بخشی از مقاله
چکیده
جهان امروز با مسائلی چون گرم شدن زمین، انواع آلودگیها، افزایش مقدار گازهاي گلخانهاي و ... مواجه است که این مسائل منجر به بکارگیري زنجیره تامین سبز در سازمانها و مراکز تولیدي شده است. در این مقاله مدل برنامهریزي خطی عدد صحیح مختلط ارائه شده که با توجه به روند افزایشی آلایندههاي تولیدي، نقش بهروزرسانی ماشینآلات تولیدي را به منظور کاهش میزان انتشار آلایندگی در زنجیره مورد بررسی قرار میدهد.
از آنجایی که بهروزرسانی ماشینآلات فعالیتی هزینهبر براي زنجیره میباشد و عدم بهروزرسانی در هر دوره موجب بیشتر شدن انتشار آلایندهها به ازاي تولید هر واحد محصول در دوره بعد میگردد، لذا این امکان به مدل داده شده که با توجه به تابع هدف مساله تصمیمگیري شود که در چه دورههایی باید این بهروزرسانی انجام گیرد تا هزینهها حداقل شود. در پایان تحلیلهایی در رابطه با تاثیرگذاري این بهروزرسانیها روي هزینههاي زنجیره و میزان انتشار آلایندگیها صورت خواهد گرفت.
.1 مقدمه
جهانی شدن اقتصاد و توسعه فناوري اطلاعات باعث گردیده بازار عرضه محور به بازار تقاضا محور تغییر یابد و سازمانها براي حفظ و بقاي خود به اهمیت ارضاي نیاز مشتریان پی ببرند. بر این اساس مدیریت زنجیره تامین اهمیت پیدا کرد زیرا ارضاي نیازها و علایق مشتریان فقط توسط آخرین موجودیت چسبیده به مشتري یعنی محصول نهایی نیست بلکه، توسط سایر تامینکنندگان بالا دست نیز صورت میگیرد.
در دیدگاه مرسوم، مدیریت زنجیره تامین شامل هدایت تمام اعضاي زنجیره تامین به صورت یکپارچه و هماهنگ با هدف بهبود عملکرد جهت ارتقا بهرهوري و سود بیشتر بود و مدیران زنجیره تامین به دنبال تحویل سریعتر کالا و خدمات، کاهش هزینه و افزایش کیفیت بودند اما بهبود عملکرد زیست محیطی زنجیره تامین و اهمیت هزینههاي اجتماعی و تخریب محیطزیست لحاظ نمیگردید.
با فشار مقررات دولتی براي اخذ استانداردهاي زیست محیطی از یک طرف و از طرفی دیگر رشد فزاینده مشتریان براي عرضه محصولات سبز - بدون اثر مخرب بر محیطزیست - مفهوم زنجیره تامین سبزa و مدیریت آن را پدیدار ساخت. امروزه مدیران زنجیره تامین سبز در شرکتهاي پیشرو از طریق ایجاد مطلوبیت و رضایتمندي از منظر زیستمحیطی در سراسر زنجیره تامین میکوشند تا از لجستیک سبز و بهبود عملکرد زیستمحیطی خود در کل زنجیره تامین به عنوان یک سلاح استراتژیک جهت کسب مزیت رقابتی پایدار سود ببرند .[1]
با شروع انقلاب صنعتی در قرن نوزدهم میلادي نیاز بشر به استفاده از سوختهاي فسیلی نظیر زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی افزایش یافت .[2] با گسترش شبکههاي جهانی زنجیره تامین و توزیع مواد و افزایش طول مسیرهاي حملونقل به منظور جابهجایی مواد و کالاها، نیاز به استفاده از روشهاي مختلف حملونقل به صورت روز افزونی در حال گسترش است[3]، بر این اساس انتشار گازهاي گلخانهاي و آلایندهها روند صعودي و شتابانی را یافت.
