مقاله: نقش یکپارچه ‌سازی دیجیتال در کاهش اتلاف منابع و انرژی در زنجیره تأمین حلقه ‌بسته فولاد

ارائه یک مدل مدیریتی برای بهبود عملکرد تولید و بازرگانی؛مقاله: نقش یکپارچه ‌سازی دیجیتال در کاهش اتلاف منابع و انرژی در زنجیره تأمین حلقه ‌بسته فولاد

این مقاله با هدف ارائه یک مدل مدیریتی برای تبیین نقش یکپارچه‌سازی دیجیتال در کاهش اتلاف منابع و انرژی در زنجیره تأمین حلقه‌بسته فولاد تدوین شده است.

سید حسین جوادی

چکیده

این مقاله با هدف ارائه یک مدل مدیریتی برای تبیین نقش یکپارچه‌سازی دیجیتال در کاهش اتلاف منابع و انرژی در زنجیره تأمین حلقه‌بسته فولاد تدوین شده است. با ترکیب ادبیات زنجیره تأمین حلقه‌بسته، اقتصاد چرخشی، پلتفرم‌های دیجیتال و بهره‌وری انرژی، مدلی ارائه می‌شود که در آن یکپارچگی دیجیتال از طریق افزایش شفافیت و کیفیت اطلاعات، بهبود کیفیت تصمیم‌گیری، افزایش کارایی زنجیره و قابلیت ردیابی مواد، زمینه کاهش موجودی مازاد، حمل‌ونقل غیرضروری، تولید مازاد و اتلاف مواد را فراهم می‌کند و می‌تواند به بهبود بهره‌وری انرژی و عملکرد اقتصادی و زیست‌محیطی منجر شود. نوآوری مقاله در اتصال همزمان جریان فیزیکی، اطلاعاتی و تصمیم‌گیری و برجسته‌کردن نقش شرکت بازرگانی به‌عنوان گره اطلاعاتی زنجیره است. برای عملیاتی‌کردن مدل، شاخص پیشنهادی DSSCI و چهار سناریوی تحول ارائه شده و طرح اعتبارسنجی کمی با پرسشنامه خبرگان و PLS-SEM پیشنهاد می‌شود. در این نسخه هیچ نتیجه آماری ساختگی ارائه نشده و بخش تجربی به‌عنوان مرحله قابل اجراء برای پژوهش میدانی تعریف شده است.

مقدمه

صنعت فولاد یکی از ارکان اصلی توسعه صنعتی و اقتصادی کشورها و محصولات آن در ساخت‌وساز، زیرساخت‌های حمل‌ونقل، خودروسازی، ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی کاربرد گسترده دارند. زنجیره تأمین فولاد به دلیل تعداد بازیگران، گستردگی جغرافیایی، حجم بالای جریان مواد، وابستگی به انرژی، مواد اولیه، نوسان عرضه و تقاضا یکی از زنجیره‌های پیچیده صنعتی است.

آژانس بین‌المللی انرژی گزارش می‌کند که بخش آهن و فولاد حدود ۸ درصد تقاضای نهایی انرژی جهان و ۷ درصد انتشار CO2 مرتبط با بخش انرژی را به خود اختصاص می‌دهد. بنابراین ، بهره‌وری منابع و انرژی در این صنعت صرفاً موضوعی عملیاتی نیست و با رقابت‌پذیری و گذار به تولید پایدار ارتباط دارد.

اقتصاد چرخشی با حفظ ارزش مواد، استفاده مجدد و بازیافت، منطق خطی زنجیره را به جریان حلقه‌بسته تبدیل می‌کند.

فولاد به دلیل قابلیت بازیافت ظرفیت بالایی برای ایجاد جریان معکوس قراضه و بازگشت مواد به تولید دارد. با این‌حال جریان فیزیکی برگشت بدون جریان اطلاعاتی دقیق و مشترک نمی‌تواند به‌طور مؤثر عمل کند.

مطالعه Budde و همکاران درباره زنجیره فولاد نشان می‌دهد که گسست اطلاعاتی میان بازیگران می‌تواند مانع ایجاد حلقه‌های بسته مواد شود و پلتفرم‌های دیجیتال می‌توانند نقش واسط و هماهنگ‌کننده را ایفا کنند. از این رو، مسئله این مقاله اتصال دیجیتال‌سازی به تصمیم مدیریتی و سپس کاهش اتلاف است.

بیان مسئله

زنجیره فولاد یک اکوسیستم چندبازیگری است که در آن تولیدکننده، شرکت بازرگانی، انبار، حمل‌ونقل، مشتری صنعتی، مصرف‌کننده و بازیافت‌کننده به یکدیگر وابسته‌اند . تصمیم تولید بیش از تقاضا موجودی مازاد ایجاد می‌کند؛ تصمیم حمل نامناسب سفرهای غیرضروری ایجاد می‌کند؛ و نبود اطلاعات درباره پایان عمر محصول فرصت بازیافت را کاهش می‌دهد.

