مهندسی سیستم و بهره‌وری

مهندسی سیستم و بهره‌وری

ارزیابی تاب‌آوری زنجیره تأمین محصولات پلاستیکی مبتنی بر پلی‌پروپیلن در برابر اختلال شدید با رویکرد بهینه‌سازی - شبیه‌سازی رویداد گسسته

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی صنایع، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
این پژوهش یک چارچوب متوالی بهینه‌سازی - شبیه‌سازی برای ارزیابی تاب‌آوری زنجیره تأمین محصولات پلاستیکی مبتنی بر پلی‌پروپیلن در برابر اختلال تأمین ارائه می‌کند. در مرحله نخست، یک مدل برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط چند دوره‌ای در افق ۲۴ماهه توسعه داده شد که با وقوع اختلال، ظرفیت تأمین‌کننده اصلی از دوره چهارم متوقف می‌شود و سیاست مناسب بازیابی را از میان بازسازی تأمین‌کننده آسیب‌دیده، فعال‌سازی تأمین‌کننده پشتیبان، پیش‌استقرار ذخیره استراتژیک و راهبرد ترکیبی انتخاب می‌کند. مدل ریاضی علاوه بر اجرای آزاد برای انتخاب درون‌زای سیاست، با تثبیت متغیرهای راهبردی برای هر یک از شش پیکربندی عادی، بدون بازیابی، بازسازی هفت‌ماهه، تأمین‌کننده پشتیبان، ذخیره استراتژیک و راهبرد ترکیبی نیز حل شد تا عملکرد برنامه‌ریزی‌شده آن‌ها مقایسه شود. سپس پیکربندی راهبردی هر سیاست، بدون تحمیل جریان‌های قطعی مدل ریاضی، به مدل شبیه‌سازی رویداد گسسته در نرم‌افزار anyLogistix منتقل شد. شبیه‌سازی، عملکرد تحقق‌یافته سیاست‌ها را تحت تقاضای تصادفی، زمان‌های حمل، سیاست موجودی، تأخیرهای اجرایی و رفتار پویای موجودی ارزیابی کرد. برای هر سناریو ۱۰ تکرار مستقل انجام شد و تفاوت میانگین سود با استفاده از تحلیل واریانس یک‌طرفه ولچ و آزمون تعقیبی Games-Howell بررسی گردید. در اجرای آزاد برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط، تأمین‌کننده پشتیبان با سود برنامه‌ریزی‌شده 1134/09 میلیارد تومان و سطح خدمت ۱۰۰ درصد انتخاب شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد نبود راهبرد بازیابی میانگین سود را نسبت به شرایط عادی 72/14 درصد کاهش می‌دهد. راهبرد ترکیبی با میانگین سود 926/68 میلیارد تومان، بهترین عملکرد مالی را در میان سیاست‌های بازیابی داشت و 74/29 درصد از سود ازدست‌رفته را جبران کرد. نتایج نشان می‌دهد سیاست دارای بیشترین سود برنامه‌ریزی‌شده الزاماً با سیاست دارای بهترین عملکرد تحقق‌یافته یکسان نیست و ترکیب انتخاب بهینه سیاست با ارزیابی پویای اجرای آن، مبنایی مکمل برای مقایسه عملکرد برنامه‌ریزی‌شده و تحقق‌یافته برای تصمیم‌گیری تاب‌آور فراهم می‌کند.

تازه های تحقیق

  • چارچوب بهینه‌سازی–شبیه‌سازی برای ارزیابی تاب‌آوری زنجیره تأمین توسعه یافت.
  • راهبرد ترکیبی، بهترین عملکرد مالی را در میان سیاست‌های بازیابی ایجاد کرد.
  • تفاوت میان عملکرد برنامه‌ریزی‌شده و عملکرد تحقق‌یافته شناسایی شد.

کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Resilience Assessment of a Polypropylene-Based Plastic Products Supply Chain under Severe Supply Disruption: A Sequential Optimization–Discrete-Event Simulation Approach

نویسندگان English

Ali Ashaehshoar
Mohammad Hosein Tavakkoli
Mohammad Sheikh Alishahi
School of Industrial Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

This study presents a sequential optimization–simulation framework for evaluating the resilience of a polypropylene-based plastic-products supply chain under a severe supply disruption. A multi-period mixed-integer linear programming (MILP) model is developed over a 24-month horizon, with the primary supplier becoming unavailable from period four in the base stress scenario. The model selects among the reconstruction of the disrupted primary supplier, the activation of a backup supplier, the pre-positioning of plant-level strategic inventory, and a combined policy consisting of backup sourcing and strategic inventory. In addition to an unrestricted run for endogenous strategy selection, the model is solved under six predefined configurations: normal operations, no recovery, seven-month reconstruction, backup supplier, strategic inventory, and combined strategy, enabling comparison of their planned performance. The strategic decisions from each configuration are then transferred to a discrete-event simulation model developed in AnyLogistix, without imposing the deterministic flows generated by the MILP model. The simulation evaluates realized performance under stochastic demand, transportation times, an ( ) inventory policy, implementation delays, and dynamic inventory behavior. Ten independent replications are conducted for each scenario, and differences in mean profit are assessed using Welch’s one-way ANOVA and the Games–Howell post hoc test. The unrestricted MILP model selects the backup supplier, yielding a planned profit of 1,134.091 billion tomans and a 100% service level. Simulation results show that the absence of a recovery strategy reduces the mean profit by 72.14% relative to normal operations. The combined strategy achieves the best financial performance among recovery policies, with a mean profit of 926.680 billion tomans, recovering 74.29% of the lost profit. These findings show that the strategy with the highest planned performance may not yield the best realized outcome; combining optimization-based policy selection with dynamic simulation therefore provides a complementary basis for comparing planned and realized performance.

کلیدواژه‌ها English

Supply Chain
Resilience
Plastic Products
MILP
Severe Supply Disruption
Discrete-Event Simulation
Recovery Strategies

Copyright © Ali Ashaehshoar, Mohammad Hosein Tavakkoli, Mohammad Sheikhalishahi

 

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.