بنابراین، با افزایش گازهاي گلخانهاي و وقوع پدیده گلخانهاي در جو مساله تغییر آب و هوا مطرح گردید. پدیده گلخانهاي در اثر افزایش غلظت گازهاي گلخانهاي در جو و در نتیجه بر هم خوردن تعادل انرژي بین زمین و هوا رخ می-دهد. یکی از اثرات پدیده گلخانهاي، افزایش میانگین دماي کره زمین است. در سال 1992 براي مقابله با پدیده گلخانهاي و گرمایش جهانی، کنفرانس تغییر آب و هوا تشکیل گردید و در سال 1997 پروتکل کیوتوb به تصویب رسید .[2]
بر اساس این پیمان کشورهاي صنعتی متعهد شدند که ظرف ده سال آینده میزان انتشار گازهاي گلخانهايc خود را نظیر CO2، N2O، CH4 ، SF6، HFCs، %5 PFCs کاهش دهند و به کشورهاي در حال توسعه کمکهاي مالی براي افزایش ضریب نفوذ استفاده از انرژيهاي تجدیدپذیر نظیر انرژي خورشیدي و بادي اعطا نمایند .[4] در پروتکل کیوتو به منظور اجراي تعهدات توسط کشورهاي متعهد و صنعتی، سیاستها و ابزار ملی و منطقهاي در نظر گرفته شده است.
علاوه بر این سیاستها و ابزار ملی، سه ساز و کار مبتنی بر بازار به عنوان ساز و کارهاي انعطاف پذیر نیز در نظر گرفته شده که شامل تجارت بینالمللی نشرd، مکانیزم اجراي - همکاري - مشتركe، مکانیزم ساز و کار توسعه پاكfمیباشند .[2] ساختار قوانین دولتی براي کاهش انتشار گازهاي گلخانهاي در حال حاضر در حال توسعه و در بعضی کشورها در جهان در حال اجرا می-باشد.
در پی این، سازمانها با واقعیت جدیدي روبهرو هستند، و نیاز دارند مکانیزمها و انتخابهاي موجود خود را به گونهاي لحاظ کنند که مطابق با قوانین ارائه شده باشد. به طور ایدهآل شرکتها میتوانند انتشار خود را با انجام فعالیتهاي سبز مانند، اجراي اندازهگیري کارایی انرژي، گسترش سیستمهاي به دام انداختن و نگهداشتن کربن - مثل نصب فیلتر - ، ویا سرمایهگذاري روي تکنولوژيهایی که موجب کاهش انتشار میشوند، کاهش دهند .[5] در این مقاله مدل زنجیره تامین سبز در محیط تجارت انتشار ارائه شده که میتوان رد پاي انتشار کربن در حملونقل، نگهداري و موجودي کالا و همچنین در بخش تولید مشاهده کرد.
همچنین از آنجایی که ماشینآلات در هر دوره زمانی نیاز به بهروزرسانی و تعمیر دارند و این بهروزرسانی روي میزان آلایندههاي تولیدي تاثیرگذار میباشد لذا امکان بهروزرسانی و تعمیر ماشینآلات در مدل لحاظ شده است. ادامهي مقاله بدین ترتیب سازماندهی شده است: در بخش 2 به پیشینه تحقیق و فاکتورهاي مختلفی که به منظور سازگار ساختن زنجیره با عوامل زیست محیطی در طراحی زنجیره تامین سبز در مقالات مختلف در نظر گرفته شده است بیان میشود. بخش 3 به تعریف و مدلسازي مساله میپردازد. در بخش 4 مدل براي یک مثال عددي حل شده و تحلیل میگردد. در بخش 5 به نتیجهگیري و بیان پیشنهادها پرداخته میشود.
.2 پیشینه تحقیق
در این قسمت به مرور مقالاتی پرداخته شده که با هدف کاهش اثرات زیستمحیطی، اقدام به حداقل کردن کل هزینههاي زنجیره تامین نمودهاند. هزینههاي زیستمحیطی در برخی مقالات به صورت تابع هدف جداگانه و در برخی دیگر، زنجیره تامین به صورت تک هدفه مدل شده است. مقالات از منظر طرحهاي کاهش انتشار - کربن - به سه دسته تقسمبندي میشوند. دسته اول مقالاتی هستند که در فضاي تجارت انتشار به مدلسازي مساله خود پرداختهاند. در تابع هدف این دسته، تفاوت کل میزان کربن تولیدي با میزان مجاز انتشار به عنوان هزینه یا سود ناشی از خرید و فروش کربن، گنجانده میشود.
