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# Mathématiques# Optimisation et contrôle

Construire des chaînes d'approvisionnement résilientes et écolos

Un modèle pour créer des chaînes d'approvisionnement solides et durables malgré les perturbations.

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Table des matières

Les catastrophes, comme la pandémie de COVID-19, peuvent vraiment foutre en l'air les chaînes d'approvisionnement et les industries de plein de façons. Pour gérer ces problèmes, les entreprises doivent se concentrer sur le renforcement de leurs chaînes d'approvisionnement. Cet article propose un modèle qui aide les entreprises à concevoir une chaîne d'approvisionnement à la fois écologique et résiliente. Le modèle comprend des stratégies pour contrer les perturbations tant du côté de l'offre que de la demande.

Importance de la Résilience dans les chaînes d'approvisionnement

Quand les catastrophes frappent, ça peut provoquer des problèmes comme des retards de livraison, des pénuries de main-d'œuvre et un manque de fournitures. Par exemple, après le tsunami au Japon en 2011, Toyota a connu de graves disruptions dans son réseau d'approvisionnement, ce qui a entraîné l'arrêt de la production de certaines usines en Amérique du Nord à cause de pénuries de pièces. De façon similaire, la pandémie de COVID-19 a mis en lumière les faiblesses des chaînes d'approvisionnement dans le monde entier. Ces situations montrent bien qu'il faut que les entreprises s'adaptent et renforcent leurs chaînes d'approvisionnement pour survivre aux disruptions.

Un effet de perturbation important est l'effet domino, qui propage les problèmes dans toute la chaîne d'approvisionnement, créant des défis en aval. Par exemple, en juin 2020, Mercedes-Benz a arrêté sa production en Alabama en raison d'une pénurie de composants importés d'Europe, causée par la pandémie. Gérer cet effet domino est crucial pour que les entreprises gardent leurs opérations fluides.

Stratégies pour gérer les perturbations

Pour récupérer efficacement des disruptions, les chaînes d'approvisionnement doivent avoir une résilience intégrée. Créer des plans de secours, comme avoir des fournisseurs supplémentaires ou des installations temporaires, peut aider à contrôler l'effet domino. Les entreprises doivent adopter de bonnes stratégies lors de la phase de planification pour diminuer l'impact d'événements imprévus, comme des retards d'approvisionnement, des hausses de demande ou des capacités réduites.

Considérations environnementales dans la conception des chaînes d'approvisionnement

Inclure des aspects environnementaux dans la conception des chaînes d'approvisionnement est aussi crucial, car ça peut donner aux entreprises un avantage concurrentiel. Mettre en œuvre des stratégies de réduction des émissions, produire des biens recyclables et utiliser des technologies vertes sont des moyens de créer une chaîne d'approvisionnement plus respectueuse de l'environnement.

Incertitude dans la planification des chaînes d'approvisionnement

Des estimations inexactes des paramètres peuvent entraîner d'importantes pertes dans des situations incertaines. Donc, gérer les incertitudes est un autre facteur clé qui impacte l'efficacité des chaînes d'approvisionnement. Il y a trois approches courantes pour gérer l'incertitude : l'Optimisation Stochastique, l'optimisation robuste et l'optimisation floue, l'optimisation stochastique étant la plus utilisée dans le contexte des perturbations.

L'optimisation stochastique prend en compte divers scénarios possibles affectant les chaînes d'approvisionnement, tandis que l'optimisation robuste se concentre souvent sur les pires scénarios. L'optimisation floue, elle, nécessite généralement des détails compliqués sur les paramètres. L'approche choisie pour cet article est un modèle d'optimisation stochastique à deux étapes pour contrôler les incertitudes.

Questions de recherche

Cet article vise à répondre à plusieurs questions clés :

  • Quelles options stratégiques et opérationnelles mènent à une chaîne d'approvisionnement résiliente et durable ?
  • Quelles stratégies sont les plus efficaces pour gérer l'effet domino ?
  • Comment les décideurs peuvent-ils gérer efficacement les incertitudes liées à l'estimation des paramètres ?

