بخشی از مقاله
ارائه مدل موجودی زنجیره تامین چند ردهای در محیط لجستیک معکوس با رویکرد تحلیل سیستم پویا
چکیده
هدف تفکر سیستمی، بهبود شناخت ارتباط میان عملکرد هر سازمان با ساختار درونی و سیاستهای عملیاتی آن و نیز سیاستهای عملیاتی محیط سازمان اعم از مشتریان، رقبا و تامین کنندگان است تا از این درک برای طراحـی سیاستهای مؤثر به منظور بهینه سازی ساز و کارهای سازمان استفاده شود. سیستمهای پویا به عنوان بخـش قابـل توجهی از انواع سیستمها همواره نظر تعداد زیـادی از محققـان را بـه خـود جلـب کـردهانـد. مدلسـازی فراینـدهای زنجیرههای تامین با توجه به ماهیت تغییر حالت آن در طول زمان، یکی از این نمونه ها هستند.
در این تحقیق یک مدل موجودی در محیط لجستیک معکوس برای بررسی در نظر گرفته شده است. فـرض شـده است بازگشتیها به طور مستقیم به جریان تقاضا وابسته اند و ساخت مجدد یک محصـول بازگشـتی، یـک محصـول قابل ارائه را نتیجه میدهد. با در نظر گرفتن تولید محصـولات جدیـد در کنـار تولیـد مجـدد محصـولات بازگشـتی، زنجیره تامین چند ردهای توسعه داده شده است و یک مدل موجودی مرور پیوسته بـا هـدف کمینـه کـردن هزینـه های زنجیره تامین برای آن در نظر گرفته شده است.
با توجه به تطابق مدل مورد بررسی با ویژگیهای سیستمهای پویا، مدل برنامه ریزی پویا برای تحلیل ایـن مسـئله استفاده شده و سپس نتایج به دست آمده با نتایج مورد انتظار مقایسه و تجزیه و تحلیل شـده اسـت. نتـایج بدسـت آمده حاکی از آن است که مدل ارائه شده با رویکرد مدلسازی پویا در مقایسه با رویکـرد درخـت تصـمیم گیـری در بررسی مسئله پایه کاراتر است.
کلمات کلیدی: رویکرد سیستمی، سیستم پویا، لجستیک معکوس، زنجیره تامین چنـد رده ای، کنتـرل موجـودی، بازگشـتی های وابسته.
1 مقدمه
برتالنفی1 در سال 1940 نظریه سیستمها را در جهت مخالف تقلیل گرایی تحت عنوان نظریه سیسـتمهـای عـام2 منتشر کرد. نظریه سیستمها بر این مهم تاکید دارد که در عمق تمام مسائل، یک سری اصل و ضابطه موجـود اسـت که بطور افقی تمام نظامهای علمی را قطع می کند و رفتار عمومی سیستمها را کنترل مینماید . یعنی میتـوان بـه یک سری از اصول و ضوابط اولیه دست یافت که تعریف کننده رفتار عمومی سیستمها صرفنظر از نوع آنهاست. ایـن بدان معنا نیست که یک تئوری عمومی بتواند جایگزین تئوریهای خاص نظامهای علمی مختلف گردد، بلکـه فقـط سعی دارد بصورت یک هدایت کننده عمل نماید. کوشش برای دیدن کل ، اصل ادعایی است که روش سیستمهـا در برخورد با مسائل برای خود قائل است. به عبارت دیگر رویکرد سیستمی ، مدعی ارائه روش برای برخورد اصولیتر بـا پیچیدگیهای دنیای کنونی است.
عمومیترین تعریف سیستم عبارتست از ترکیب مرتبی از عناصر فکری و مادی در یک واحد یکپارچه. (1) نظریـه عمومی سیستمها در خصوص کارکردها و قوانین ساختاری معتبر برای سیستمها صرف نظر از عناصر تشکیل دهنده بحث میکند. اساس نظریه سیستمها بر این اصل استوار است که هر سیستم به عنـوان یـک کـل رفتـار متفـاوتی از تمام اجزای خود دارد. نظریه سیستمها در واقع به مطالعه افقی پدیدهها مستقل از ظاهر، نوع، اندازه، و فاصـله مـی-پردازد و در تمام سیستمهای پیچیده نیز این رویکرد را دارد. یک سیستم شامل ورودی، خروجی و زیر سیستمهـای مجزا با ارتباطات متقابل آنهاست. همچنین یک حلقه بازخورد نیز می تواند بخشی از ساختار سیستم باشد . (2 )
سیستمها را می توان به دو دسته ایستا3 و پویا 4 طبقهبندی نمود. طبق تعریـف هـال در سیسـتم ایسـتا، عناصـر و خود سیستم طی زمان در ارتباط با محیط دچار تعییر نمیشوند اما سیستمهای پویا به طور مستمر محیط را تغییـر داده و خود از محیط تاثیر می گیرند .(3) به عبارت دیگر سیستم پویا سیستمی است که حالـت آن در طـول زمـان تغییر کند به عبارتی در این سیستم رویداد وجود دارد .
