بخشی از مقاله
چکیده
در دنیای کنونی، بحث بازیافت و استفاده مجدد محصولات مصرفی اهمیت خاصی یافته است. ازآنجاکه زنجیره تأمین حلقه بسته نهتنها جریان روبهجلو را در برمیگیرد، بلکه شامل جریان معکوس نیز میشود؛ لذا، شرکتهایی در ارتباط با زنجیره تأمین حلقه بسته خود موفق هستند که بین زنجیره معکوس و زنجیره روبهجلو هماهنگی و یکپارچگی به وجود آورند .
در این تحقیق یک چارچوب برای زنجیره تأمین حلقه بسته باتری خودرو ارائه شد که شامل دو تابع هدف سود و حداکثر پوشش جمعآوری باتری فرسوده است. با توجه به اهمیت مسائل محیط زیستی تابع هدف سومی نیز در نظر گرفته شد که میزان انتشار گاز کربن دیاکسید را با توجه به نوع وسیله نقلیه مورداستفاده محاسبه میکند. با ارائه یک مثال عددی کارایی مدل موردبررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با توجه به اهمیت توابع هدف، تصمیمگیرندگان تصمیمات مختلفی اتخاذ میکنند.
-1 مقدمه
منابع طبیعی، ازجمله مواد، آب، انرژی و زمینهای حاصلخیز پایه و اساس زندگی ما روی زمین هستند. بااینحال، مصرف در حال رشد بشریت از این منابع باعث آسیب شدید به محیطزیست میشود، ازجمله تغییرات استفاده از زمین و تولید زبالههای سمی و تولید گازهای گلخانهای . بهمنظور ادامه زندگی در این سیاره، زندگی ما باید پایدارتر شود، بهطوریکه ما قادر به محافظت از پایگاه منابع طبیعی و اکوسیستم شکننده باشیم. مسئولیت اقتصادی و زیستمحیطی هر دو را میتوان با بازیافت یا پردازش و استفاده مجدد از محصولات استفادهشده بیان داشت.
در این زمینه، مدیریت زنجیره تأمین حلقه بسته یک روش برای طراحی یا طراحی مجدد زنجیره تأمین که شامل بازیافت فلزات و پلاستیک، تعمیر و استفاده مجدد از قطعات و اجزای سازنده برای تولید دستگاههای جدید و بازسازی یا نوسازی کل محصولات دور انداخته برای استفاده بهعنوان دستگاههای دستدوم است. کنترل جریان اقلام در زنجیره تأمین حلقه بسته با توجه به فضای عدم قطعیت، اهمیت زیادی داشته و نیازمند برنامهریزی کارا و مؤثری است.
تابع هدف بیشتر مدلهای ارائهشده، بر هزینه معطوف است. محمودی [1]، در مقاله خود یک مدل برنامهریزی عدد صحیح آمیخته لجستیک معکوس را در حالت چند سطحی ارائه کرد که هدف آن، کاهش هزینه جریان میان اعضای دمونتاژ، بازیافت، بازسازی و مراکز توزیع بود . مدلهای زنجیره تأمین حلقه بسته در فضای عدم قطعیت قرار دارد، بنابراین، این عدم قطعیت در بیشتر مقالات مبتنی بر سناریو یا فازی در نظر گرفتهشده است.
دمیرل [ 2]، مدل چند سطحی، چند محصولی زنجیره تأمین حلقه بسته را در حالتی که سناریوهای مختلفی مرتبط با میزان برگشتی با مقادیر کم، متوسط و زیاد است، ارائه داد تا تصمیمگیرنده بتواند بهترین تصمیم را اتخاذ نماید. مدل امین [3]، مشتمل بر عناصر مشتری، تأمینکننده، پیمانکاران بازسازی و مراکز نوسازی است. در اینمدلِ سه مرحلهای، عوامل ارزیابی، ساختاربندی، انتخاب و تخصیص سفارش در نظر گرفتهشده است.
در گام نخست، مراکز تأمینکنندگان و پیمانکاران بازسازی و نوسازی بر پایه مدل توسعه عملکردهای کیفیت انتخابشده و این مدل نیازمندیهای مشتری، قطعات و فرآیند را در برمیگیرد. علاوه بر آن، از تئوری فازی برای غلبه بر عدم اطمینان جهت تصمیمگیری استفادهشده است. در گام دوم ساختاربندی، مدل توسط برنامهریزی غیرخطی عدد صحیح فرموله شده و درنهایت، در سومین گام، به تأمینکنندگان و پیمانکاران سفارش تخصیص داده میشود و در پایان، مدل برنامهریزی آمیخته چندهدفه ارائه شده است. نوآوری مدل در انتخاب و تقاضای احتمالی و تصمیمگیری در شرایط عدم اطمینان است.
