توسعه یک مدل ریاضی برای شبکه زنجیره‌تأمین قراردادی برای تولید روغن و دانه روغنی با ملاحظه ابعاد امنیت غذایی و حمایت از تولید داخل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری مهندسی صنایع، گروه مهندسی صنایع، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 استادیار گروه مهندسی صنایع، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 استادیار گروه مدیریت لجستیک، دانشکدۀ مدیریت و برنامه‌ریزی راهبردی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

4 کارشناسی ارشد علوم تغذیه، گروه تغذیه و بهداشت مواد غذایی، دانشکدۀ بهداشت، دانشگاه بقیه الله (عج)، تهران، ایران

10.22084/ier.2025.30040.2181

چکیده

در جهان امروز یکی از مشکلات اساسی بشر تأمین نیازهای غذایی است، به‌گونه‌ای که امنیت غذایی و افزایش کیفیت به‌عنوان اهداف مهم دولت‌ها قرارگرفته است. عوامل مؤثر بر امنیت غذایی شامل قابل دسترس‌بودن مواد غذایی (موجود بودن)، استطاعت مالی برای دسترسی‌ به مواد غذایی، مفید بودن مواد غذایی (کیفیت) و پایداری امنیت غذایی در طول زمان ازطریق مدیریت ملاحظات اقتصادی و اجتماعی، منابع آب و کیفیت خاک است. پژوهش حاضر، مدلی برای طراحی شبکه زنجیره‌‌تأمین محصولات غذایی اساسی با ملاحظه ابعاد امنیت غذایی و رویکرد قراردادی، ارائه و حل می‌کند. شبکه زنجیره‌تأمین مورد مطالعه در این تحقیق، شامل تأمین‌کنندگان (دانه‌های روغنی)، تولیدکنندگان (روغن کلزا و آفتابگردان) و دو نوع مشتری است. در این تحقیق ابتدا با بررسی تحقیقات گذشته، ابعاد امنیت غذایی و عوامل مؤثر بر زنجیره امنیت غذایی، شناسایی شد. سپس برای انجام تحقیق میدانی، دو پرسش‌نامه تدوین شد. ازطریق پرسش‌نامه اولیه، ابعاد امنیت غذایی و معیارهای مرتبط با آن، مورد تأیید خبرگان تحقیق قرار گرفت و سپس بااستفاده از پرسش‌نامه نهایی، مهم‌ترین عوامل مؤثر بر امنیت غذایی زنجیره‌تأمین مورد مطالعه، شناسایی شد. در مرحله بعد، براساس عوامل شناسایی شده، مدل ریاضی برای زنجیره‌تأمین مبتنی‌بر رویکرد قراردادی و حمایت از تولید داخل، ایجاد و حل گردید. مسأله در ابعاد کوچک بااستفاده از روش «معیار جامع» حل شد. مدل ریاضی چندهدفه ارائه شده در این پژوهش، از نوع مسائل NP-hard است، بنابراین از الگوریتم‌ فراابتکاری شبیه‌سازی تبرید چندهدفه (MOSA) و الگوریتم ژنتیک چندهدفه (NSGA-II)‌ برای حل مدل استفاده شده است. به‌منظور اعتبارسنجی، نتایج این الگوریتم‌ها با نتایج حل دقیق روش معیار جامع، مقایسه شده است. همچنین نتایج حاصل از دو الگوریتم MOSA و NSGA-II نیز با یکدیگر مقایسه شده است که نتایج مقایسات، نشان‌دهنده عملکرد بهتر الگوریتم فراابتکاری MOSA می‌باشد. همچنین نتایج عددی نشان‌داد که میزان جریان محصول در دور‌های چهارم و پنجم با افزایش قابل‌توجهی مواجه است. با بررسی تحلیل پارامتریک و جواب‌های پارتو نیز مشخص گردید که سود اعضای زنجیره‌تأمین همسو بوده و با افزایش سود تأمین‌کننده و تولیدکننده، رضایت‌مندی مشتریان نیز افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Development of a Mathematical Model for a Contractual Supply Chain Network for Oil and Oilseed Production, Considering Food Security Aspects and Supporting Domestic Production

نویسندگان [English]

