Một nghiên cứu cụ thể về các sản phẩm hộp mực sử dụng trong máy in hoặc máy photocopy cho các cơ quan và trường học tại thành phố Cần Thơ và các huyện lân cận được tiến hành để [r]
(1)ISSN: 1859-2171 TNU Journal of Science and Technology 195(02): - 10
XÂY DỰNG MƠ HÌNH TOÁN TỐI ƯU HOÁ MẠNG LƯỚI CHUỖI CUNG ỨNG KHÉP KÍN: TRƯỜNG HỢP CỦA CÁC SẢN PHẨM CARTRIDGE MÁY IN
TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ VÀ CÁC HUYỆN LÂN CẬN
Nguyễn Thắng Lợi*, Trần Thị Thắm, Đoàn Hoàng Tuấn
Trường Đại học Cần Thơ TÓM TẮT
Ngày nay, yêu cầu khắt khe môi trường bắt buộc doanh nghiệp phải có trách nhiệm nhiều đến sản phẩm bao gồm sản phẩm trả lại sản phẩm khơng cịn hữu dụng Việc xử lý hiệu nhóm sản phẩm tiết kiệm lượng lớn tiền mặt nhiều tài liệu trích xuất, tái sử dụng phân phối lại Logistics ngược (Reverse Logistics) Chuỗi cung ứng vòng kín (Closed-loop supply chain) thu hút nhiều quan tâm cách để quản lý dòng sản phẩm ngược lại cách hiệu chi phí Trong báo này, chúng tơi nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn vấn đề tối ưu hố cấu hình mạng lưới chuỗi cung ứng khép kín Để giải vấn đề đặt ra, mơ hình tuyến tính nguyên kết hợp (Mixed-Integer Linear Programming - MILP) đề xuất Một nghiên cứu cụ thể sản phẩm hộp mực sử dụng máy in máy photocopy cho quan trường học thành phố Cần Thơ huyện lân cận tiến hành để xác thực kiểm tra hiệu mơ hình vào tình thực tế Kết hiển thị cấu hình chuỗi cung ứng bao gồm nhà cung ứng, nhà sản xuất ngoài, nhà máy trung tâm như: trung tâm phân phối, trung tâm tái chế trung tâm thu gom Từ kết nghiên cứu, hình mẫu định hình cho chuỗi cung ứng khép kín Hình mẫu thể dàng điều chỉnh quy mơ cho phù hợp với loại sản phẩm khác
Từ khóa: Chuỗi cung ứng khép kín; Logistics ngược; Mơ hình tuyến tính ngun kết hợp; Phục
hồi sản phẩm; Tối ưu hóa mạng lưới
Ngày nhận bài: 18/10/2018; Ngày hoàn thiện: 11/2/2019; Ngày duyệt đăng: 28/02/2019
AN OPTIMIZATION MODEL OF CLOSED-LOOP SUPPLY CHAIN NETWORK: A CASE STUDY OF PRINTERS CARTRIDGES
IN CAN THO CITY AND NEIGHBORING DISTRICTS
Nguyen Thang Loi*, Tran Thi Tham, Doan Hoang Tuan
The College of Engineering Technology, Can Tho University ABSTRACT
Today, the environmental requirements enforce the businesses to be more responsible for products that include returned products as well as less useful products The efficient handling of this product's group helps save a large amount of cash as many documents can be extracted, reused and redistributed Reverse Logistics and Closed-loop supply chain has attracted more attention as a way to manage this product's group in a cost-effective manner In this paper, we study the mathematical model of optimizing the closed-loop supply chain configuration The model objective is to minimize the supply chain waste and reduce supply chain costs To solve the posed problem, A mixed integer linear programming (MILP) models were proposed A case