در مدلسازی سیستم پویا، ابتدا حیطه سیستم و اجزاء آن تعیین میشود سپس مـدل ریاضـی و فـروض آن شـکل مییابند. در نهایت از معادلات ثبت شده برای بدست آوردن خروجی بهره گرفته میشود. تابع انتقـال یـک سیسـتم پویا به عنوان شاخصترین مشخصه آن، روابطی را که پویایی سیستم را مدل میکند را تشریح میکند .(4)
سیستمهای پویا به عنوان رویکردی برای آنالیز و تحلیل و حل مسائل پیچیده شناخته شـدهانـد. ایـن رویکـرد بـر اساس بازخورد اطلاعات و تاخیرات برای درک رفتار پویای سیستم است .(5) سیستمهای پویا بـرای درک و پـیش بینی رفتار بازار، ایجاد ساختار تصمیمگیری، کاهش زمان تاخیرات، بهبود سرویس مشـتری اسـتفاده شـدهاسـت. در مباحث لجستیک و زنجیره تامین نیز به دلیل وجود پیچیدگی و کثرت روابـط علـت و معلـولی، اسـتفاده از رویکـرد سیستم پویا برای بررسی سیستم مفید مینماید. در مدلسازی جریـان موجـودی در یـک زنجیـره تـامین بـه دلیـل وابستگی موجودی انبارهای مختلف در ردههای مختلف زنجیره به یکدیگر و اثر گذاری مقدار انتقـال موجـودی بـین انبارها در هزینههای کل زنجیره، مدلسازی پویا به عنوان روش مدلسازی در کل زنجیره تـامین مـورد اسـتفاده قـرار میگیرد. مدلسازی پویا در موضوعات لجستیک و زنجیره تامین اولین بار توسط فرستر به کار گرفته شدهاست که در بخش بعد به تفصیل در مورد آن صحبت خواهد شد. در ادامه، مقاله را در قالب 5 بخش زیر بررسی میکنیم: در بخش 2 به بررسی تحقیقات انجـام شـده در خصـوص ادبیات موضوع میپردازیم، بخش 3 را به تعریف مسئله اختصاص میدهیم. در بخش 4 به ارائه رویکـرد حـل مسـئله پرداخته و در بخش 5 مزیت استفاده از رویکرد حل مسئله را بیان میکنیم و در نهایـت در بخـش ششـم بـه جمـع بندی پرداخته و پیشنهادات آتی برای توسعه کار را ارائه میدهیم.
2 مرور ادبیات
در این بخش قصد داریم به مطالعه تحقیقات انجام شده در خصوص پویایی زنجیره تامین بپردازیم. پـس از اولـین تحقیقی که فارستر1 در سال 1960 در خصوص پویایی زنجیره تامین انجـام داد (6)، تحقیقـات گسـتردهای در ایـن زمینه انجام شد. وی در تحقیق خود به بررسی توسعه تقاضا در زنجیرههای تـامین سـاده خطـی و واقعـی پرداخـت. مطالعات انجام شده در این بخش را می توان در سه گروه دسـته بنـدی نمـود :(7) تحقیقـات بـا رویکـرد کنترلـی، تحقیقات با رویکرد علوم رفتاری و تحقیقات با رویکرد تجربی. پیشرفت تحقیقات اخیر در بررسی این سه رویکـرد در ذیل بررسی میشود. تمرکز بر رویکرد کنترلی بـرای توسـعه متـدولوژیهـایی در جهـت راه انـدازی اصـول کنترلـی سیستم برای تعدیل پویایی در طی زنجیره تامین است. تکنیکهای کلاسیک کنترلی از این دست به شمار میرونـد .(8) برنز2 و سیوازلیان 3 از نئوری مکانیزم فرمان یار برای مطالعه مسئله کنترل موجودی در یک زنجیره تامین بهـره بردند .(9) پاپل ول4 و بانی5 سیستمهای کنترل تولید کـرده و تئـوری کنترلـی خطـی گسسـته را تحلیـل کـرده و شرایط مناسبی برای ایجاد تعادل در سیستم مهیا ساختند . (10 ) توویل6 سیستمهـای کنترلـی موجـودی و تولیـد سفارش محور (IOBPCS7) را طراحی نموده و سیستمهای تک حلقه ای و چند حلقه ای را بـا اسـتفاده از تئـوری کنترلی خطی و سیستمهای پویا بررسی کرده است .(11) سیمون8 و همکارانش مدل توویـل را بهبـود داده و بـا در نظر گرفتن اطلاعات موجودی در جریان کار، کار توویل را توسعه دادند . (12 )
بعــدها دیزنــی و توویــل پایــایی یــک سیســتم موجــودی در یــک زنجیــره تــامین فروشــنده محــور را بــا رویکــرد APIOBPCS9 و تئوری کنترلی خطی گسسته مورد بررسی قرار دادند .(13) بعد دیجونکییر10 و همکـارانش اثـر شلاق گاوی در زنجیره تامین را مورد بررسی قرار دادند (14)) و . ((15 ) پیرا1 و همکـارانش زنجیـره تـامینی را بـا معادلات متنوع و متفاوت مدلسازی نمودند تا به بررسی رفتار پویای آن بپردازند .(16) اخیرا لین2 زنجیره تـامین را به صورت سیستم گسسته خطی با محدودیتهای لیدتایم و زمان عملیات در نظر گرفته و یک کنترل کننده صـحیح و مناسب برای کاهش اثر شلاق گاوی ارائـه کـرده اسـت(. (17 تحقیقـات ذکـر شـده فـوق همگـی سـعی در ارائـه متدولوژیهایی برای درک مناسبتری از پویایی سیستمهای چند رده ای در زنجیره تامین نمودهاند.