مقادیر سقف مجاز انتشار و قیمت کربن به عنوان مفروضات مساله در نظر گرفته میشود . این دسته اکثریت مقالات مرور ادبیات را تشکیل میدهند. ابتدا به معرفی تعدادي از مقالاتی که در این دسته جاي میگیرند پرداخته میشود.Ramudhin و همکارانش [6] مدل برنامهریزي خطی عدد صحیح مختلط در فضاي تجارت انتشار براي انتخاب مکان بهینه انبارها و نوع حملونقل در زنجیره تامین پایدار ارائه دادند. در این مقاله به منظور سنجش کل میزان انتشاري که در نتیجه کل فرآیندهاي تولید و حملونقل ایجاد میگردد، کلیه گازهاي گلخانهاي ایجاد شده در زنجیره به کمک معیار معادل کربن به مقدار کربن معادلشان تبدیل شدهاند.
مدل، CO2 تولید شده در زنجیره را ارزیابی کرده، و میزان مجاز کربن تولید شده را براي پیکرهبنديهاي مختلف زنجیره تعیین میکند. Ramudhin و همکارانش در سال [7] 2011 مقالهاي ارائه دادند که گسترش کارهاي قبلی .بوددر این مقاله مجدداً یک مدل با دو هدف اقتصادي و زیست محیطی درنظر گرفته شده است. به منظور انطباق با مقررات مربوط به طرح تجارت انتشار دو رویه داخلی و خارجی معرفی گردیده است. رویه داخلی به امکان تغییر در فناوري یا راهبردهاي مربوط به زنجیره تامین اشاره دارد. رویه خارجی نیز همان مکانیزم خرید و فروش سهام کربن - تجارت انتشار - است .
Ramudhin و همکارانش در سال[8] 2012 حالت معکوس زنجیره تامین را در کنار زنجیره مستقیم در نظر گرفتند. این مدل نیز در فضاي تجارت انتشار در نظر گرفته شده، اما محدودیت میزان کربن به محدودیتها اضافه شده است. با استفاده از روش ارزیابی چرخه عمر - LCAg - ، کربنی که در زنجیره ایجاد میشود را لحاظ کردند. LCA روشی است که کربن ایجاد شده براي تولید یک محصول را در مراحل مختلف - تولید، انبارداري، حملونقل... - مورد بررسی قرارداده و با هدف کاهش میزان آلایندگی به دنبال ایجاد زنجیره تامین پایدار میگردد. و در نهایت تحلیل بر روي قیمت کربن به عنوان یک فاکتور تاثیرگذار بر پیکرهبندي زنجیره ارائه گردیده است.
Kannan و همکارانش [9] مدل خطی مختلط را ارائه دادند که و تنها حالت معکوس زنجیره تامین را در محیط تجارت مورد بررسی قرار میداد. در این مقاله رد پاي کربن را در میتوان در حملونقل و مراکز جمعآوري کالاهاي برگشتی مشاهده نمود. در واقع آلودگی تولید شده از حملونقل بر اساس هر واحد کالاي برگشتی که حمل میشود، مورد سنجش قرار میگیرد و آلودگی ناشی از مراکز جمعآوري بر اساس CO2 معادلی که به ازاي باز شدن هر مرکز منتشر میشود محاسبه میگردد. [10] Bojarski به اندازهگیري و ارزیابی اثر زیستمحیطی در زنجیره تامین به کمک متدولوژي IMPACT2002+ پرداخته است.
از آنجایی که این مقاله در محیط تجارت نشر فعالیت میکند، مقادیر مختلفی براي کربن و سقف مجاز انتشار در دورههاي مختلف در نظر گرفته شده است. هدف بیشینه کردن ارزش فعلیh در زنجیره در عین کمینه کردن دسته آسیبها i و فاکتور اثر کل j است . Diabet و همکارانش [11] مبحث تامین سبز را در زنجیره ترکیبی - مستقیم و معکوس - خود وارد کردهاند. در مبحث تامین سبز آلایندگی مواد اولیهاي که در تولید مورد استفاده قرار میگیرند نیز مورد سنجش قرار می-گیرد.
لذا در این مقاله این آلایندگی بر اساس میزان انتشار کربن ناشی از فرآیند تامین مواد خام که میتواند براي هر تامینکننده مقدار متفاوتی باشد و دیگري، میزان انتشار کربن ناشی از حملونقل مواد اولیه و انتقال آنها به سایت تولیدي مورد محاسبه قرار میگیرد . با توجه به این که بنگاهها در محیط تجارت انتشار فعالیت میکنند، تحلیلی بر روي اثر قیمتهاي مختلف کربن بر هزینهها و پیکرهبندي زنجیره تامین صورت گرفته است.