پژوهش Khalili-Fard و همکاران در سال ۲۰۲۴ نشان می‌دهد که طراحی پایدار زنجیره فولاد باید هزینه، انرژی، آب، حمل‌ونقل، جریان برگشتی و عدم‌ قطعیت را همزمان در نظر بگیرد.

در کنار آن، مطالعات Industry ۴.۰ در زنجیره فولاد ایران نیز فاصله میان وضعیت موجود و مطلوب را در حوزه‌هایی مانند زیرساخت و توازن زنجیره نشان داده‌اند.

بنابراین مسئله اصلی این پژوهش چنین صورت‌بندی می‌شود: چگونه می‌توان یکپارچگی دیجیتال را به زیرساخت هماهنگ‌کننده جریان مواد و اطلاعات تبدیل کرد، به‌گونه‌ای که شفافیت اطلاعات و کیفیت تصمیم‌گیری افزایش یابد، اتلاف منابع و فعالیت‌های غیرضروری کاهش پیدا کند و بهره‌ وری انرژی و عملکرد تولید و بازرگانی بهبود یابد؟

مبانی نظری و مرور ادبیات

۱-۳. زنجیره تأمین حلقه‌بسته و اقتصاد چرخشی

زنجیره حلقه‌بسته با افزودن جریان معکوس ، امکان بازیابی ارزش محصول و مواد را فراهم می‌کند. در فولاد این جریان شامل جمع‌آوری قراضه، تفکیک، ارزیابی کیفیت، حمل و ورود مجدد به تولید است.

۲-۳. دیجیتال‌سازی و پلتفرم‌های زنجیره

پلتفرم دیجیتال زیرساختی مشترک برای ثبت، تبادل، اعتبارسنجی و تحلیل داده‌های بین‌سازمانی است. مطالعه Budde و همکاران شش اولویت طراحی برای ایجاد حلقه‌های بسته مواد در زنجیره فولاد شناسایی کرده است.

۳-۳. بهره‌وری انرژی و منابع

بهره‌وری انرژی فقط تابع فناوری تولید نیست؛ برنامه‌ریزی تولید، موجودی، حمل، تخصیص سفارش، استفاده از قراضه و کاهش دوباره‌کاری نیز بر انرژی مصرف‌شده اثر دارند.

4-3. نقش شرکت بازرگانی

شرکت بازرگانی به اطلاعات سفارش، قیمت، مشتری، موجودی، مشخصات محصول و حمل دسترسی دارد. اتصال این داده‌ها به تولید و پایان عمر محصول، این شرکت را از واسطه معامله به هماهنگ‌کننده اطلاعاتی تبدیل می‌کند.

شکاف پژوهشی

شکاف نسبت به این مقاله	تمرکز غالب	حوزه
نقش محدود زیرساخت دیجیتال و اطلاعات تجاری شبکه، قراضه، هزینه، پایداری و عدم قطعیت زنجیره حلقه بسته فولاد
تأکید بیشتر بر کارخانه نسبت به کل چرخه عمر	AI، loT، پلتفرم و اتوماسیون	دیجیتال‌سازی فولاد
ارتباط محدود با بازرگانی، حمل و بازیافت	فرایند تولید و فناوری انرژی	بهره‌ وری انرژی
نیاز به مدل اختصاصی فولاد و بازیگر بازرگانی	ردیابی، اشتراک داده و همکاری	اقتصاد چرخشی دیجیتال

مدل مفهومی پیشنهادی

متغیرهای کنترل : عدم قطعیت تقاضا، قیمت، انرژی، حمل و نقل، کیفیت قراضه

مدل پیشنهادی مسیر یکپارچگی دیجیتال ß شفافیت اطلاعات ß کیفیت تصمیم‌گیری ß کارایی زنجیره ß کاهش اتلاف ß بهره ‌وری انرژی ß عملکرد اقتصادی و زیست محیطی را دنبال می‌کند. قابلیت ردیابی نیز مسیر مستقلی برای تقویت عملکرد حلقه‌بسته و بازیافت ایجاد می‌کند.

معماری مدیریتی و جریان‌های سه‌گانه

شکل ۲: معماری پیشنهادی زنجیره تامین و حلقه‌بسته دیجیتال فولاد

جریان معکوس مواد: محصول قراضه

داده‌های کلیدی	اجزای اصلی	جریان
مقدار، کیفیت، حمل و زمان	مواد اولیه، تولید، انبار، فروش، حمل، مصرف، قراضه، بازیافت	فیزیکی
سفارش، موجودی، قیمت، مسیر و مشخصات	تولید‌کننده، بازرگان، انبار، حمل، مشتری و بازیافت‌کننده	اطلاعاتی
تقاضا، ظرفیت، هزینه، ریسک و کیفیت قراضه	پیش‌بینی، خرید، تولید، موجودی، فروش، حمل و جمع‌آوری	تصمیم‌گیری