اشفاری [4]، مدل برنامهریزی خطی آمیخته احتمالی در راستای تعیین موقعیت و تعداد تسهیلات و مراکز سرویسدهی در شرایط عدم قطعیت را ارائه داد که هدفش به حداقل رساندن هزینههای احداث، حملونقل، هزینههای مدیریت موجودی همراه با کسب رضایت مشتری است. این مدل، برای خدمات پس از فروش و در حالت چندهدفه، چند دورهای ارائه شده است و با روش الگوریتم ژنتیک حل میشود.
گیری[5]، مدلی ارائه داد که در آن، اعضای حلقه بسته مشتمل بر تأمینکننده مواد خام، سازنده، خردهفروش و جمعآوریکننده محصولاند. تقاضای خردهفروش توسط سازنده و بازسازیکننده تأمین میشود و فرآیند مونتاژ به صورتی است که امکان تولید در سطوح مختلف کیفیت وجود دارد و مرکز جمعآوریکننده بر اساس سطوح مختلف کیفیت به جمعآوری میپردازد. همچنین، دو مدل ریاضی بهکاررفته در این روش عبارتاند از مدل تک دورهای و مدل چند دورهای شامل سازنده و بازسازیکننده. مدلهای چندهدفه ارائهشده تنها به در نظر گرفتن یک سری تأثیرات زیستمحیطی - همانند تصاعد گازهای گلخانهای - معطوف شدهاند.
داس[6]، مدل زنجیره تأمین حلقه بسته خود را با توجه به برنامهریزی و عوامل محیطی ارائه داد. این مدل شامل مونتاژ، دمونتاژ، بازسازی، نوسازی، تعمیر، استفاده مجدد، مسیرهای حملونقل و توزیع با در نظر گرفتن حداقل سازی مصرف انرژی و تصاعد گاز دیاکسید کربن است. در این مدل، طرحهای تشویقی برای جمعآوری از مشتریان و احیا در نظر گرفتهشده و در ارتباط با تأمینکنندگان شخص ثالث نیز سرویسدهی برای خدمات نوسازی، احیا و تعمیر بررسی شده است.
وانگ[7] ، مدل دو هدفه مربوط به زنجیره تأمین سبز را ارائه داد که در آن بر توازن میان دو تابع هدف هزینه و تأثیر محیطی تأکید شده و از تکنیک پارتو برای حل مدل آن استفادهشده است. در انتهای مقاله پیشنهاد شده است که در ارتباط با عدم قطعیت تقاضا و نحوه حملونقل، مدل گسترش داده شود. در بعضی موارد، مدلهای چندهدفه ارائهشده، به جنبههای دیگری پرداختهاند؛ برای مثال، یانگ[8] ، مدل دو هدفه در حالت عدم قطعیت تقاضا مشتری و هزینههای حملونقل را ارائه داد که بر اساس سیاست ریسک خنثی و ریسک گریزی دو تابع هدف فازی ارائهشده و در آن از دادههای واقعی برای حل مدل استفادهشده است.
مدل چندهدفه فازی میرآخورلی[9]، نیز شامل حداقل سازی هزینه و زمان تحویل است و از الگوریتم ژنتیک برای حل مدل استفادهشده است. باتری پس از پایان عمر مفیدش، به زباله خطرناکی تبدیل میشود که سرب و اسید در محیطزیست میپراکند. بهطورمعمول، اجزای سربی حدود 70 درصد، الکترولیت حدود 20 درصد و پلاستیک حدود 10 درصد وزن یک باتری را تشکیل داده و همگی با روشهای سادهای قابل بازیافتند.
همچنین، به دلیل ارزش بالای سرب و ارزانی نسبی بازیافت آن از زبالههای باتری، کارخانههای بازیافت باتری در سراسر جهان فعال بوده و برای جلوگیری از خطر پراکندگی آلودگی باید شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته برای آن طراحی شود . هماکنون، بازیافت باتریهای سرب اسید در ایران عموماً در کارخانه فجر باتریسازی نیرو متمرکزشده که تأسیسات اختصاصی برای بازیافت دارد و در کنار آن، کارخانه سرب زنجان و بازیافت کنندگان سنتی نیز در ابعاد محدودی به این کار اشتغال دارند.
آمار واردات و صادرات باتریهای نو و مستعمل و نیز آمار موجودی باتری در کشور و پیشبینی رشد در صنعت مذکور نشان میدهد ظرفیتهای فعلی به مرز اشباع رسیده و در آینده قابل پیشبینی با بحران زبالههای باتری مواجه خواهیم بود. با توجه به انگیزههای قوی مالی نهفته در تجارت و بازیافت باتریهای مستعمل و عدم وجود ضوابط و سازماندهی مناسب برای کنترل چرخه تولید و بازیافت باتری سرب اسید به روش سالم، تصمیم بر آن شد که این موضوع موردتحقیق قرار گیرد.