  • Mostafa Farokhiani 1
  • Hossein-Ali Hassanpour 2
  • Hossein Ghaffaritouran 3
  • Ali Ghorbanpour 4
1 PhD of Industrial Engineering, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Imam Hossein (AS) University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Imam Hossein (AS) University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Logistics Management, Faculty of Management and Strategic Planning, Imam Hossein (AS) University, Tehran, Iran
4 Master of Science in Nutrition, Department of Nutrition and Food Hygiene, Faculty of Health, Baqiyatallah University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In today's world, one of the basic problems of mankind is to provide food needs, so that food security and quality increase are the important goals of governments. Factors affecting food security include the availability of food (availability), the financial ability to access food, the usefulness of food (quality) and the sustainability of food security over time through the management of Economic and social considerations, water resources and soil quality. The current research presents and solves a model for the design of the supply chain network of basic food products considering the aspects of food security and the contractual approach. The supply chain network studied in this research includes suppliers (oilseeds), producers (rapeseed and sunflower oil) and two types of customers. In this research, first by reviewing past researches, the dimensions of food security and factors affecting the food security chain were identified. Then, two questionnaires were compiled to conduct field research. Through the initial questionnaire, the dimensions of food security and related criteria were approved by research experts, and then using the final questionnaire, the most important factors affecting the food security of the studied supply chain were identified. In the next step, based on the identified factors, the mathematical model for the supply chain based on the contractual approach and supporting domestic production was created and solved. The problem was solved in small dimensions using the "comprehensive criterion" method. The multi-objective mathematical model presented in this research is a type of NP-hard problem, so multi-objective simulated annealing meta-heuristic algorithm (MOSA) and multi-objective genetic algorithm (NSGA-II) were used to solve the model. For the purpose of validation, the results of these algorithms have been compared with the exact solution results of the comprehensive criterion method. Also, the results of two algorithms, MOSA and NSGA-II, have been compared with each other, and the results of the comparisons show the better performance of the meta-heuristic algorithm of MOSA. Numerical results also showed that the product flow rate in the fourth and fifth period increases significantly. By examining parametric analysis and Pareto solutions, it was also determined that the profits of the supply chain members are aligned and that customer satisfaction also increases with the increasing in the profits of the supplier and the producer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Network Design
  • Supply Chain
  • Food Security
  • Sustainability of Food Security
  • Factors Affecting Food Security

مراجع

  • Alam, M. F. B., Tushar, S. R., Ahmed, T., Karmaker, C. L., Bari, A. M., de Jesus Pacheco, D. A., ... & Islam, A. R. M. T. (2024). Analysis of the enablers to deal with the ripple effect in food grain supply chains under disruption: Implications for food security and sustainability. International Journal of Production Economics, 270, 109179. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2024.109179.
  • Kazemi, M. J., & Samouei, P. (2024). A new bi-level mathematical model for government-farmer interaction regarding food security and environmental damages of pesticides and fertilizers: Case study of rice supply chain in Iran. Computers and Electronics in Agriculture, 219, 108771. https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.108771.
  • طهماسبی. م (1393), پیش‌بینی تأمین و مصرف محصولات غذایی اساسی برای تأمین امنیت غذایی کشور در افق 1410 بااستفاده از نرم‌افزار IFS. پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی صنایع گرایش لجستیک و زنجیره‌تأمین. دانشکده مهندسی. دانشگاه جامع امام حسین.
  • صفائی قادیکلائی، ع و غلام رضاتبار دیوکلائی، ز (1393)، تبیین چارچوبی برای ارزیابی پایداری زنجیره‌ی تأمین مواد غذایی بااستفاده از فرآیند تحلیل شبکه فازی (مورد مطالعه: شرکت‌های منتخب تولیدی فرآورده‌های گوشتی استان مازندران)، 6 (3): 535-554، دانشکده مدیریت دانشگاه تهران. https://civilica.com/doc/1400361
  • Westengen, O. T., & Banik, D. (2016). The state of food security: From availability, access and rights to food systems approaches. In Forum for development studies, 43 (1): 113-134. Routledge.

https://doi.org/10.1080/08039410.2015.1134644.

 