دسته دوم مقالاتی هستند که زنجیره تامین مساله خود را در فضاي مالیات بر کربن مدل نمودهاند به این صورت که هزینه ناشی از خرید مجوزهاي کربن را علاوه بر سایر هزینه-هاي زنجیره، در تابع هدف لحاظ نمودهاند. البته تعدادي از مقالات در کنار مدلسازي در فضاي مالیات بر کربن، طرحهاي دیگري را به منظور کاهش انتشار کربن در زنجیره براي مدلسازي مساله خود به کار گرفتهاند و به مقایسه طرحهاي مختلف بر روي ساختار شبکه زنجیره تامین پرداختهاند .
اینک تعدادي از این دسته مقالات معرفی شده است. Fahimnia و همکاران [12] ابتدا یک مدل غیر خطی به منظورکاهش هزینههاي زنجیره در محیط مالیات بر کربن ارائه دادند. میزان آلایندگی انتشار یافته براي حملونقل با توجه به سوخت مصرفی که خود به صورت تابعی از سطح ناهمواري جادهها و سرعت وسیله نقلیه میباشد، محاسبه میشود. سپس به وسیله تابع قطعهاي و تقریب خط مماس مدل خطی شده و تحلیلهایی به ازاي قیمتهاي مختلف کربن انجام شده است. Jin و همکارانش [13] در سال 2014 زنجیره تامین سه سطحی شامل منبع، مراکز توزیع و خردهفروش در نظر گرفتند.
هدف در این مقاله تحلیل سیاستهاي مختلف کربن بر روي زنجیره است. سه سیاست کربن بررسی شد: مالیات بر انتشار کربن، محدودیت انتشار وتجارت نشر . ابتدا مدلی پایهاي بدون در نظر گرفتن انتشار کربن در نظر گرفته شد، سپس تفاوت سیاستهاي مختلف با مدل پایه بررسی شد. سپس براي مقایسه این سیاستها و تحلیل پارامترهاي مختلف مطالعه موردي صورت گرفته است. Martí و همکارانش [14] در سال 2015 انتشار ناشی از فرآیندهاي مختلف زنجیره که بر روي طراحی ساختار زنجیره تاتیرگذار بود، در مدل خود در نظر گرفتهاند. بر این اساس انتشار ناشی از نگهداري کالا، مواد خام، تولید و حملونقل در مدل لحاظ شده است.
علاوه بر مدل-سازي مساله در فضاي مالیات بر کربن، بر اساس دو سیاست SCCFCk و MCFCl نیز مدلسازي شده است.. در سیاست SCCFC میزان کربن انتشار یافته - از ابتداي تولید محصول تا رسیدن به دست مشتري - براي هر واحد محصول محاسبه شده و سقفی براي حداکثر انتشار به ازاي مجموع انتشار حاصل از کل کالاهاي فروخته شده در تمام مراکز فروش در نظر گرفته میشود. سیاست MCFC مطابق سیاست قبل است اما در سیاست MCFC این سقف انتشار براي هر مرکز فروش به صورت جدا لحاظ میشود . سپس به مقایسه این سه سیاست بر روي ساختار شبکه پرداخته شده است.
اینک دسته سوم مقالات را در زیر معرفی میکنیم. در این دسته از مقالات هیچ یک از طرحهاي مالیات بر کربن و تجارت انتشار در مدل لحاظ نشده و با مفروضات دیگري سعی در کاهش میزان آلایندگی در مدل خود داشتهاند. Mallidis و همکارانش [15] یک مدل دو هدفه را براي زنجیره تامین خود در نظر گرفتند. هدف اول بر اساس کمینه کردن کل هزینههاي موجود در زنجیره و هدف دوم بر اساس کمینه کردن کل آلودگیهاي منتشر شده در زنجیره است. عوامل مخرب زیستمحیطی در این مقاله کربن و ذرات گردوغبار در نظر گرفته شده است.
لذا کل آلودگی منتشر شده در زنجیره در نتیجه دو عامل حملونقل و انتشار آلایندههاي کربن و ذرات گردوغبار ایجاد شده است. لازم به ذکر است هدف تنها، کمینه کردن سطح انتشار آلودگی بوده و طرح خاصی براي کاهش انتشار در نظر گرفته نشده است. در این مدل امکان انتخاب انبارها و روش حملونقل هم به صورت اختصاصیm و هم به صورت مشتركn در نظر گرفته شده است.