study of the cartridge products used in the printers or the photocopiers for Can Tho city agencies and schools was conducted to verify and examine effectiveness of this model into real situation The results show a supply chain configuration that includes the suppliers, the outsourcers, the factories and the centers such as distribution, recycling, and collection centers From these results, a basic configuration will be formed for the closed-loop supply chain This configuration can easily be scaled to fit different types of products
Keywords: Closed-loop supply chain; Reverse logistics; Network optimaization; Mixed-Interger linear
programing; Product recovery
Received:18/10/2018; Revised: 11/02/2019; Approved: 28/02/2019
(2)Nguyễn Thắng Lợi Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 195(02): - 10 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu khách hàng đối mặt với khả cạnh tranh cao, tổ chức công ty phải tiềm giải pháp để quản lý chuỗi cung ứng hậu cần cách hiệu Bên cạnh đó, tổ chức cơng ty nhận thức thiếu hụt nguồn nguyên liệu vấn đề mơi trường Chính thách thức đặt làm để xây dựng mạng lưới chuỗi cung ứng khép vòng kín đáp ứng nhu cầu khách hàng, mang lại hiệu cao với chi phí thấp đồng thời giảm thiểu lượng rác thải từ sản phẩm qua sử dụng môi trường
Thời gian gần đây, mơ hình tối ưu mạng lưới chuỗi cung ứng khép kín logistics ngược mở rộng phát triển nghiên cứu như: Amin Zhang (2011) [1] giới thiệu mơ hình ngẫu nhiên dựa mơ hình quy hoạch tuyến tính nguyên hỗn hợp, xem xét thêm yếu tố môi trường để giảm thiểu tổng chi phí chuỗi cung ứng thời điểm chuỗi cung ứng xem xét Chaabane et al (2012) [2] đề xuất mơ hình huy hoạch tuyến tính hỗn hợp nguyên với để thiết kế chuỗi cung ứng xanh Mơ hình xây dựng dựa nguyên tắc phân tích chu kỳ sống sản phẩm Tuy nhiên, nhóm tác giả khơng xem xét u tố thời gian chuyển trạng thái chu kỳ sản phẩm xem xét Amin Zhang (2012) [3] phát triển mơ hình tối ưu cho cấu hình mạng lưới chuỗi cung ứng khép kín, mơ hình quy hoạch tuyến tính hỗn hợp nguyên đa mục tiêu đề xuất cho việc lựa chọn nhà cung cấp thích hợp đồng thời Lundin (2012) [4] kiểm tra ảnh hưởng việc thay đổi thiết kế chuỗi cung ứng khép kín mơ hình tốn học bảng số liệu giả định cho việc thiết kế đồng thời sản phẩm chuỗi cung ứng tích hợp logistics ngược Zeballos et al (2018) [5] nghiên cứu việc thiết kế chuỗi cung ứng khép kín cho sản phẩm Một cấu trúc mạng lưới xem xét tính
tốn cho hai loại khách hàng (thị trường thứ thứ hai) Francas Minner (2009) [6] đề xuất mơ hình tuyến tính nguyên đa giai đoạn để phân tích chi phí đầu tư vận hành việc thiết kế mạng lưới tạo sản phẩm tái chế sản phẩm trả lại sở Thơng qua nghiên cứu đề cập, tác giả đa phần tập trung vào xây dựng mô hình tốn Các báo chưa xem xét nhiều biến động tham số theo thời gian số liệu cịn mang tính chất ví dụ để kiểm chứng tính xác thực mơ hình Các vấn đề giải báo
