مهندسی سیستم و بهره‌وری

مهندسی سیستم و بهره‌وری

طراحی یک مدل ریاضی دو هدفه برای کنترل هزینه و آلودگی زیست محیطی در مدیریت زنجیره تأمین چرخشی در تولید محصولات پتروشیمی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده
دکتری، گروه مهندسی صنایع، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
هدف این مقاله بررسی و ارائه یک مدل ریاضی جدید برای بهبود عملکرد سیستم‌های تولیدی در صنعت پتروشیمی با استفاده از زنجیره تأمین دورانی پرداخته‌شده است. این مدل ریاضی به‌منظور بهینه‌سازی جریان مواد، تأمین مواد، و توزیع محصولات در سیستم‌های پتروشیمی طراحی‌شده و قادر است تقاضای غیرقطعی را نیز در نظر بگیرد. توابع هدف در نظر گرفته‌شده عبارت‌اند از هزینه‌های انتقال و موجودی (به‌عنوان تابع هدف اول) و میزان آلودگی در مراکز تصفیه‌کننده و توزیع (به‌عنوان تابع هدف دوم). هدف این تحقیق طراحی یک مدل ریاضی است که بتواند به‌طور هم‌زمان هزینه‌های تولید و آلودگی‌های زیست‌محیطی را در زنجیره تأمین چرخشی محصولات پتروشیمی کنترل کند. این مدل به دنبال یافتن تعادل بهینه بین هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی ناشی از تولید و توزیع محصولات پتروشیمی است. مدل پیشنهادشده طبق روش مجموع وزن‌دار شده و الگوریتم فراابتکاری NSGA-II حل‌شده است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده برای تابع هدف مشاهده می‌شود که مقدار تابع هدف به‌شدت به وزن هدف اول وابسته است. با افزایش در مقدار آن مقدار تابع هدف افزایش می‌یابد و در مقابل هر چه وزن تابع هدف دوم بیشتر باشد مقدار تابع هدف کمتر است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده مقدار تابع هدف کمترین مقدار را که برابر با 988/35996 است را می‌گیرد. علاوه بر این، نتایج روش فراابتکاری بیانگر آن است که با بزرگ‌تر شدن ابعاد مسئله پیچیدگی مسئله از لحاظ محاسباتی افرایش می‌یابد.

تازه های تحقیق

  • این نمودار مراحل اصلی حل یک مسئله بهینه‌سازی را نشان می‌دهد، از تعریف اهداف و محدودیت‌ها تا تجزیه‌وتحلیل نهایی نتایج.
  • روش‌های قطعی و تحلیل حساسیت برای بررسی اثر پارامترها و تعیین منطقه بهینه مورداستفاده قرار می‌گیرند.
  • نویسنده با ارائه یک مدل ساختاریافته، به دنبال دستیابی به راه‌حلی کارآمد و قابل‌اعتماد برای مسئله موردنظر است.

کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Designing a Bi-objective Mathematical Model for Cost and Environmental Pollution Control in Circular Supply Chain Management for Petrochemical Product Production

نویسنده English

Koorosh Pouri
Ph.D, Department of Industrial Engineering, SR.C. Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

The aim of this paper is to investigate and propose a novel mathematical model to enhance the performance of production systems in the petrochemical industry by utilizing a closed-loop supply chain approach. The mathematical model is designed to optimize material flow, procurement, and product distribution within petrochemical systems, and is capable of accommodating uncertain demand. The objective functions considered include transportation and inventory costs (as the first objective function) and the level of pollution at treatment and distribution centers (as the second objective function). The primary goal of this research is to develop a mathematical model that simultaneously manages production costs and environmental pollution within the closed-loop supply chain of petrochemical products. The model seeks to find an optimal balance between costs and the environmental impacts arising from the production and distribution of petrochemical products. The proposed model is solved using the weighted sum method and the NSGA-II metaheuristic algorithm. According to the results obtained for the objective function, it is observed that the value of the objective function is highly sensitive to the weight assigned to the first objective. Increasing this weight leads to an increase in the objective function value, whereas a higher weight for the second objective results in a decrease in the objective function value. The findings indicate that the minimum value of the objective function is 35,996.988. Additionally, the results of the metaheuristic approach demonstrate that as the problem size increases, its computational complexity increases as well.

کلیدواژه‌ها English

Circular Supply Chain
Mathematical Modeling
Production Planning
Multi-objective optimization
Petrochemical industry

Copyright © Koorosh Pouri

 

License

This article is released under the Creative Commons Attribution (CC BY 4.0) license. Anyone is free to copy, share, translate, and adapt this article for any purpose, whether commercial or non-commercial, as long as proper citation is given to the authors and original publication.