  • Burchi, F., & De Muro, P. (2016). From food availability to nutritional capabilities: Advancing food security analysis. Food Policy, 60: 10-19. https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2015.03.008.
  • Alam, M. M., Siwar, C., Talib, B. A., & Wahid, A. N. (2017). Climatic changes and vulnerability of household food accessibility. International Journal of Climate Change Strategies and Management. https://doi.org/10.1108/IJCCSM-06-2016-0075.
  • Nessa, N., Gatta, R., Ambo-Rappe, R., Jompa, J., & Yahya, A. F. (2020, September). The role of women in the utilization of Enhalus acoroides: livelihoods, food security, impacts and implications for coastal area management. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 564 (1): 012073. IOP Publishing. 10.1088/1755-1315/564/1/012073.
  • Campi, M., Duenas, M., & Fagiolo, G. (2020). Specialization in food production, global food security and sustainability (No. 2020/05). https://hdl.handle.net/10419/228144.
  • Amhamed, A., Genidi, N., Abotaleb, A., Sodiq, A., Abdullatif, Y., Hushari, M., & Al-Kuwari, M. (2023). Food security strategy to enhance food self-sufficiency and overcome international food supply chain crisis: the state of Qatar as a case study. Green Technology, Resilience, and Sustainability, 3(1), 3. https://doi.org/10.1007/s44173-023-00012-8.
  • Barakat, S., Cochrane, L., & Vasekha, I. (2023). The humanitarian-development-peace nexus for global food security: Responding to the climate crisis, conflict, and supply chain disruptions. International Journal of Disaster Risk Reduction, 98, 104106. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2023.104106.
  • Sagi, V., & Gokarn, S. (2023). Determinants of reduction of food loss and waste in Indian agri-food supply chains for ensuring food security: A multi-stakeholder perspective. Waste Management & Research, 41(3), 575-584. https://doi.org/10.1177/0734242X221126
  • Tonelli, D., Rosa, L., Gabrielli, P., Parente, A., & Contino, F. (2024). Cost-competitive decentralized ammonia fertilizer production can increase food security. Nature Food, 1-11. https://doi.org/10.1038/s43016-024-00979-y.
  • Shelia, V., Hansen, J., Sharda, V., Porter, C., Aggarwal, P., Wilkerson, C. J., & Hoogenboom, G. (2019). A multi-scale and multi-model gridded framework for forecasting crop production, risk analysis, and climate change impact studies. Environmental Modelling & Software, 115, 144-154. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2019.02.006.
  • Cunningham, S. A., Shaikh, N. I., Datar, A., Chernishkin, A. E., & Patil, S. S. (2021). Food subsidies, nutrition transition, and dietary patterns in a remote Indian district. Global Food Security, 29, 100506. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2021.100506.
  • Hashem, N. M., González-Bulnes, A., & Rodriguez-Morales, A. J. (2020). Animal welfare and livestock supply chain sustainability under the COVID-19 outbreak: An overview. Frontiers in veterinary science, 7, 679. https://doi.org/10.3389/fvets.2020.582528.
  • Nhemachena, C., Nhamo, L., Matchaya, G., Nhemachena, C. R., Muchara, B., Karuaihe, S. T., & Mpandeli, S. (2020). Climate Change Impacts on Water and Agriculture Sectors in Southern Africa: Threats and Opportunities Sustainable Development. Water, 12(10), 2673. https://doi.org/10.3390/w12102673.
  • Sundram, P., & Brennan, C. S. (2024). Triumphs, trials and tomorrow in food security: an ASEAN outlook. International Journal of Food Science & Technology, 59(4), 2079-2087. https://doi.org/10.1111/ijfs.16899.
  • López, M. M., Vera Andreo, J., Plà Aragonés, L. M., & Recalde-Ramírez, J. L. (2024). Design of a mathematical model to optimize farmer food security and promote rural development in Paraguay. Annals of Operations Research, 1-38. https://doi.org/10.1007/s10479-024-06199-8.
  • Khan, Y., Ashraf, S., & Shah, M. (2024). Determinants of food security through statistical and fuzzy mathematical synergy. Environment, Development and Sustainability, 26(6), 14981-14999. https://doi.org/10.1007/s10668-023-03231-y.
  • Hamidoğlu, A. (2024). A game-theoretical approach on the construction of a novel agri-food supply chain model supported by the government. Expert Systems with Applications, 237, 121353. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2023.121353.
  • Esteso, A., Alemany, M. M. E., & Ortiz, A. (2023). Sustainable agri-food supply chain planning through multi-objective optimisation. Journal of Decision Systems, 1-25. https://doi.org/10.1080/12460125.2023.2180138.
  • Abbas, H., Zhao, L., Gong, X., & Faiz, N. (2023). The perishable products case to achieve sustainable food quality and safety goals implementing on-field sustainable supply chain model. Socio-Economic Planning Sciences, 87. https://doi.org/10.1016/j.seps.2023.101562.

 

