مهندسی سیستم و بهره‌وری

مهندسی سیستم و بهره‌وری

بهینه‌سازی زنجیره تأمین حلقه‌بسته کم‌کربن صنعت روانکار با کیفیت چندگریدی و تجارت انتشار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده
گروه مدیریت صنعتی، دانشکده مدیریت و علوم مالی، دانشگاه خاتم، تهران، ایران.
چکیده
مدیریت روغن‌های مصرفی در صنعت روانکار، به دلیل مخاطرات زیست‌محیطی، هزینه‌های لجستیک معکوس، ناهمگنی کیفیت جریان‌های برگشتی و ضرورت کاهش انتشار کربن، نیازمند تصمیم‌گیری یکپارچه است. پژوهش حاضر با هدف توسعه یک مدل برنامه‌ریزی خطی عددصحیح مختلط برای زنجیره تأمین حلقه‌بسته کم‌کربن، با تمرکز بر ویژگی‌های صنعت روانکار، انجام شد. در مدل پیشنهادی، محصولات نهایی در سه گرید کیفی A، B و C تفکیک شده و تقاضای سالانه هر گروه خریدار به‌صورت برون‌زا در نظر گرفته می‌شود. نوآوری مدل در تلفیق هم‌زمان محصولات چندگریدی، انتخاب سطح کیفیت پذیرش مختص هر گروه خریدار، تخصیص کیفیت‌محور جریان‌های برگشتی، تعیین تکلیف جریان‌های استفاده‌نشده و تصمیم هزینه‌دار کاهش انتشار، در کنار سازوکار سقف و تجارت انتشار، است. برای ارزیابی رفتار مدل، یک نمونه عددی کالیبره‌شده شامل پنج گروه خریدار در نظر گرفته شد و مسئله به‌صورت مستقیم با حل‌گر HiGHS در محیط Python حل گردید. نتایج حالت پایه نشان داد که سود سالانه زنجیره 05/114 میلیون دلار و فروش کل 725 هزار تن است. حدود 97/269 هزار تن محصول از طریق بازفرآوری تأمین شد که معادل 24/37 درصد فروش است. همچنین، مدل 90 هزار تن کاهش انتشار را انتخاب کرد و انتشار خالص به 75/308 هزار تن دی‌اکسیدکربن رسید؛ درنتیجه، خرید 8750 تن مجوز انتشار لازم شد. تحلیل سناریویی نشان داد که سود در دامنه 56/98 تا 80/129 میلیون دلار و سهم بازفرآوری بین 02/32 تا 36/42 درصد تغییر می‌کند. تحلیل حساسیت نیز هزینه تولید از مواد اولیه بکر، هزینه حمل جمع‌آوری، نرخ پایه بازگشت و هزینه بازفرآوری را به‌عنوان مهم‌ترین عوامل مؤثر بر سود شناسایی کرد. نتایج این نمونه عددی، اهمیت کاهش وابستگی به مواد اولیه بکر، بهبود لجستیک معکوس و هماهنگی هزینه کاهش انتشار با قیمت مجوز کربن را در ساختار مورد بررسی نشان می‌دهد.

تازه های تحقیق

  • توسعه یک مدل برنامه‌ریزی خطی عددصحیح مختلط برای زنجیره تأمین حلقه‌بسته کم‌کربن صنعت روانکار.
  • تلفیق هم‌زمان محصولات چندگریدی، تخصیص کیفیت‌محور جریان‌های برگشتی و سازوکار سقف و تجارت انتشار در مدل.
  • شناسایی اثر هزینه‌های تولید، حمل جمع‌آوری، نرخ بازگشت و بازفرآوری بر سود زنجیره تأمین

کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of a Low-Carbon Closed-Loop Lubricant Supply Chain with Multi-Grade Quality and Emissions Trading

نویسنده English

Fatemeh Mojibian
Department of Industrial Management, Faculty of Management and Financial Science, Khatam University, Tehran, Iran
چکیده English

The management of used oils in the lubricant industry requires integrated decision-making due to environmental hazards, reverse logistics costs, quality heterogeneity of returned flows, and the need to reduce carbon emissions. This study aims to develop a mixed-integer linear programming model for a low-carbon closed-loop supply chain, with a particular focus on the characteristics of the lubricant industry. In the proposed model, final products are differentiated into three quality grades, namely A, B, and C, while the annual demand of each buyer group is treated as exogenous. The novelty of the model lies in the simultaneous integration of multi-grade products, buyer-group-specific acceptance-level selection, quality-based allocation of returned flows, disposition of unused flows, and cost-intensive emission reduction decisions alongside a cap-and-trade emissions mechanism. To evaluate the behavior of the model, a calibrated numerical instance comprising five buyer groups was considered, and the resulting optimization problem was solved directly using the HiGHS solver in a Python environment. The baseline results indicated an annual supply chain profit of USD 114.05 million and total sales of 725 thousand tons. Approximately 269.97 thousand tons of products were supplied through reprocessing, accounting for 37.24% of total sales. The model also selected an emission reduction level of 90 thousand tons, resulting in net emissions of 308.75 thousand tons of CO₂ and consequently requiring the purchase of 8,750 tons of emission allowances. Scenario analysis showed that profit varied from USD 98.56 million to USD 129.80 million, while the share of reprocessed products ranged from 32.02% to 42.36%. Sensitivity analysis identified the cost of producing products from virgin raw materials, collection transportation costs, the base return rate, and reprocessing costs as the most influential factors affecting profit. The results of this numerical instance highlight the importance of reducing dependence on virgin raw materials, improving reverse logistics, and coordinating emission-reduction costs with carbon allowance prices within the structure under consideration.