Nghiên cứu thực với mong muốn xây dựng mơ hình chuỗi cung ứng khép kín cho sản phẩm điện điện tử với hiệu tối ưu Với mục tiêu này, mơ hình lập trình tuyến tính số ngun hỗn hợp tổng quát trình bày để giảm thiểu tổng chi phí trước kết hợp với số liệu thu thập từ thực tế Kết thu trường hợp điển hình địa bàn thành phố Cần Thơ huyện lân cận
Nội dung trình bày phương pháp nghiên cứu Các kết bàn luận giúp vấn đề trình bày rõ ràng Cuối nội dung kết luận hướng mở rộng thực báo PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
(3)Nguyễn Thắng Lợi Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 195(02): - 10 thu hồi Các sản phẩm từ trung tâm tái chuyển
đến nhà máy xem sản phẩm cuối nguyên liệu thành phần để sản xuất Cấu trúc mạng lưới chuỗi cung ứng khép kín mơ tả hình
Hình 1. Cấu trúc chuỗi cung ứng khép vịng kín
Mơ hình tốn tối ưu hố hỗn hợp tuyến tính nguyên mạng lưới chuỗi cung ứng khép kín đươc nhóm tác giả thiết lập dựa liệu thực trạng thu thập từ thực tiễn; xem xét đặc tính kỹ thuật sản xuất, sản xuất lại phát triển đặc điểm định tính mơ hình tác giả Lundin (2012) [4]
Các giả định mơ hình
Các nhu cầu sản phẩm thành phần biết Chất lượng đồng cho sản phẩm Nhà sản xuất phải trả chi phí cố định Chỉ phương thức vận chuyển xem xét Khách hàng đáp ứng nhu cầu thông qua trung tâm phân phối không trực tiếp từ nhà máy Trung tâm tái chế chuyển đến cho nhà máy nguyên liệu thành phần (tp) sản phẩm (sp)
Chỉ số tham số mơ hình: cC, f F , sS, d D, k K , g G, h H, và tT: tập hợp thành phần cần thay cho sản phẩm, M, Su, OM, DC, CUS, RC, CC, thời đoạn sản xuất sp
Các tham số mơ hình
CPc,f,t : Giá bán Su thứ f cho thứ c t CTFc,f,t : Chi phí (CP) vận chuyển từ Su thứ f cho thứ c t
CStorc : CP lưu trữ cho nguyên liệu thứ c CFixf,t : CP cố định Su thứ f t
Dec,t : Nhu cầu nguyên liệu thứ c t
CaMaxf,c,t : Khả tối đa Su thứ f để phân phối nguyên liệu thứ c t
CaTmaxf,c,t ; CaTminf,c,t: Khả vận chuyển tối đa tối thiểu Su thứ f cho nguyên liệu thứ c t
CHPt : CP sản xuất sp thời đoạn t CFPAt : CP cố định thời đoạn t
CTFd,t : CP chuyển sp từ M tới DC thứ d t CFPSt : CP không làm việc thời đoạn t CHRf gt ; CHRc
g
t : CP tái chế sp thời đoạn t
CFRAt : CP cố định công nghệ tái chế t CFRSt : CP không làm việc công nghệ tái chế t
CFixs,t : CP cố định cho việc lựa chọn OM thứ s t
CSs,t : CP tạo sản phẩm OM thứ s t Dek,t : Nhu cầu CUS thứ k t
PUTt : Thời gian hoàn thành sp t
CaMax_spt, CaMax_subs,t : Khả sản xuất tối đa M OM thứ s t
MaxQSt : Lượng sp tối đa sản xuất t CaMax_recyt : Khả sản xuất tối đa t CFixg : CP hợp đồng liên quan tới việc lựa chọn RC thứ g t
CFixh : CP liên quan tới việc lựa chọn CC thứ h t
PUTft , PUTct: Thời gian tái chế sp t CTRcg,t ; CTRfg,t: CP vận chuyển sp tái chế từ RC thứ g đến M t
CTRk,g,t ; CTRk,h,t; CTRh,g,t: CP chuyển sp hoàn trả lại từ CUS thứ k đến RC thứ g; CUS thứ k đến CC thứ h; từ CC thứ h đến RC thứ g t