  • دارستانی، ح، جوادی، ب، موسی زاده، م، ابدالی، م. (1403). طراحی مدل دوهدفه شبکه زنجیره‌تأمین گوشت با درنظر گرفتن قابلیت ارتجاعی تحت شرایط عدم قطعیت، نشریه پژوهش‌های مهندسی صنایع در سیستم‌های تولید. 22084/ier.2024.29296.2166
  • Gholian-Jouybari, F., Hashemi-Amiri, O., Mosallanezhad, B., & Hajiaghaei-Keshteli, M. (2023). Metaheuristic algorithms for a sustainable agri-food supply chain considering marketing practices under uncertainty. Expert Systems with Applications, 213, 118880. https://doi.org/10.3390/logistics7030046.
  • Patidar, R., & Agrawal, S. (2020). A mathematical model formulation to design a traditional Indian agri-fresh food supply chain: a case study problem. Benchmarking: An International Journal, 27(8), 2341-2363. https://doi.org/10.1108/BIJ-01-2020-0013.
  • Azab, R., Mahmoud, R. S., Elbehery, R., & Gheith, M. (2023). A Bi-Objective Mixed-Integer Linear Programming Model for a Sustainable Agro-Food Supply Chain with Product Perishability and Environmental Considerations. Logistics, 7(3), 46. https://doi.org/10.3390/logistics7030046.
  • Rahbari M, Khamseh AA, Mohammadi M. (2023). A novel multi-objective robust fuzzy stochastic programming model for sustainable agri-food supply chain: case study from an emerging economy. Environmental Science and Pollution Research, 30(25): 67398-442. https://doi.org/10.1007/s11356-023-26305-w.
  • حمدی اصل، ع، عموزادخلیلی، ح، توکلی‌مقدم، رضا، حاجی آقایی، م. (1400). بهینه‌سازی چندهدفه در طراحی شبکه زنجیره‌تأمین خرما. نشریه پژوهش‌های مهندسی صنایع در سیستم‌های تولید، 9(19), 137-153. 22084/ier.2022.26317.2091
  • Esteso, A., Alemany, M. M. E., & Ortiz, Á. (2021). Impact of product perishability on agri-food supply chains design. Applied Mathematical Modelling, 96, 20-38. https://doi.org/10.1016/j.apm.2021.02.027.
  • Yang, Q., Xiong, L., Li, Y., Chen, Q., Yu, Y., & Wang, J. (2022). Contract Coordination of Fresh Agri-Product Supply Chain under O2O Model. Sustainability, 14(14), 8771. https://doi.org/10.3390/su14148771.
  • Hou, J., Wu, L., & Hou, B. (2020). Risk attitude, contract arrangements and enforcement in food safety governance: a China’s agri-food supply chain scenario. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(8), 2733. https://doi.org/10.3390/ijerph17082733
  • Namany, S., Govindan, R., Alfagih, L., McKay, G., & Al-Ansari, T. (2020). Sustainable food security decision-making: an agent-based modelling approach. Journal of Cleaner Production, 255, 120296. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120296.
  • Michalk, D. L., Kemp, D. R., Badgery, W. B., Wu, J., Zhang, Y., & Thomassin, P. J. (2019). Sustainability and future food security—a global perspective for livestock production. Land Degradation & Development, 30(5), 561-573. https://doi.org/10.1002/ldr.3217.
  • Johnson, B. J., Ribeiro, F. R., & Beckett, J. L. (2013). Application of growth technologies in enhancing food security and sustainability. Animal frontiers, 3(3), 8-13. https://doi.org/10.2527/af.2013-0018.
  • Greenwald, H. P., & Zajfen, V. (2017). Food insecurity and food resource utilization in an urban immigrant community. Journal of immigrant and minority health, 19(1), 179-186. https://doi.org/10.1007/s10903-015-0331-9.
  • Gregory, P. J., Ingram, J. S., & Brklacich, M. (2012). Climate change and food security. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1463): 2139-2148. https://doi.org/10.1098/rstb.2005.1745.
  • شالچی‌طوسی، م. پورمحمدی، ف. پیشوایی، س. (1394). طراحی مجدد شبکه و برنامه‌ریزی زنجیره‌‌تأمین محصولات غذایی با لحاظ کردن امنیت غذایی و جریان‌های مالی، چهاردهمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی صنایع.  https://civilica.com/doc/760890
  • Kadivar, Sh. Qavami, M., Karachorlu, M. and Delkhosh, B. (1389). Chemical evaluation of oil extracted from different cultivars of rapeseed. Food Science and Nutrition, 7(2 (serial 26)), 19-29[in persian]. https://www.noormags.ir/view/fa/articlepage/1092596.
  • Poonia, V., Kulshrestha, R., & Sangwan, K. S. (2024). A Comparative Study of ε-constraint, LP-metric, and Weighted Sum Multi-objective Optimization Methods in a Circular Economy. Procedia CIRP, 122, 294-299. https://doi.org/10.1016/j.procir.2024.01.043.
  • Ulungu, E. L., Teghem, J. F. P. H., Fortemps, P. H., & Tuyttens, D. (1999). MOSA method: a tool for solving multiobjective combinatorial optimization problems. Journal of multicriteria decision analysis, 8(4), 221. https://doi.org/10.2517/af.2013-0016.
  • جبله. م (1395) طراحی شبکه زنجیره‌‌تأمین چندهدفه، چندسطحی مبتنی‌بر چابکی و ارزش‌های سازمانی و حل آن با یک روش کارا. پایان‌نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع گرایش لجستیک و زنجیره‌‌تأمین.
نشریه پژوهش های مهندسی صنایع در سیستم های تولید
دوره 12، شماره 25
اسفند 1403
صفحه 63-81

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار