Modelling strategic and tactical planning problems in closed-loop supply chains under crisp and fuzzy environments

Abstract

Günümüzde, çevresel, ekonomik konular ve yasal zorunluluklar nedeniyle Tersine Lojistik (TL) ve Kapalı Çevrim Tedarik Zinciri (KÇTZ) kavramları kapsamında yeniden imalat, geri dönüşüm ve yeniden kullanım gibi geri kazanım alternatiflerine artan ilgi görülmektedir. Bu doğrultuda, işletmeler hem stratejik hem de taktiksel düzeyde aktivitelerini planlarken kullanılan geri kazanım opsiyonunu dikkate almalıdırlar. Öte yandan, literatürde stratejik planlama düzeyinde yer alan TL ve KÇTZ ağ tasarım problemine ilişkin birçok çalışma bulunmasına karşın, bunlardan çok azı taktiksel planlamayı konu edinmektedir. Ayrıca, literatürde çok amaçlı TL ve KÇTZ ağ tasarım modellerinin sayısı da sınırlıdır. Literatürdeki bu boşlukları gidermek üzere Model I, II ve III olmak üzere üç farklı matematiksel model önerilmiştir. Model I, bir kurşun/asit akü KÇTZ'ne ilişkin ağ tasarım problemi için bulanık ortamda geliştirilmiş çok amaçlı, çok aşamalı ve çok ürünlü karma tamsayılı programlama modelidir. Daha evvel ele alınmamış bir amaç (açılan tesisler tarafından toplanacak kullanılmış akü miktarının en büyüklenmesi) literatürde iyi bilinen en büyük kapsama problemine dayanılarak ele alınmıştır. Model II, ömrünü tamamlamış lastiklere ilişkin KÇTZ'ndeki toplam karın en büyüklenmesi ve KÇTZ boyunca oluşan toplam çevresel etkinin en küçüklenmesini amaçlayan, birden çok geri kazanım alternatifini ve zaman periyodunu dikkate alan bütünsel stratejik planlama modelidir. Ayrıca, kavramsal bir ürüne ilişkin KÇTZ'ndeki orta dönem planlanma problemi için yeniden imalat opsiyonu dikkate alınarak bir bulanık karma tamsayılı programlama modeli (Model III) geliştirilmiştir. Gerçek hayattaki KÇTZ'leri birçok belirsizlikle çevrili olduğu için, kapasiteler, talepler, haftalık üretim/yeniden imalat süreleri, taşımalara ilişkin sınırlar, geri dönüşüm yüzdeleri ve geri dönen ürünler için kabul edilme oranları bulanık veri olarak ele alınmıştır. Nowadays, there has been a growing interest in recycling, remanufacturing and reusing in the scope of Reverse Logistics (RL) and Closed-Loop Supply Chain (CLSC) concepts due to environmental, economical issues and legal obligations. For this reason, companies should take into account utilized recovery option while preparing both strategic and tactical planning activities. On the other hand, there are lots of studies in literature related to the RL and CLSC network design problem which takes place in strategic planning level but a few of them handles the tactical planning processes. However, multi-objective RL and CLSC network design models are rarely discussed in the literature. For filling these gaps, three mathematical models; Model I, II and III are proposed. A multi-objective, multi-echelon and multi-product mixed integer linear programming Model I is developed for a lead/acid battery CLSC in fuzzy environment. An unhandled objective (maximize collection of spent batteries) is taken into account based on the well known maximal coverage problem. A holistic strategic planning Model II with two objectives; maximization of total CLSC profit and minimization of total environmental impact along the CLSC network is developed for a tire collection and recovery system considering multiple recovery options and time periods. A fuzzy mixed integer programming Model III is proposed for tactical planning in a CLSC related to a conceptual product with remanufacturing option. Since the real world CLSCs are surrounded with uncertainty, capacities, demands, return rates, acceptance ratios, available production/remanufacturing times, transportation upper bounds and objective function value are considered as fuzzy