رویکرد دوم توسط ویلدینگ3 تحت عنوان رویکرد علوم رفتاری مطرح شد که مشخصه آن توسعه بازیهای کسـب وکار برای فائق آمدن بر اثر شلاق گاوی است(.(7 تحقیقات بررسی شده در این گروه بـه بررسـی قواعـد بکـار رفتـه توسط مدیران در اجرا پرداخته و بر این نکته که چگونه تصمیمات انسان منجر به عدم قطعیت میشود تمرکز دارد.
موسکیلدو4 و لارسن5 ایجاد آشفتگی پویا در مدل مرور زمانی پیوسـته در یـک زنجیـره توزیـع را مطـرح کردنـد .(18) تامسن6 و همکارانش نیز در تحقیق خود نشان دادند که چگونه یک زنجیره توزیع با پارامترهـای واقعـی مـی تواند رفتار فوق آشفتگی را مدیریت کنند(. (19 لارسن و همکاران رفتار پیچیده سیسـتمهـای توزیـع- تولیـد را در نظر گرفته و تحقیقاتشان به تغییراتی در پارامترهای سیاست سفارش دهی انجامید .(20)
در رویکرد سوم موسوم به رویکرد تجربی تعدادی مدلهای شبیه سازی چند عامله (21) و مدلهای سیستمهای پویا (5)و مدلهای (22) Petri-Net برای مطالعه رفتار پویای زنجیره تامین توسعه یافتند. نتایج تحقیقات انجـام شده با دو رویکرد علوم رفتاری و رویکرد تجربی این نکته را آشکار کردند که زنجیره تامین رفتار پیچیدهای دارد امـا هنوز تئوری برای شناخت آن وجود ندارد و همچنان زنجیره تامین به صورت سیستم خطی بررسی میشود .
در بخش دوم به مرور تحقیقات انجام شده در زنجیره تامین معکوس با رویکـرد اسـتفاده از مدلسـازی پویـا مـی-پردازیم. سانگوا7 و مادای8 تاثیر کنترل اطلاعات در یک سیستم تولید- توزیع را با اسـتفاده از تکنیـکهـای کنترلـی بازخورد اتوماتیک بررسی کردند . (23 ) استرمن9 به مطالعه دو مورد کاوی پرداخت که در آنهـا مـدلهـای سیسـتم پویا در مسائل لجستیک معکوس منعکس شدهاند .(24) در مورد اولی زامودی10 احیای قطعات و بازیافت مـواد را در یک صنعت خودرو در آمریکا بررسی کرده تا پیشنهاداتی برای آینده ایـن صـنعت ارائـه کننـد. در مـورد کـاوی دوم تیلور11 بر مکانیزمهای بازار بازیافت کاغذ متمرکز شد و ناپایایی و ناکارایی جریان قیمتها و ... را مورد بررسـی قـرار داد(. (25 جورجیادیس12 و ولاکوس13 سیستمهای پویا را برای تخمین موجودی و جریان آن در زنجیره تامین در حالی در نظر گرفتند که ساختاری برای تخمین ظرفیت پروسهسازی مجدد سالانه مهیا شده است(. (26
تا کنون مطالعات بررسی شده در خصوص زنجیره تامین ساده و تک مرحلهای بوده اسـت و تحقیقـات انـدکی بـه بحث مدیریت موجودی در زنجیره تامین پرداخته است. در این مقاله سعی داریم به تعریف مسئله مدیریت موجودی در یک زنجیره تامین چند ردهای با رویکرد مدلسازی سیستم پویا بپـردازیم. در نظـر گـرفتن چنـد رده در زنجیـره تامین، مدلسازی را به واقعیت نزدیک میکند اما به دلیل اضافه کردن اجزای جدید و روابط بین اجزای اضـافه شـده به مسئله، به پیچیدگی مسئله میافزاید. با توجه به افزایش پیچیدگی مسئله و گسـتردگی ابعـاد و وابسـتگی روابـط متقابل ردههای زنجیره تامین، مدلسازی مسئله به کمک رویکرد مدلسازی سیستم پویا با توجه خاص به تابع انتقـال میتواند راه حل این مسئله باشد.