کلیدواژه‌ها English

Closed-loop supply chain
Lubricant industry
Multi-grade quality
Used oil
Carbon cap-and-trade policy

Copyright © Fatemeh Mojibian

 

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.

Aiello, G., Muriana, C., Quaranta, S., & Abusohyon, I. A. S. (2025). A sustainable inventory management model for closed loop supply chain involving waste reduction and treatment. Cleaner Logistics and Supply Chain, 16, 100244. https://doi.org/10.1016/j.clscn.2025.100244
Alamri, A. A. (2023). A sustainable closed-loop supply chains inventory model considering optimal number of remanufacturing times. Sustainability, 15(12), 9517. https://doi.org/10.3390/su15129517
Ashhad, M., Khoshalhan, F., & Kalantari, T. (2022). Analysis of lubricants supply chain agility using fuzzy cognitive maps. Journal of Industrial Engineering Research in Production Systems, 9(19), 17–31. (In Persian). https://doi.org/10.22084/ier.2022.23967.2016
Bank-e Ayandeh Brokerage, & Navid Financial Group. (2024). An analysis of the lubricant industry in Iran and the world: Performance evaluation of Shasiya, Sheshnaf, Sheranel, and Shahran symbols (Technical report, in Persian).
Farabi Financial Group. (2025). Analysis of the lubricant industry (Industry report, in Persian).
Gao, Y., Lu, S., Zhan, S., Hu, C., & Liu, X. (2024). Closed-loop supply chain network design with price-greenness-sensitive demand: A distributionally robust chance-constrained optimization approach. Computers & Operations Research, 172, 106803. https://doi.org/10.1016/j.cor.2024.106803
Halder, T., & Debnath, B. K. (2025). Multi-objective closed-loop supply chain inventory model with learning and forgetting under carbon emission policies using NSGA-II, MOPSO, and TOPSIS. Applied Soft Computing, 180, 113291. https://doi.org/10.1016/j.asoc.2025.113291
Jauhari, W. A., Affifah, D. N., Laksono, P. W., & Utama, D. M. (2024). A closed-loop supply chain inventory model with stochastic demand, exchange rate, green investment, and carbon tax. Cleaner Logistics and Supply Chain, 13, 100168. https://doi.org/10.1016/j.clscn.2024.100168
Khara, B., Dey, J. K., & Mondal, S. K. (2020). Sustainable recycling in an imperfect production system with acceptance quality level dependent development cost and demand. Computers & Industrial Engineering, 142, 106300. https://doi.org/10.1016/j.cie.2020.106300
Kim, J., & Lee, S. (2025). Robust optimization model for closed-loop supply chain planning with collected material quality uncertainty. Operations Research Perspectives, 15, 100368. https://doi.org/10.1016/j.orp.2025.100368
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. (In Persian). https://doi.org/10.22034/sep.2023.706141
Moshrefi Nabikandi, M., Husseinzadeh Kashan, A., & Ostadi, B. (2025). Presentation of a mathematical model for optimizing the production scheduling of lubricant products. Journal of Industrial Engineering Research in Production Systems, 12(25), 5–17. (In Persian). https://doi.org/10.22084/ier.2025.29548.2172
Mozafari, M., Daneshvar, M., & KarimiJafari, F. (2025). Multi-Objective Optimization of Sustainable Reverse Supply Chain for Municipal Solid Waste Considering Uncertainty: Robust Optimization Approach. Iranian Journal of Supply Chain Management, 27(3).
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. (In Persian). https://doi.org/10.22034/sep.2025.2050452.1248
Paydar, M. M., Babaveisi, V., & Safaei, A. S. (2017). An engine oil closed-loop supply chain design considering collection risk. Computers & Chemical Engineering, 104, 38–55. https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2017.04.005
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
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. (In Persian). https://doi.org/10.22034/sep.2025.2050780.1253
Samuel, C. N., Venkatadri, U., Diallo, C., & Khatab, A. (2020). Robust closed-loop supply chain design with presorting, return quality and carbon emission considerations. Journal of Cleaner Production, 247, 119086. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119086
Sivanandhini, T. V., Unnikrishnan, S., & Gedam, V. V. (2021). Planning and optimisation framework for lubricant supply chain with a focus on spent oil—A circular economy approach. International Journal of Sustainable Engineering, 14(3), 368–377. https://doi.org/10.1080/19397038.2021.1886373
Taleizadeh, A. A., Alizadeh-Basban, N., & Akhavan Niaki, S. T. (2019). A closed-loop supply chain considering carbon reduction, quality improvement effort, and return policy under two remanufacturing scenarios. Journal of Cleaner Production, 232, 1230–1250. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.372
Wen, D., Xiao, T., & Dastani, M. (2020). Pricing and collection rate decisions in a closed-loop supply chain considering consumers’ environmental responsibility. Journal of Cleaner Production, 262, 121272. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121272
Yazdi, H., Parvardeh, A., & Sabouhi, F. (2026). Closed-loop supply chain design for glass containers under transportation disruptions. System Engineering and Productivity, 6(3), 27–49. (In Persian). https://doi.org/10.22034/sep.2025.2073997.1407

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 02 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 23 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 08 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 08 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 08 مهر 1405