فناوری‌های پیشنهادی در لایه دیجیتال

خروجی مدیریتی	کارکرد	فناوری
دید لحظه‌ای و کاهش خطا	ثبت وضعیت موجودی، حمل و تجهیزات	IoT / حسگرها
یکپارچگی بین سازمانی	اشتراک داده میان شرکت‌ها	Cloud / API
تشخیص الگو	تحلیل تقاضا، قیمت، موجودی، حمل و انرژی	Big Data Analytics
پیش‌بینی و هشدار	پیش‌بینی تقاضا، قیمت، خرابی و ناهنجاری	AI / ML
تصمیم قبل از اجرا	آزمون سناریوهای تولید، موجودی و لجستیک	Digital Twin
ردیابی و تسهیل بازیافت	ثبت منشا و وضعیت ماده در چرخه عمر	شناسه دیجیتال ماده

شاخص‌های ارزیابی

جهت مطلوب	شاخص‌ها	بعد
کاهش هزینه / افزایش سود	هزینه کل، گردش موجودی، سود، هزینه حمل	اقتصادی
کاهش فعالیت زائد	زمان تحویل، موجودی، ظرفیت، حمل غیرضروری	عملیاتی
کاهش	مصرف و شدت انرژی، اتلاف مواد، دوباره‌کاری	منابع و انرژی
افزایش	نرخ جمع‌آوری و بازیافت، سهم مواد برگشتی	حلقه‌بسته
افزایش	DSSCI ، ردیابی، سرعت تبادل، کیفیت داده	دیجیتال
کاهش	CO2، ضایعات و مصرف منابع	زیست‌محیطی

روش پژوهش و طرح اعتبارسنجی

این نسخه یک پژوهش مفهومی-کاربردی است.

پرسشنامه در دو بخش ویژگی‌های سازمان و گویه‌های سازه‌ها تنظیم شود و پاسخ‌ها روی طیف پنج‌ درجه‌ای لیکرت ثبت گردد. برای هر سازه دست‌کم ۳ تا ۴ گویه در نظر گرفته شود.

برای آزمون سناریوها نیز می‌توان از شبیه‌سازی یا Digital Twin استفاده کرد و S0 تا S3 را بر اساس شاخص‌های اقتصادی، عملیاتی، انرژی، حلقه‌بسته و زیست‌ محیطی مقایسه نمود.

منطق مدیریتی و نتایج مورد انتظار

هدف مدل این نیست که هر نوع فناوری دیجیتال را ذاتاً مفید فرض کند. اثر مورد انتظار زمانی شکل می‌گیرد که فناوری به یکپارچگی داده، همکاری بین‌سازمانی و تصمیم بهتر منجر شود.

از منظر بازرگانی، مدل امکان پیوند تقاضای بازار با تولید و موجودی را فراهم می‌کند. از منظر لجستیک، داده مشترک امکان تجمیع محموله و کاهش سفرهای غیرضروری را ایجاد می‌کند. از منظر تولید، تقاضای معتبر برنامه‌ریزی را بهبود می‌دهد. از منظر بازیافت، شناسه و تاریخچه ماده شناسایی کیفیت و قابلیت استفاده مجدد را آسان‌تر می‌کند.

بنابراین ارزش اصلی مدل در «هماهنگی» است، نه صرفاً در داشتن نرم‌افزار یا تجهیزات هوشمند.

نتیجه‌گیری

این مقاله مدل مدیریتی یکپارچه‌ای برای پیوند دادن یکپارچگی دیجیتال، زنجیره تأمین حلقه‌بسته و بهره‌ وری منابع و انرژی در صنعت فولاد ارائه کرد. ایده محوری آن است که داده‌های پراکنده تولید، بازرگانی، موجودی، لجستیک و بازیافت باید به اطلاعات مشترک و سپس به تصمیم هماهنگ تبدیل شوند.

مدل با افزودن جریان معکوس قراضه و مواد برگشتی ، مسیر گذار از زنجیره خطی به اکوسیستم حلقه‌بسته را نشان می‌دهد. DSSCI و سناریوهای S0 تا S3 نیز ابزارهایی برای سنجش بلوغ دیجیتال و ارزیابی مسیر تحول فراهم می‌کنند. مرحله بعدی، اجرای پیمایش میدانی و آزمون PLS-SEM است.

منابع منتخب
International Energy Agency (IEA). Iron and Steel Technology Roadmap.
Budde, L., Laglia, L., & Friedli, T. (2024). How digital platforms can be leveraged to enable closed material loops – An example of the steel supply chain. Circular Economy and Sustainability, 14, 100212. DOI: 10.1016/j.jcsus.2024.100212
Khalili-Fard, A., et al. (2024). Data-driven robust optimization for a sustainable steel supply chain network design: Toward the circular economy. Computers & Industrial Engineering, 195, 110408. DOI: 10.1016/j.cie.2024.110408
Assessing the industry 4.0 strategies for a steel supply chain: SWOT, game theory, and gap analysis. Heliyon, 2025, e41374. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e41374
Scenario-based design of a steel sustainable closed-loop supply chain network considering production technology. Journal of Cleaner Production.
Theories of digital platforms for supply chain management: a systematic literature review. International Journal of Physical Distribution & Logistics Management, 54(5), 449–475. DOI: 10.1108/IJPDLM-01-2023-0016