Abolghasemian, M., Kheiri, A. O., & Saberifard, N. (2024). Prioritizing factors affecting the flexibility and performance of the digital supply chain system in the Iranian food industry. System Engineering and Productivity, 4(1), 41–57. https://doi.org/10.22034/msb.2024.2025240.1194 (In Persian)
Alghababsheh, M., & Gallear, D. (2022). Social sustainability in the supply chain: A literature review of the adoption, approaches and (un)intended outcomes. Management & Sustainability: An Arab Review, 1(1), 84–109. https://doi.org/10.1108/MSAR-01-2022-0003
Bahrami, M. R., Hashemzadeh, G. R., Shahmansoury, A., & Fathi Hafshejani, K. (2025). Analyzing effective components in Industry 4.0 maturity for Iranian banking. System Engineering and Productivity, 5(1), 21–50. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2047848.1246 (In Persian)
Centobelli, P., Cerchione, R., Del Vecchio, P., Oropallo, E., & Secundo, G. (2022). Blockchain technology for bridging trust, traceability and transparency in circular supply chain. Information & Management, 59(7), Article 103508. https://doi.org/10.1016/j.im.2021.103508
De Angelis, R., Howard, M., & Miemczyk, J. (2018). Supply chain management and the circular economy: Towards the circular supply chain. Production Planning & Control, 29(6), 425–437. https://doi.org/10.1080/09537287.2018.1449244
Farooque, M., Zhang, A., Thürer, M., Qu, T., & Huisingh, D. (2019). Circular supply chain management: A definition and structured literature review. Journal of Cleaner Production, 228, 882–900. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.303
González-Sánchez, R., Settembre-Blundo, D., Ferrari, A. M., & García-Muiña, F. E. (2020). Main dimensions in the building of the circular supply chain: A literature review. Sustainability, 12(6), Article 2459. https://doi.org/10.3390/su12062459
Govindan, K., Salehian, F., Kian, H., Hosseini, S. T., & Mina, H. (2023). A location-inventory-routing problem to design a circular closed-loop supply chain network with carbon tax policy for achieving circular economy: An augmented epsilon-constraint approach. International Journal of Production Economics, 257, Article 108771. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2023.108771
Hejazi, A. (2025). Analysis of the substantive factors in strategic knowledge management within the domain of higher education development. System Engineering and Productivity, 5(1), 155–178. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2033665.1217 (In Persian)
Iji, Z., Maleki, M. R., & Eghbali, H. (2025). Double sampling-based ridge penalized likelihood ratio control charting scheme for detecting the covariance matrix disturbances. System Engineering and Productivity, 5(1), 51–64. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2046743.1238 (In Persian)
Jabarzadeh, Y., Reyhani Yamchi, H., Kumar, V., & Ghaffarinasab, N. (2020). A multi-objective mixed-integer linear model for sustainable fruit closed-loop supply chain network. Management of Environmental Quality: An International Journal, 31(5), 1351–1373. https://doi.org/10.1108/MEQ-12-2019-0276
Khandelwal, C., & Barua, M. K. (2024). Prioritizing circular supply chain management barriers using fuzzy AHP: case of the Indian plastic industry. Global Business Review25(1), 232-251. https://doi.org/10.1177/0972150920948818
Lahane, S., & Kant, R. (2021). Evaluation and ranking of solutions to mitigate circular supply chain risks. Sustainable Production and Consumption, 27, 753–773. https://doi.org/10.1016/j.spc.2021.01.034
Larsen, S. B., Knudby, T., van Wonterghem, J., & Jacobsen, P. (2017). On the circular supply chain’s impact on revenue growth for manufacturers of assembled industrial products—A conceptual development approach. In 2017 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM) (pp. 1965–1969). IEEE. https://doi.org/10.1109/IEEM.2017.8290235
Malekpour Kolbadinejad, S., & Bagherinejad, J. (2023). Presenting a dual-objective location-inventory model for designing an integrated forward/reverse logistics network. System Engineering and Productivity, 3(1), 1–40. https://doi.org/10.22034/sep.2023.706141 (In Persian)
Mozafari, M., & Savari, J. (2025). Designing a green closed-loop supply chain network for pharmaceutical products using cuckoo search algorithm. System Engineering and Productivity, 5(1), 135–153. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2050452.1248 (In Persian)
Rabbani, M., Saravi, N. A., Farrokhi-Asl, H., Lim, S. F. W., & Tahaei, Z. (2018). Developing a sustainable supply chain optimization model for switchgrass-based bioenergy production: A case study. Journal of Cleaner Production, 200, 827–843. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.226
Rezaei Kallaj, M., Abolghasemian, M., Moradi Pirbalouti, S., Sabk Ara, M., & Pourghader Chobar, A. (2021). Vehicle routing problem in relief supply under a crisis condition considering blood types. Mathematical Problems in Engineering, 2021, Article 7217182. https://doi.org/10.1155/2021/7217182
Safaie, N., Heidari Soochelmai, Y., & Mirzaee Ghazani, M. (2025). A data-driven hybrid approach for examining the factors influencing the price of EUA during Phase IV of the EU ETS. System Engineering and Productivity, 5(1), 113–134. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2050780.1253 (In Persian)
Wang, B., Luo, W., Zhang, A., Tian, Z., & Li, Z. (2020). Blockchain-enabled circular supply chain management: A system architecture for fast fashion. Computers in Industry, 123, Article 103324. https://doi.org/10.1016/j.compind.2020.103324
Yang, M., Smart, P., Kumar, M., Jolly, M., & Evans, S. (2018). Product-service systems business models for circular supply chains. Production Planning & Control, 29(6), 498–508. https://doi.org/10.1080/09537287.2018.1449247
Zhang, A., Wang, J. X., Farooque, M., Wang, Y., & Choi, T.-M. (2021). Multi-dimensional circular supply chain management: A comparative review of the state-of-the-art practices and research. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 155, Article 102509. https://doi.org/10.1016/j.tre.2021.102509
دوره 5، شماره 4 - شماره پیاپی 17
شماره پیاپی 17، فصلنامه زمستان
زمستان 1404
صفحه 125-148

  • تاریخ دریافت 26 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 12 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 20 تیر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 09 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 دی 1404