Sustainability in the forest supply chain considering the efficient use of residues and byproducts

Abstract

Supply chain (SC) globally integrates production units with raw material sources and customers, and coordinates all input and output flows (materials, information, finance, etc.) so that the products are produced and distributed in the right amounts, in appropriate locations and at the right time. These activities involve complex tasks that have different tradeoffs between the involved actors and require significant effort to coordinate the common actions. In particular, the forest SC has many heterogeneous participants, therefore, its integration is a challenging issue. One of the main aspects in the forest industry is the huge amount of generated residues and by-products generating through the wood mechanical transformation, from the harvest to the final product production. The residues use has not receive much attention, and its appropriate and efficient use is affected by many factors, as big involved volume, which increases the transportation cost. Nowadays, residues are burned in order to avoid its accumulation. This generates smoke, ash and gases impacting the environment, increasing the greenhouse effect and modifying the landscape. With the aim of avoiding these drawbacks, in this work a mixed integer linear programming (MILP) model for the optimal design and planning of the forest SC is proposed. The formulation considers different production alternatives, with the objective of maximizing the net benefit, generating the sustainable design of the overall network. This work is developed considering the particular characteristics of the Argentinean forest industry, but it can be easily adapted for other geographical regions. The proposed approach represents a useful tool for decision making and analysis of different production-distribution scenarios of sustainable SCs.

La cadena de suministro (CS) integra globalmente las unidades productivas con sus fuentes de suministros y sus clientes, y coordina todos los flujos de entrada y salida (materiales, información, finanzas, etc.) de tal manera que los productos sean producidos y distribuidos en las cantidades correctas, en las localizaciones apropiadas y en el tiempo adecuado. Estas tareas implican actividades complejas que presentan diferentes compromisos entre los actores involucrados y requieren de un esfuerzo significativo para coordinar las acciones conjuntas. En particular, la CS forestal, tiene un gran número de participantes que por su heterogeneidad plantean interesantes desafíos de integración. Uno de los aspectos que caracteriza a la industria forestal es la gran cantidad de residuos y subproductos generados en la transformación mecánica de la madera, desde la plantación hasta la obtención de productos finales. El uso de estos residuos no ha recibido demasiada atención, y son muchos los factores que afectan su uso adecuado y eficiente, como los grandes volúmenes involucrados, lo cual encarece su transporte, agravado por las largas distancias que deben recorrer y las instalaciones necesarias para su procesamiento. En la actualidad, estos residuos suelen quemarse para evitar su acumulación. Esto genera humo, cenizas y gases que impactan en el ambiente de manera perjudicial, provocan el incremento del efecto invernadero y modifican el paisaje de la zona en la que se encuentran. Para evitar todos estos inconvenientes y desventajas, en este trabajo se propone desarrollar un modelo de programación matemática mixto entero lineal (MILP, por sus siglas en inglés, Mixed Integer Linear Programming), para el diseño y planeamiento óptimo de la CS forestal. El modelo plantea las diferentes alternativas de producción, con el objetivo de maximizar el beneficio neto, generando el diseño y el planeamiento de la producción, en un marco sustentable mediante la utilización de residuos y subproductos. Este trabajo se desarrolla considerando las características de la industria forestal de Argentina, pero puede ser fácilmente adaptado a otras regiones geográficas. El enfoque propuesto representa una herramienta útil para la toma de decisiones y