rc; rf: Tỉ lệ tối đa thứ c sp phục hồi CStord,t : CP lưu trữ DC thứ d t
CTFd,k,t : CP chuyển sp từ DC thứ d đến CUS
thứ k t
(4)Nguyễn Thắng Lợi Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 195(02): - 10
VCRd : Sức chứa sp thứ p DC thứ d Các biến định
QCc,f,t : Số lượng c đặt từ Su f t QIc,t : Số lượng tồn kho c cuối t QPt : Số lượng sp sản xuất t
QSs,t : Số lượng sp sản xuất từ OM thứ s t
QTFd,t; QTFd,k,t : Số lượng sp vận chuyển từ M tới DC thứ d; từ DC thứ d đến CUS thứ k t NStord,t : Số lượng sp giữ DC d t QTRk,g,t ; QTRk,h,t; QTRh,g,t: Số lượng sp trả lại từ CUS thứ k đến RC thứ g đến CC thứ h; từ CC thứ h đến RC thứ g t QTRcg,t; QTRfg,t : Số lượng trả lại thứ c sp chuyển từ RC thứ g đến M t Ss,t: =1 Nếu nhà sản xuất s chọn, ngược lại
Zc,f,t: =1 Nếu nhà cung ứng f chọn, ngược lại
Dd,t: =1 Nếu trung tâm phân phối d chọn, ngược lại
Gg,t: Nếu trung tâm tái chế g chọn, ngược lại
Hh,t: Nếu trung tâm thu gom h chọn, ngược lại
Hàm mục tiêu
Mục tiêu tối thiểu hóa tổng chi phí hoạt động vận hành chuỗi cung ứng
) ( ) QTRc (CTGc QTF CTF QTF CTF QTF CTF QTF CTF ) NS (CS ) QS (CS QTF CTF ) ( Z CFix Q ) CTF (CP Min , , , , t g, t g, t g, h, t g, h, t h, k, t h, k, t g, k, t g, k, t k, d, t k, d, , t d, t d, , t s, t s, t d, t d, t f, c, t f, , t f, c, t f, c, t f, c, ) CFRS CFRA QTRc CHGc QTRf (CHRf H CFix G CFix QTRf CTGf D CFix S CFix CFPS CFPA QP CHP QI CStor t t g,t g,t T t gG
g,t g,t
T t hH
t h h t g g t g t g T
t gG
T t hHgG T
t k KhH
T t k KgG T
t dD
T t dD
t d d t s s T t sS T
t d D t t T t t t T
t cCf F
T t cC
t c c T
t cCf F
Ràng buộc
Khả cung ứng:
) ( , , , , , ,
, CaMax Z ct
Qcft cft cft Khả vận chuyển:
) ( , , , , ,
, QC c f t
CaTMinfct cft
) ( , , , , ,
, CaTMax c f t
QCcft fct Đáp ứng nhu cầu thành phần:
) ( , , , , ,
, QC QTRc De ct
QI ct
G g gt F
f cft t
c
Tồn kho: t g f c De QI QTRc QC
QI ct ct
G g gt F
f cft t c , , , ) ( , , , , , ,
Đáp ứng nhu cầu sản phẩm:
) (
, ,
, QTRf QP De t
QS K k t k t G g t g S s t
s
Khả sản xuất nhà sản xuất ngoài: ) ( ,
S _sub, ,
, CaMax st
QSst st st
Giới hạn cung cấp nhà sản xuất ngoài: ) (
, MaxQS t
QS t
S s
t
s
Khả sản xuất nhà máy:
) 10 ( _sp
*PUT CaMax t
QPt t t
Đáp ứng nhu cầu cho trung tâm phân phối: ) 11 ( , , ,
, De k t
QTF kt
D d
t k
d
Khả lưu trữ trung tâm phân phối: ) 12 ( , , ,
, VCR D d t
QTF
vo d dt
D d
t k d
p
Duy trì dòng chảy sản phẩm trung tâm phân phối :
) 13 ( , , , , ,
, NStor QTF QTF d t
NStor D d t k d t d t d t
d
Khả tái chế:
) 14 ( _recy * , , , t G CaMax PUTf QTRf PUTc QTRc t g t t t g t t g
Lượng sản phẩm sản xuất thu hồi:
) 15 (
, ,
, QP QS t
QTR S s t s t K k gG
t g
k
Sản phẩm thu hồi:
) 16 ( , , , , ,
, QTR r QTRc t
QTR c gt
G g hH
t g h K
k g G t g
k
) 17 ( , , , , ,
, QTR r QTRf t
QTR f gt
G g h H
t g h K
k g G t g
k
(5)Nguyễn Thắng Lợi Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 195(02): - 10
Điều kiện biến không âm binary:
; ;
; ; ; ;
; , , , ,, ,