Li و همکارانش [16] مدل برنامهریزي عدد صحیح مختلط دو هدفه ارائه دادند، که هدف اول ماکزیمم کردن سود و هدف دوم مینیمم کردن میزان انتشار براي به دست آوردن مکان بهینه انبار و انتخاب نوع وسیله حملونقل میباشد. معیار بهینگی بر اساس هزینههاي حملونقل و CO2 انتشار یافته است. کربن انتشار یافته مرتبط با تولید و حملونقل میباشد. کربن دي اکسید طی فرآیند تولید محصول و حملونقل و انرژیی که طی این فرآیندها مصرف میشود ایجاد میشود.
در این مقاله نحوه بهبود تکنولوژي تولید در هر کارخانه براي کاهش انتشار کربن در نظر گرفته نشده است. فرض بر این است که کربن انتشار یافته براي تولید در هر سایت تولیدي مقدار ثابتی است، اما این مقدار میتواند براي هر سایت تولیدي متفاوت باشد . همچنین فرض شده است که کربن انتشار یافته براي حملونقل تابعی از هزینههاي حملونقل و کربن انتشار یافته براي تولید تابعی از هزینههاي تولید در هر سایت تولیدي است. در تحلیل این مدل نشان داده شد که قیمت سوخت روي مکان انبارها و و انتخاب حملونقل تاثیرگذار است.
Paksoy و همکارانش [17] مدلی براي تصمیمگیري انتخاب جریان مواد خام در زنجیره تامین حلقه بسته و چند محصولی ارائه دادند، تا تقاضاي مشتریان با هدف حداقل کردن هزینههاي حملونقل، خرید و مقدار انتشار، و حداکثر کردن مقدار محصولات بازگشتی برآورده شود. در تابع هدف این مساله براي ملاحظه جنبههاي زیست محیطی زنجیره علاوه بر کربن انتشار یافته در سطوح مختلف براي حملونقل در زنجیره مستقیم و معکوس، بیشتر بودن محصولات بازگشتی نیز به عنوان یک معیار مثبت لحاظ شده است .
سود حاصل از محصولات بازگشتی و وارد کردن دوباره آنها در زنجیره، به عنوان یک عامل مشوق براي انتخاب و استفاده مجدد از محصولات قابل برگشت میباشد . نرخ انتشار CO2 براي تمام فعالیتهاي حملونقل در دسترس است. J.B. Sheu و همکارانش [18] مدلی براي بهینهسازي زنجیره با یکپارچه در نظرگرفتن عملیات لجستیکی با مدیریت زنجیره سبز ارائه دادند. در متدولوژي ارائه شده، مدل برنامهریزي خطی چند هدفه فرمولبندي شده، به طور همزمان هزینههاي لجستیک مستقیم و معکوس را بهینه می-کند.
در این مقاله فاکتورهایی مانند: نرخ محصولات بازگشتی و کمک هزینههاي سازمانهاي دولتی براي لجستیک معکوس در فرمولبندي مدل لحاظ شده است در مطالعه موردي صورت گرفته، نشان داده شده استفاده از مدل ارائه شده، موجب بالا رفتن 21/1 درصدي سود شبکه نسبت به حالت فعلی شبکه می-شود. Diabet و همکارانش [19] در مقاله براي مدل خود مکانیزم خاصی از جمله طرح تجارت انتشار یا مالیات بر کربن را در نظر نگرفتند و تنها یک محدودیت در مدل براي کل انتشار لحاظ کردند.
از آنجایی که نگهداري کالا در انبار نیازمند شرایط خاصی از جمله دما، رطوبت، تهویه و ...است، و ایجاد هر یک از این شرایط با مصرف سوختهاي فسیلی و به دنبال آن تولید گاز گلخانهاي همراه است. لذا ردپاي کربن و دیگر آلایندهها را حتی در ذخیره سازي کالاها در انبار میتوان مشاهده نمود. بر این اساس در مسئله علاوه بر انتشار کربنی که در نتیجه تولید و حملونقل در زنجیرههاي تامین به وجود میآید، براي ذخیره کالاها در انبار نیز سهمی از انتشار را در نظر گرفتهاند. Paksoy و همکارانش [20] در سال 2014 مقاله دیگري ارائه شد که شاملیک تابع میباشد.