Aldrighetti, R., Battini, D., & Ivanov, D. (2023). Efficient resilience portfolio design in the supply chain with consideration of preparedness and recovery investments. Omega, 117, 102841. https://doi.org/10.1016/j.omega.2023.102841
Camur, M. C., Thanos, A. E., Yund, W., Tseng, C.-Y., White, C. C., & Iakovou, E. (2023). An integrated system dynamics and discrete event supply chain simulation framework for supply chain resilience with non-stationary pandemic demand. 2023 Winter Simulation Conference (WSC), 1617–1628. https://doi.org/10.1109/WSC60868.2023.10407779
Dolgui, A., Ivanov, D., & Sokolov, B. (2018). Ripple effect in the supply chain: an analysis and recent literature. International Journal of Production Research, 56(1–2), 414–430. https://doi.org/10.1080/00207543.2017.1387680
Gehrig, T., & Stenbacka, R. (2023). Dual sourcing and resilient supply chains: the case of essential resources. Atlantic Economic Journal, 51(4), 223–241. https://doi.org/10.1007/s11293-023-09782-9
Graveline, M.-H., & Germain, D. (2022). Disaster risk resilience: conceptual evolution, key issues, and opportunities. International Journal of Disaster Risk Science, 13(3), 330–341. https://doi.org/10.1007/s13753-022-00419-0
Guo, Y., Liu, F., Song, J.-S., & Wang, S. (2025). Supply chain resilience: A review from the inventory management perspective. Fundamental Research, 5(2), 450–463. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2024.08.002
Hosseini, S., Ivanov, D., & Dolgui, A. (2019). Review of quantitative methods for supply chain resilience analysis. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 125, 285–307. https://doi.org/10.1016/j.tre.2019.03.001
Hughes, M. M., Zhou, Z., Zinn, W., & Knemeyer, A. M. (2023). Plastic response to disruptions: Significant redesign of supply chains. Journal of Business Logistics, 44(1), 80–108. https://doi.org/10.1111/jbl.12321
Ivanov, D. (2017). Simulation-based ripple effect modelling in the supply chain. International Journal of Production Research, 55(7), 2083–2101. https://doi.org/10.1080/00207543.2016.1275873
Ivanov, D. (2019). Disruption tails and revival policies: A simulation analysis of supply chain design and production-ordering systems in the recovery and post-disruption periods. Computers & Industrial Engineering, 127, 558–570. https://doi.org/10.1016/j.cie.2018.10.043
Ivanov, D. (2025). What network and performance indicators can tell us about supply chain and sourcing resilience (and what they cannot). Journal of Purchasing and Supply Management, 31(3). https://doi.org/10.1016/j.pursup.2025.101014
Ivanov, D. (2026). Impacts of a global energy crisis on supply chain performance, ripple effects, and viability. International Transactions in Operational Research. https://doi.org/10.1111/itor.70209
Kamalahmadi, M., & Parast, M. M. (2017). An assessment of supply chain disruption mitigation strategies. International Journal of Production Economics, 184, 210–230. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2016.12.011
Katsaliaki, K., Galetsi, P., & Kumar, S. (2022). Supply chain disruptions and resilience: a major review and future research  agenda. Annals of Operations Research, 319(1), 965–1002. https://doi.org/10.1007/s10479-020-03912-1
Kelchtermans, R., Stienen, V., Dietrich, G., Bernuzzi, M., & Vandaele, N. (2026). Analyzing vaccine manufacturing supply chain disruptions for pandemic preparedness using discrete-event simulation. ArXiv Preprint ArXiv:2602.08988. https://doi.org/10.48550/arXiv.2602.08988
Malekzadeh, M., Torabi, S. A., & Sheikhalishahi, M. (2025). A supply chain digital twin for resilience analysis under immediate and long-term disruptions: a case study in plastic parts’ manufacturing. International Journal of Production Research, 63(24), 10445–10467. https://doi.org/10.1080/00207543.2025.2551243
Mondal, A., & Roy, S. K. (2024). Fuzzy-stochastic distributional robust approach for microalgae-based bio-plastic supply chain with new sustainability aspects. Journal of Cleaner Production, 476, 143630. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.143630
Moosavi, J., & Hosseini, S. (2021). Simulation-based assessment of supply chain resilience with consideration of  recovery strategies in the COVID-19 pandemic context. Computers & Industrial Engineering, 160, 107593. https://doi.org/10.1016/j.cie.2021.107593
Noushi, K., & Sabouhi, F. (2026). Resilient wheat supply chain design considering circular economy principles. System Engineering and Productivity, 6(1), 227–249. https://doi.org/10.22034/sep.2026.2079220.1441
Pouri, K. (2025). Designing a bi-objective mathematical model for cost and environmental pollution control in circular supply chain management for petrochemical product production. System Engineering and Productivity, 5(4), 125–148. https://doi.org/10.22034/sep.2025.2060799.1321
Raghuram, P., & Jawahar, D. (2021). Empirical investigation of supply disruption in plastic SMEs. International Journal of Productivity and Quality Management, 33(4), 450–470. https://doi.org/10.1504/ijpqm.2021.117249
Rohaninejad, M., Vahedi-Nouri, B., Mamaghani, E. J., Foumani, M., & Battaia, O. (2026). Viable supply chain network design: machine learning-derived chance-constrained programming. Annals of Operations Research. https://doi.org/10.1007/s10479-026-07310-x
Tavakkoli, M. H., Tavakkoli-Moghaddam, R., & Vahedi-Nouri, B. (2027). Integrated truck scheduling and internal operations in a multi-door cross-docking system with reconfigurable process machines. System Engineering and Productivity, 6(4), 313–342. https://doi.org/10.22034/sep.2026.2090815.1506
Wang, S., & Maravelias, C. T. (2024). Optimization methods for plastics management supply chain design. AIChE Journal, 70(8), e18464. https://doi.org/10.1002/aic.18464

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 07 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 28 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 07 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 07 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 07 مهر 1405