,
,ft ct st t dt dkt dt
c QI QS QP QTF QTF NStor
QC
; ;
; ;
; , , ,, , ,
,
,gt gt gt kht hgt
k QTRc QTRf QTR QTR QTR
0,1; ;
;
; , , ,
,
,ft st dt gt
c S D G Z
Một trường hợp cụ thể Cartridge (P) máy in, máy photo địa bàn thành phố Cần Thơ số huyện lân cận
Vì mơ hình nhằm mục đích tối ưu hóa chuỗi cung ứng cấp chiến lược (dài hạn), khoảng thời gian coi giai đoạn chu kỳ sản phẩm Các số liệu tập trung chủ yếu vào số lượng chi phí Do đó, phương pháp lấy mẫu theo nhóm/ cụm áp dụng nghiên cứu Cụ thể, huyện cụm số liệu từ cụm thu thâp từ người quản lý thiết bị thông qua Phiếu khảo sát Các phiếu khảo sát phản ánh cụ thể mức độ tái chế
của thiết bị Số lượng mẫu cụ thể tính tốn dựa vào mức dự báo sản lượng bán hàng năm Bảng thể cho ta thấy giá bán thành phần từ Su
Bảng 1. Danh mục giá nhà cung cấp
Thành phần hiệu Ký Nhà cung cấp / Giá bán (1.000 VNĐ)
Drum (trống) C1 F1/160; F2/180; F3/250 Trục cao su C2 F2/19; F3/20 Gạt mực (Gạt lớn) C3 F1/10; F2/12 Trục từ C4 F1/20; F2/25 Gạt từ (Gạt nhỏ) C5 F2/7; F5/8 Trong trường hợp này, bốn giai đoạn tương ứng với giai đoạn xem xét bao gồm: giới thiệu (T1), tăng trưởng (T2), trưởng thành (T3) suy giảm (T4) Các địa điểm chọn mắc xích nhu cầu địa điểm thể bảng
Bảng 2. Nhu cầu sử dụng cartrigde
Địa điểm/Nhu cầu Địa điểm/Nhu cầu
(D1) Ninh Kiều/1701 (D2) Cái Răng/191 (D3) Thốt Nốt/90 (D4) Cờ Đỏ/96 (G1) Thới Lai/105 (G2) Bình Tân/105 (G3) Long Xuyên/364 (H1) Bình Minh/130 (H2) Vĩnh Thạnh/79 (H3) Bình Thủy/296
(M) Ơ Mơn/176 Thoại Sơn/109 Tân Hiệp/89 Giồng Riềng/115 Lai Vung/154 Lấp Vò/145 Phong Điền/101 Châu Thành/92 Châu Thành A/181
Ngoài số liệu khác mơ hình thể bảng đến bảng 13 bên phần số liệu Mơ hình viết phần mềm IBM Ilog Cplex 12.2 tích hợp với phần mềm Excel sử dụng để giải toán
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Kết từ liệu kiểm chứng thực tế địa bàn thành phố Cần Thơ, tất nhà cung cấp thành phần chọn cho tất thời đoạn Các thông tin chi tiết OM, M, DC, CC hiển thị Chi tiết xem bảng
Bảng Kết biến Binary
Giai đoạn Trung tâm phân phối Nhà cung cấp phụ Trung tâm thu gom Trung tâm tái chế
1 D1; D2; D3; D4 S1; S4 H1; H2; H3 G1; G2; G3
2 D1; D2; D3; D4 S2; S3 H1; H2; H3 G1; G2; G3
3 D1; D2; D3; D4 S2; S3; S4 H1; H2; H3 G1; G3
(6)Nguyễn Thắng Lợi Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 195(02): - 10 Ngồi sức chứa trung tâm phân
phối, trung tâm tái chế trung tâm thu gom xác định dựa số lượng sản phẩm vận chuyển đến địa điểm Điểm bật mơ hình tốn tình linh hoạt theo quy mơ cấu hình mạng lưới chuỗi cung ứng Khi ta tiến hành thay đổi tham số cho phù hợp với điều kiện thực tế, kết từ mơ hình hỗ trợ việc tính tốn diễn nhanh chóng Cụ thể, tham số có liên quan đến tham số thời gian (T) đề thay đổi để phù hợp với thực trạng hoạt động biến động theo thời điểm số liệu Bên cạnh đó, việc giả thuyết không giới hạn số lượng thành phần mắc xích tham gia chuỗi giúp mơ hình có tính linh hoạt chuyển trang thái thừ quy mô nhỏ sang quy mô lớn ngược lại KẾT LUẬN
Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng áp dụng mơ hình tuyến tính hỗn hợp ngun việc xây dựng mơ hình tốn tối ưu hố cấu hình mạng lưới chuỗi cung ứng vịng kín cho việc thu gom tái sản xuất, tái sử dụng Sản phẩm tìm hiểu loại Cartridge sử dụng máy in photocopy Dữ liệu tham số mơ hình thu thập trực tiếp từ trường đại học, phổ thông, quan địa bàn Thành phố Cần Thơ huyện lân cận
Trong tương lai, chúng tơi đề xuất việc xem xét bổ sung yếu tố môi trường khác việc phát thải carbon Ngoài ra, nghiên cứu mở rộng theo hướng xem xét nhu cầu không chắn ngẫu nhiên (dựa bối cảnh thực tế)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Amin, S H., Zhang, G (2011), “An integrated model for closed-loop supply chain configuration and supplier selection: multi-objective approach”, Expert Systems with Applications, 39(8), pp 6782–6791
2 Chaabane, A., Ramudhin, A., Paquet, M (2012), “Design of sustainable supply chains under the emission trading scheme”, International Journal of Production Economics, 135(1), pp.37-49
3 Amin, S H., Zhang, G (2012), “A multi-objective facility location model for closed-loop supply chain network under uncertain demand and return”, Applied Mathematical Modelling, 37(6), pp.4165–4176
4 Lundin, J.F (2012), “Redesigning a closed-loop supply chain exposed to risks”, International Journal of Production Economics, 140(2), pp.596–603
5 Luis J Zeballos, Carlos A Méndez, Ana P (2018), “Barbosa-Povoa Integrating decisions of product and closed-loop supply chain design under uncertain return flows”, Computers & Chemical Engineering, 112, pp.211-238
6 David Francas, Stefan Minner (2009), “Manufacturing network configuration in supply chains with product recovery”, Omega, 37(4), pp.757-769
DỮ LIỆU MƠ HÌNH TỐN
Bảng 4. Khả cung cấp tối đa OM
MaxQSt S1 S2 S2 S4
T1, T2, T3, T4 200 300 400 250
Bảng 5. Khả cung cấp tối đa Su
CaMaxf,c,t F1 F2 F3 F4 F5
C1 C2 C3 C4 C5
1500 - 1200
900 -
1000 1200 1100
- 700
1800 1100
- - -
- - - 1100
-
(7)Nguyễn Thắng Lợi Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 195(02): - 10
Bảng 6. Khả sản xuất tối đa RC
CaMax_recyt G1 G2 G2
T1, T2, T3, T4 700 900 800
Bảng Sức chứa DC
D1 D2 D3 D4
VCRd 4000 4000 3000 3000
vop 1 1
Bảng 8. Tỷ lệ thu hồi sản phẩm thành phần
rf 30 %
rc 20 %
Bảng 9 Chi phí cố định(Đơn vị: 1000 VNĐ)
Ký hiệu Địa điểm Chi phí
CFixf,t F4/ F5 300/ 300
CFPAt / CFPSt M 1000/ 500
CFixs,t S3/ S4 300/ 400
CFixd D4 300
CFixg
G1 G2 G3
1000 1000 2000 CFRAt / CFRSt
G1 G2 G3
900/ 500 800/ 400 1000/ 500 CFixh
H1 H2 H3
300 400 300
Bảng 10. Chi phí lưu kho (Đơn vị: 1000 VNĐ)
CStorc C1 C2 C3 C4 C5
T1, T2, T3, T4 7
CStord,t D1 D2 D3 D4
T1, T2, T3, T4 2,5 2,5
Bảng 11. Chi phí sản xuất (Đơn vị: 1000 VNĐ)
T1 T2 T3 T4
CHPt M 3
CSs,t
S1/ S2 S3/ S4
120/ 160 200/ 250 CHRfg,t
G1/ G2 G3
200/ 190 180 CHRcg,t
G1/ G2 G3