모바일폰을 위한 지속가능한 폐쇄루프 공급망 모델의 설계와 이행

Abstract

Successful management of a business requires appropriate decision making that considers various factors such as information technology advancement, sustainability, and uncertainty. To survive in this fast-changing business environment and secure a competitive advantage, business enterprises must design efficient supply chain models, increase profits through optimal cost management, and provide services that can satisfy customers. Recently, for corporate sustainability, companies need to design supply chains that consider not only economic factors but also environmental and social factors. In particular, the use of mobile phones, which belong to small IT-based electronic products, is increasing day by day, and as a result, mobile phone producers put various products on the market in a short cycle to satisfy high customer demands, which shortens the lifespan of mobile phones and rapidly generates waste mobile phones. Accordingly, various ways to increase the reuse or recycling rate of waste mobile phones have been introduced. Given these trends, this study aims to design a Sustainable Closed-Loop Supply Chain (S-CLSC) model for mobile phones and propose a solution to optimize it. First, an analysis of the mobile phone supply chain employed in the existing research revealed a lack of studies that considered the S-CLSC model in the mobile phone supply chain structure. Therefore, bearing a realistic mobile phone supply chain in mind, this study designed the S-CLSC model that considers the raw material and module production stage for mobile phone production and the collection and recycling stage of waste mobile phones. Economic, environmental and social factors were taken into consideration for the sustainability of the designed mobile phone supply chain model; that is, the design considered maximizing total profit (economic factor), minimizing the total amount of CO2 emitted during the transportation and production process of mobile phones (environmental factor), and maximizing job opportunities, reducing unemployment rate and loss day when adopting new technologies (social factor). Second, this study proposed a Hybrid Genetic Algorithm (PHGA) approach to perform numerical experiments on the designed S-CLSC model. The proposed PHGA is a combination of Genetic Algorithm and Cuckoo Search. As a result of comparing the S-CLSC model for mobile phones designed in this study with the existing mobile phone supply chain model, the S-CLSC model turned out to be superior to the existing model in terms of overall profits. Furthermore, a comparative analysis using Pareto optimal solution revealed the superiority of the proposed PHGA in terms of the ability to search for the optimal solution. However, in terms of computation time, the S-CLSC model presented in this study turned out to be slightly slower. The S-CLSC model and the mathematical model employed in this study are expected to contribute to designing an efficient supply chain for the sustainable management of mobile phone producers. Future research will consider more diverse aspects (e.g., environmental and social factors) and seek to enhance the practical application of the methodology employed in this study by collecting and using more realistic data.|성공적인 기업경영을 위해서는 정보기술의 발달, 지속가능성, 불확실성 등과 같은 다양한 요소들을 고려한 효율적인 의사결정이 필요하다. 이러한 빠른 변화의 경영환경에서 기업이 살아 남고 경쟁우위를 확보하기 위해서는 효율적인 공급망(Supply Chain) 모델을 설계하고 최적의 비용을 통해 이익을 증가 시키면서 고객이 만족할 수 있는 서비스를 제공해야 한다. 최근 기업의 지속가능성(Sustainability)을 위해 기업들은 경제적인 요인(Economic Factor) 뿐만 아니라 환경적인 요인(Environmental Factor), 사회적인 요인(Social Factor)을 고려한 공급망을 설계할 필요가 있다. 특히 소형 IT 전자 제품에 속하는 모바일폰 사용이 날날이 증가하고, 까다로운 고객 요구를 만족시키기 위해 모바일폰 생산자들이 다양한 제품을 짧은 수명주기로 시장에 출시하고 있으며, 또한 모바일폰의 수명주기가 점점 더 짧아지고, 이로 인해 사용 후 폐기 모바일폰 발생이 급격히 증가하고 있는 실정이다. 결국 사용 후 폐기 모바일폰의 재사용(Reuse) 비율 또는 재활용(Recycling) 비율을 증가시킬 수 있는 다양한 방법들의 모색이 필요하게 되었다. 이와 같은 현상을 고려해 본 연구에서는 모바일폰을 위한 지속가능한 폐쇄루프 공급망 (Sustainable Closed-Loop Supply Chain: S-CLSC) 모델을 설계하고 이를 최적화 할 수 있는 해법을 제시하고자 한다. 먼저, 기존 연구에서 고려된 모바일폰 공급망 모델을 분석하였으며, 이를 통해 기존 모바일폰 공급망 구조에 있어서 S-CLSC 모델을 고려한 연구가 부족한 사실을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 현실적인 모바일폰 공급망을 고려해 모바일폰 생산을 위한 원자재와 모듈 생산 단계 그리고 고객으로부터 사용되어 수명이 다 된 폐기 모바일폰의 수집, 재사용 또는 재활용 단계를 고려한 S-CLSC 모델을 설계하였다. 설계된 S-CLSC 모델의 지속가능성을 위해 경제적, 환경적, 사회적인 요인을 함께 고려하였다. 경제적인 요인으로는 총 이익의 최대화, 환경적인 요인으로는 모바일폰 수송 및 생산과정에서 배출되는 CO2 총량의 최소화, 사회적인 요인으로는 새로운 기술 도입시의 일자리 기회, 실업률, 손실 일수 등을 고려한 사회적 이익의 최대화를 각각 고려하였다. 두번째, 설계된 S-CLSC 모델의 실행을 위해 혼합형유전알고리즘(Hybrid Genetic Algorithm) 접근법을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 혼합유전알고리듬은 메타휴리스틱(Meta-heuristics) 기법인 유전알고리즘(Genetic Algorithm)과 쿠쿠 탐색법(Cuckoo Search)을 혼합한 방법이다. 본 연구에서 설계한 모바일폰을 위한 S-CLSC 모델을 기존 모바일폰 공급망 모델과 비교한 결과 전제적인 이익 측면에서 봤을 때 본 연구에서 제안된 S-CLSC 모델이 우수한 결과를 제시하였다. 또한 파레토 최적해(Pareto Optimal Solution)를 이용해 본 연구에서 제안된 혼합유전알고리듬과 기존 접근법들과의 수행도 비교분석을 실시하였다. 비교분석 결과, 최적해를 탐색하는 능력 측면에서는 본 연구에서 제안한 혼합유전알고리듬이 좀 더 효율적인 해법임을 확인하였다. 하지만 실행 속도 즉면에서 보면 본 연구에서 제안된 혼합유전알고리듬이 기존 접근법들 보다 다소 느린 탐색속도를 보여주었다. 본 연구에서 제안된 S-CLSC 모델과 수리 모형은 모바일폰 생산 기업의 지속가능한 경영에 필요한 효율적인 공급망을 설계하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 연구로는 환경적인 요인 및 사회적인 요인에서 고려될 수 있는 좀 더 다양한 측면들을 고려하고자 하며, 또한 보다 현실적인 데이터를 수집해 본 연구에서 제안한 방법론의 현실적용능력을 높이고자 한다.