3 تعریف مسئله
سیستم موجودی دو ردهای را در نظر بگیرید که شامل یک تولیدکننده و یـک خـردهفـروش اسـت. خـردهفـروش پاسخگوی تقاضاهای مشتریان از محل اقلام قابل ارائه است. اقلام معیوب اما قابل بازیافت و واحدهای اسـتفاده شـده محصول به انبار اقلام بازگشتی محصول پس از پایان دوره مصرف آنها بازگردانده میشوند.
در این سیستم موجودی فرض شده است که هر محصول استفاده شده و بازگشـت شـده پـس از سـاخت مجـدد تبدیل به یک محصول قابل ارائه میشوند. مثال این مورد، دستگاه کپـی و دوربـین عکاسـی هسـتند. در ابتـدا دوره مورد بررسی، اقلام استفاده شده توسط مشتریان به انبار اقلام بازگشتی خردهفروش برای احیا انتقال داده میشـوند. سپس به انبار بازگشتی سازنده ارسال میشوند تا ساخت مجدد شوند. این ارسـال بـه انـدازه L2 طـول مـیکشـد و توسط طرف سوم لجستیکی انجام میشود. از آنجاییکه نرخ بازگشت معمولا کمتر از نرخ تقاضا است، ممکـن اسـت برای تولیدکننده پاسخدهی به کل تقاضا با استفاده از ساخت مجدد اقلام بازگشتی میسر نباشد، پس سازنده نـاگزیر از تولید اقلام جدید است.
فرایند تولید در هر پریود با توجه به محدودیت زمانی تولید و مقدار مورد نیاز در نظر گرفته میشـود. بنـابراین در هر رده سازنده و خرده فروش دو نوع موجودی دارند که آنها را در دو انبار مجزا در هر رده دستهبندی می کنند. این دو نوع عبارتند از موجودی قابل ارائه از محل واحدهای تازه تولید شده یا بازیـابی شـده و موجـودی قابـل بازیافـت. فرض میشود کیفیت محصولات بازیابی شده به خوبی محصولات جدید هستند. همینطور فرض میشود کـه زمـان ساخت مجدد اقلام معیوب و بازگشتی کوتاهتر از زمان تولید محصولات جدید در فرایند ساخت اسـت. مسـئله بـرای محصولات با دوره عمر کوتاه در نظر گرفته شدهاست و بنابراین طول دوره زنجیره تامین برابر با دوره عمـر محصـول فرض شدهاست. سیستم موجودی در شکل 1 به تصویر کشیده شدهاست.
هزینه نصب و راه اندازی، هزینه کمبود و هزینه نگهداری برای هر دو نوع موجودی در مدل توسعه یافتـه در نظـر گرفته شدهاست. هدف تعیین مقادیر متغیرهای سیاست موجودی در هر دو رده زنجیره به نحـوی اسـت کـه هزینـه کلی سیستم کاهش یابد. از این پس، انبار قابل ارائه خردهفروش، انبار قابل ارائه سازنده، انبار قابل بازیـابی سـازنده و انبار قابل بازیابی خردهفروش به ترتیب انبار 1، 2، 3 و 4 شناخته میشوند.
اگر مدیریت موجودی در زنجیره تامین را سیستم تحت بررسی در نظر بگیریم لازم است اجـزا و روابـط و محـیط سیستم را به خوبی مطالعه نماییم. همانطور که در جدول شماره 1 برمی آیـد اجـزای سیسـتم مـوردنظر، انبارهـای زنجیره تامین هستند که از طریق ایجاد درخواسـت تقاضـا بـا هـم در ارتباطنـد. ورودی و خروجـی سیسـتم شـامل موجودیهای بازگشتی وارد شده به سیستم و موجودی اقلام قابل ارائه خارج شده از سیستم اند.
پس از معرفی اطلاعات کلی در خصوص سیستم لازم است به شناخت اجزا و رفتار آن بپـردازیم. بـه منظـور درک بهتر از رفتار هر جزء اطلاعات رفتاری هر یک را در قالب جدول زیر تشریح کردهایم. اجزا به ترتیـب جریـان کـالا در جدول شماره