در این تحقیق یک چارچوب برای زنجیره تأمین حلقه بسته باتری خودرو ارائه شد که شامل دو تابع هدف سود و پوشش جمعآوری باتری فرسوده است. با توجه به اهمیت مسائل محیط زیستی تابع هدف سومی نیز به مدل اضافه شد که میزان انتشار گاز کربن دیاکسید را محاسبه میکند. با ارائه یک مثال عددی کارایی مدل موردبررسی قرار گرفت. ادامه مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است : بخش 2، مسئله و مدل ریاضی توسعه دادهشده، بیان شد. بخش 3 شامل یک مثال عددی، نتایج حاصل از آزمایشهای محاسباتی است. نتایج اصلی در بخش 4 ارائه شده است.
-2 توصیف مسئله
صنعت باتری نیاز به یک طراحی بهینه برای شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته دارد. در این مطالعه، علاوه بر بازگشایی مراکز عمدهفروشی منطقهای برای جریانهای روبهجلو از باتریهای تازه تولیدشده و راهاندازی مراکز جمعآوری برای جریانهای معکوس، مراکز ترکیبی که انتقال باتری در جریانهای روبهجلو و عقب را انجام میدهند، در نظر گرفته شده است - به شکل 1 نگاه کنید - .
در زنجیره عرضه مستقیم، علاوه بر ارائه برخی از مواد از راه بازیافت، اجزای اصلی یک باتری از فروشندگان مختلف برای تولید باتری جدید خریداری میشود. هنگامیکه باتری نو در یک مرکز تولید باتری تولید میشود، باید از طریق عمدهفروشان منطقهای یا مراکز ترکیبی به خردهفروشان ارسال گردد. در زنجیره معکوس، کاربر نهایی در خردهفروشی باتری اسقاطی را با یک باتری نو جایگزین میکند. سپس باتریهای جمعآوریشده بهوسیلهی مراکز جمعآوری یا مراکز ترکیبی به مراکز بازیافت منتقل میشوند.
باتریهای اسقاطی با توجه به مشخصات کیفیت برای فرآیند بازیافت کنترل میشوند. باتریهای بیفایده دفع میشوند و باتریهای مناسب برای بازیافت به مراکز بازیافت منتقل میشوند. با توجه به نیاز مصرف باتری، باتریهای مناسب دیگر میتوانند از نمایندگیهای قراضه خریداری شوند یا فروخته شود. فرضیههای مدل به شرح زیر است:
· برای تولیدکنندگان باتری جدید دو گزینه متفاوت که اجزایی مانند سرب، پلاستیک و غیره را عرضه میکنند، وجود دارد. یکی از آنها این است که مواد اولیه را از تأمینکنندگان مختلف خریداری کنند و دیگری اینکه آنها را از مراکز بازیافت دریافت کنند.
· کمبود و نگهداری موجودی مجاز نیست و پارامترهای هزینه در تمام مراحل شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته تغییری نمیکنند. زمان حملونقل بین مراحل، به دلیل بررسی یک دوره، بهحساب نمیآید.
· تعداد باتریهای برگردانده شده از فروشنده یا خردهفروش، درصدی از مجموع تقاضای آن فروشنده یا خردهفروش است.
· هر مرکز جمعآوری یا مرکز ترکیبی میتواند در صورت نیاز باتریهای اضافی را از نمایندگیهای قراضه برای بازیافت خریداری کند. علاوه بر این، مرکز جمعآوری یا مرکز ترکیبی همچنین میتواند مقدار مشخصی از ضایعات جمعآوریشده خود را به فروشندگان قراضه به فروش برساند. بااینحال، عملیات خریدوفروش برای یک نوع ضایعات باتری نمیتواند بهطور همزمان انجام شود و حداکثر یک عمل میتواند انجام شود.
· فرض بر این است که مکانهای فیزیکی فروشندگان ضایعات هیچ تأثیری بر طراحی شبکه زنجیره تأمین حلقه بسته ندارد و ظرفیت و بودجه بینهایت برای فروش یا خرید باتری استفاده میشود.
-2-1 مدل ریاضی
مدل برنامهریزی خطی و فرمول آن به شرح زیر ارائهشده است.
اندیسها و مجموعهها:
b مجموعه نوع باتری
c مجموعه نوع قطعات
i مجموعه تولیدکنندگان باتری جدید
j مجموعه انبارهای بالقوه - عمدهفروشان منطقهای، مراکز جمعآوری و یا امکانات ترکیبی -
k مجموعه فروشندگان باتری، خردهفروشان یا خدمات خودرو مجاز
l مجموعه کارخانههای بازیافت
v مجموعه تأمینکنندگان - فروشندگان مواد اولیه -
