-388.
[41] M. Liu, R. Liu, Z. Zhu, C. Chu, and X. Man, “A Bi-objective green closed loop supply chain design problem with uncertain demand”, Sustainability, Vol. 10, No. 4, 2018, pp. 967.
[42] X. Wang, H. K. Chan, R.W. Yee, and I. Diaz-Rainey, “A two-stage fuzzy-AHP model for risk assessment of implementing green initiatives in the fashion supply chain”, International Journal of Production Economics, Vol. 135, No. 2, 2012, pp. 595-606.
[43] A. S. Safaei, A. Roozbeh, and M. M. Paydar, “A robust optimization model for the design of a cardboard closed-loop supply chain”, Journal of cleaner production, No. 166, 2017, pp. 1154-1168.
[44] D. Zhang, F. Zou, S. Li, and L. Zhou, “Green supply chain network design with economies of scale and environmental concerns”, Journal of Advanced Transportation, No. 14, 2017, pp. 1-14.
[45] H. Golpîra, E. Najafi, M. Zandieh, and S. Sadi-Nezhad, “Robust bi-level optimization for green opportunistic supply chain network design problem against uncertainty and environmental risk”, Computers & Industrial Engineering, No. 107, 2017, pp. 301-312.
[46] M. Zohal, and H. Soleimani, “Developing an ant colony approach for green closed-loop supply chain network design: a case study in gold industry”, Journal of Cleaner Production, No. 133, 2016, pp.314-337.
[47] K. Garg, D. Kannan, A. Diabat, and P.C. Jha, “A multi-criteria optimization approach to manage environmental issues in closed loop supply chain network design”, Journal of Cleaner Production, No. 100, 2015, pp. 297-314.
[48] S. M. J. Mirzapour Al-e-hashem, and Y. Rekik, “Multi-product multi-period Inventory Routing Problem with a transshipment option: A green approach”, International Journal of Production Economics, No. 157, 2014, pp. 80-88.
[49] مهدی نصراللهی، "مدل تعیین قیمت وارانتی PRW با تولید کنندگان ریسک گریز"، مطالعات مدیریت صنعتی، دوره 15، شماره 45، 1396، صفحه 75-96.
[50] حمید شاهبندرزاده و محمدحسین کبگانی، "تحلیل کمی ریسک‌های موجود در مدیریت زنجیره تأمین سبز با استفاده از مدل‌سازی ریاضی"، پژوهشنامه بازرگانی، دوره 82، شماره 21، 1396، صفحه 1-32.
Journal of Modeling in Engineering
Volume 20, Issue 68
March 2022
Pages 165-187

Files

History

  • Receive Date: 24 June 2021
  • Revise Date: 18 September 2021
  • Accept Date: 20 September 2021

Share

How to cite

Statistics