Aperçu de l'étude

L'article est organisé en sections qui résument les recherches pertinentes, décrivent le modèle d'optimisation stochastique à deux étapes développé, présentent des expériences numériques et leurs résultats, et concluent par des pistes pour les études futures.

Revue de la littérature

La littérature liée à ce sujet se concentre principalement sur trois domaines : les impacts environnementaux de la conception de la chaîne d'approvisionnement, les stratégies de résilience pour contrer l'effet domino, et l'utilisation de l'optimisation stochastique pour traiter les incertitudes.

Perspectives environnementales

L'intégration des considérations environnementales dans la conception des chaînes d'approvisionnement attire de plus en plus l'attention. Les chercheurs soulignent la nécessité pour les entreprises de se concentrer sur les émissions comme un critère clé de leur éco-responsabilité. Diverses études mettent également en avant l'importance d'équilibrer les préoccupations environnementales et économiques dans la conception des chaînes d'approvisionnement, en utilisant des stratégies résilientes pour faire face aux potentielles perturbations.

Stratégies de résilience

Les stratégies de résilience deviennent de plus en plus importantes, surtout après le COVID-19. Les chercheurs classifient ces stratégies en tactiques pré- et post-perturbation. Les stratégies pré-perturbation peuvent inclure la constitution de stocks de sécurité, tandis que les stratégies post-perturbation peuvent impliquer de faire appel à des fournisseurs de secours pour répondre aux demandes des clients.

Techniques de contrôle des incertitudes

Pour atténuer les effets néfastes des perturbations, il est essentiel d'incorporer des méthodes de contrôle des incertitudes appropriées. La plupart des recherches indiquent que les techniques d'optimisation stochastique sont plus efficaces que les modèles déterministes traditionnels pour traiter les incertitudes.

Problème de conception de la chaîne d'approvisionnement verte

Le problème de conception de la chaîne d'approvisionnement verte résiliente implique des étapes incluant fournisseurs, fabricants, entrepôts et détaillants. Les matières premières sont sourcées chez les fournisseurs, les produits sont fabriqués par les fabricants, puis stockés dans des entrepôts avant d'être envoyés aux détaillants. Le modèle évalue différents modes de transport et périodes tout en tenant compte des perturbations potentielles.

Composantes clés du modèle

Le modèle inclut plusieurs composantes : coûts de transport et de retards, coûts de mise en place pour des installations temporaires, coûts de formation et coûts d'émission. L'objectif est de minimiser les coûts globaux tout en s'assurant que les limites d'émission fixées par le gouvernement sont respectées.

Modèle d'optimisation stochastique à deux étapes

Le modèle proposé utilise une approche d'optimisation stochastique à deux étapes. Dans la première étape, des décisions sont prises sur la base de variables connues. Dans la deuxième étape, des variables incertaines sont prises en compte à travers divers scénarios. L'objectif est d'optimiser la chaîne d'approvisionnement tout en s'assurant que les niveaux d'émission respectent les réglementations gouvernementales.

Stratégies de résilience expliquées

  1. Fournisseurs de secours : Ajouter des fournisseurs de secours aide à atténuer les risques. Bien que le fait d'engager des fournisseurs supplémentaires puisse augmenter les coûts, ils offrent une assurance pendant les perturbations.

  2. Approvisionnement multiple : S'approvisionner auprès de plusieurs fournisseurs diversifie la base d'approvisionnement, réduisant la dépendance à un nombre limité. Cependant, cela peut entraîner des coûts plus élevés.

  3. Stocks de sécurité : Maintenir des stocks de sécurité permet aux entreprises de réagir rapidement à des augmentations soudaines de la demande. Cette stratégie équilibre les coûts de maintien des stocks contre les pénuries potentielles.

  4. Installations temporaires : Utiliser des installations temporaires peut soutenir la reprise de la chaîne d'approvisionnement pendant les perturbations, en maintenant la capacité de production et de stockage.

  5. Systèmes de partage d'informations : Une communication efficace entre les partenaires de la chaîne d'approvisionnement peut réduire les retards et améliorer la réactivité face aux changements de demande.

Expérience numérique et résultats

Une simulation a été réalisée pour étudier l'impact des perturbations sur la chaîne d'approvisionnement et identifier les stratégies optimales pour contrôler l'effet domino. Différents scénarios ont été testés, reflétant divers niveaux de perturbation. Les résultats clés ont montré comment certaines stratégies peuvent minimiser les coûts et améliorer les niveaux de service.

Comparaison des stratégies

Deux stratégies, stocks de sécurité et constitution de stocks, ont été comparées. Les résultats ont indiqué que les stocks de sécurité devenaient le choix privilégié lorsque la capacité de production d'un fabricant tombait en dessous d'un certain niveau. De même, les fournisseurs de secours et l'approvisionnement multiple ont été comparés, montrant que les fournisseurs de secours offraient une plus grande résilience.

Impact du changement de demande

Comprendre la demande pour les produits essentiels par rapport aux produits non essentiels est crucial. Pendant la pandémie, les produits essentiels ont connu des pics de demande, tandis que les articles non essentiels n'ont pas connu de telles variations. Analyser les fluctuations de la demande aide les entreprises à se préparer à des situations variées.

Effet de la réglementation sur le carbone

Diverses réglementations sur les émissions de carbone visent à limiter les dommages environnementaux causés par les chaînes d'approvisionnement. L'étude a examiné comment les changements dans les réglementations affectent les coûts des chaînes d'approvisionnement et les décisions opérationnelles.

Conclusion

Cet article a proposé un modèle pour concevoir une chaîne d'approvisionnement résiliente et écologique qui gère efficacement les perturbations. L'approche d'optimisation stochastique à deux étapes permet une meilleure prise de décision dans des situations incertaines, et les stratégies mises en place offrent des solutions pratiques pour les gestionnaires de chaînes d'approvisionnement confrontés à des disruptions.

Directions pour les recherches futures

D'autres études sont nécessaires pour approfondir les complexités des chaînes d'approvisionnement résilientes. Explorer des questions comme les produits périssables, les plans de retour à la normale, et la dynamique entre les niveaux de stock de sécurité et les niveaux de service pourrait fournir des insights précieux pour les entreprises.

Source originale

Titre: On designing a resilient green supply chain to mitigate ripple effect: a two-stage stochastic optimization model

Résumé: Disasters and disruptions such as the COVID-19 pandemic can significantly interrupt supply chains and industries. To control these disruptions, decision-makers must focus on supply chain resiliency. This paper proposes a multi-stage, multi-period green supply chain design model and six resilience strategies, with downstream and upstream disruptions taken into account to analyze both the ripple and bullwhip effect, respectively. To control the mentioned disruptions and handle the uncertainties of parameter estimations, a two-stage stochastic optimization approach is devised. The objectives are to minimize the total cost of disruption, and $CO_{2}$ emission under the cap-and-trade mechanism as a government-issued emission regulation. The proposed decision-making framework and solution approach are validated using a numerical experiment followed by sensitivity analysis. The results show the optimum structure of the supply chain and the best resilient strategies to mitigate the ripple effect. Moreover, the effect of a decline in capacity of facilities on the optimal solution and the applied resilient strategies is investigated. This study provides managerial insights to help governments set the proper amount of cap, and supply chain managers to predict the demand behaviour of essential and non-essential products in the event of disruptions.

Auteurs: Hossein Mirzaee, Hamed Samarghandi, Keith Willoughby

Dernière mise à jour: 2023-03-03 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2303.01729

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.01729

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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