نوآوری‌های صنعتی

نوآوری‌های صنعتی

طراحی یک شبکه زنجیره تأمین خون پایدار و تاب آور با استفاده از پیش‌بینی تقاضای فازی و بهینه‌سازی استوار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده
زنجیره تأمین خون به دلیل فسادپذیری بالا، حساسیت زمانی، وابستگی به اهدای داوطلبانه و نوسانات تقاضا، یکی از پیچیده‌ترین شبکه‌های سلامت محسوب می‌شود و در شرایط بحرانی مانند بلایای طبیعی یا همه‌گیری‌ها آسیب‌پذیری بیشتری دارد. این پژوهش باهدف ارتقای پایداری و تاب‌آوری این شبکه، یک ساختار ترکیبی مبتنی بر پیش‌بینی تقاضای فازی و بهینه‌سازی استوار چندهدفه ارائه می‌دهد. در گام نخست، با استفاده از شبکه عصبی حافظه‌دار بلندمدت (LSTM) و داده‌های واقعی از پنج مرکز انتقال خون، تقاضای روزانه در قالب سه سناریوی فازی خوش‌بینانه، پایه و بدبینانه پیش‌بینی می‌شود که میانگین خطای مطلق (MAPE) آن حدود ۴.۴۲٪ می‌باشد. سپس این خروجی‌ها وارد مدل بهینه‌سازی می‌گردند. مدل ریاضی توسعه‌یافته تصمیمات هم‌زمان مکان‌یابی مراکز ثابت و موقت، تخصیص اهداکنندگان و مدیریت جریان انتقال خون را با سه هدف اصلی شامل حداقل‌سازی هزینه، کاهش کمبود خون و کاهش آلایندگی‌های زیست‌محیطی بهینه می‌کند. برای حل مدل، الگوریتم فراابتکاری NSGA-II به‌منظور استخراج جبهه پارتو به‌کاررفته و جهت اعتبارسنجی مدل در ابعاد کوچک از CPLEX و MOPSO استفاده شده است. چارچوب پیشنهادی با تولید جبهه پارتو شامل ۷ راه‌حل غیرمغلوب، موفق به دستیابی به جبهه‌ای با همگرایی مطلوب و پراکندگی یکنواخت شده است. تحلیل همگرایی حاصل از ۱۰ اجرای مستقل الگوریتم، بیانگر تثبیت کامل توابع هدف پس از ۲۰۰ نسل و پایداری جبهه‌ی پارتو می‌باشد. تحلیل‌های حساسیت و ارزیابی شاخص‌های پایداری و تاب‌آوری نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی در شرایط بحرانی با بازپیکربندی ساختار شبکه، عملکردی سازگار و پایدار ارائه می‌دهد. این مدل قابلیت تعمیم به سایر مناطق را داشته و می‌تواند در برنامه‌ریزی‌های استراتژیک حوزه سلامت مورداستفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Designing a Sustainable and Resilient Blood Supply Chain Network Using Fuzzy Demand Forecasting and Robust Optimization

نویسندگان English

Hassan Khademizare
Mohammadamin Khosravi
Hassan Hosseininasab
Davood shishebori
Department of Industrial Engineering, Yazd University,Yazd, Iran
چکیده English

The blood supply chain is recognized as one of the most complex healthcare networks due to high perishability, time sensitivity, reliance on voluntary donation, and demand fluctuations, making it increasingly vulnerable in critical situations such as natural disasters or pandemics. This study aims to enhance the sustainability and resilience of this network by proposing a hybrid framework based on fuzzy demand forecasting and robust multi-objective optimization. In the first step, a Long Short-Term Memory (LSTM) neural network is employed using real data from five blood transfusion centers to forecast daily demand in the form of three fuzzy scenarios—optimistic, baseline, and pessimistic—achieving a mean absolute percentage error (MAPE) of approximately 4.42%. These outputs are then incorporated into the optimization model. The developed mathematical model simultaneously optimizes location decisions for permanent and temporary centers, donor allocation, and blood flow management, with three main objectives: minimizing total cost, reducing blood shortages, and minimizing environmental pollution. The NSGA-II metaheuristic algorithm is utilized to extract the Pareto front, while CPLEX and MOPSO are employed for model validation on small-scale instances. The proposed framework successfully generates a Pareto front comprising seven non-dominated solutions, achieving favorable convergence and uniform diversity. Convergence analysis based on ten independent runs indicates full stabilization of objective functions after 200 generations, confirming Pareto front stability. Sensitivity analyses and evaluation of sustainability and resilience indices demonstrate that the proposed model provides adaptive and stable performance under critical conditions through network reconfiguration. The model is generalizable to other regions and can be effectively utilized in strategic healthcare planning.

کلیدواژه‌ها English

Blood supply chain
Demand forecasting
LSTM
Robust optimization
Fuzzy programming

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 27 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 28 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 09 شهریور 1405