A multi-objective optimization framework for reverse logistics in fast fashion: application to the european context

In the fast fashion sector, the short life cycle of garments generates increasing volumes of post-consumer clothing, posing new challenges for the design of logistics systems capable of integrating economic, environmental and social sustainability. In the European context, the high intensity of these flows and their marked geographical heterogeneity make reverse logistics a relevant planning problem, requiring targeted decisions on facility location, capacity sizing, and the routing of flows toward downstream paths. This thesis develops a quantitative network design model for a reverse supply chain at the European level, aimed at determining: • which sorting hubs should be activated and at what capacity level, • the optimal allocation of garments from collection points to hubs, • the distribution of outbound flows between secondary markets, recycling or disposal channels. The problem is formulated as a multi-objective Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model, in which network decisions are optimized with respect to three dimensions: costs, emissions, and social value. The results indicate that the optimal network is structurally robust, with solutions concentrating around a set of hub configurations that remain stable across wide parameter ranges. Variations in model settings do not trigger a complete redesign of the topology; instead, they lead to targeted adjustments, either the activation of alternative nodes or capacity adjustments at the selected nodes. At the same time, the three sustainability objectives are conflicting: emphasizing one dimension systematically drives the network toward different structural configurations. The baseline solution therefore represents a compromise that balances economic, environmental, and social outcomes. The model therefore provides a replicable decision-support tool for the strategic planning of reverse logistics in the fast fashion sector and is positioned within the literature on facility location models for reverse supply chains and multi-objective optimization.

Nel settore del fast fashion, il breve ciclo di vita dei capi di abbigliamento genera volumi crescenti di indumenti post-consumo, ponendo nuove sfide alla progettazione di sistemi logistici in grado di integrare sostenibilità economica, ambientale e sociale. Nel contesto europeo, l’elevata intensità di tali flussi e la loro marcata eterogeneità geografica rendono la reverse logistics un problema di pianificazione particolarmente rilevante, che richiede decisioni mirate in termini di localizzazione delle strutture, dimensionamento delle capacità e instradamento dei flussi verso le diverse opzioni di trattamento a valle. Questa tesi sviluppa un modello quantitativo di network design per una filiera di reverse supply chain a livello europeo, finalizzato a determinare: • quali hub di selezione attivare e con quale livello di capacità, • l’allocazione ottimale dei capi dai punti di raccolta agli hub, e • la distribuzione dei flussi in uscita tra mercati secondari, canali di riciclo o di smaltimento. Il problema è formulato come un modello di programmazione lineare mista a variabili intere (Mixed-Integer Linear Programming, MILP) multi-obiettivo, in cui le decisioni di rete sono ottimizzate rispetto a tre dimensioni: costi, emissioni e valore sociale. I risultati indicano che la rete ottimale è strutturalmente robusta, con soluzioni che tendono a concentrarsi attorno a un insieme limitato di configurazioni di hub che rimangono stabili su ampi intervalli di variazione dei parametri. Le modifiche nelle impostazioni del modello non determinano una riprogettazione completa della topologia; piuttosto, inducono aggiustamenti mirati, quali l’attivazione di nodi alternativi o la variazione delle capacità nei nodi selezionati. Al contempo, i tre obiettivi di sostenibilità risultano tra loro confliggenti: l’enfasi su una singola dimensione orienta sistematicamente la rete verso configurazioni strutturali differenti. La soluzione di base rappresenta pertanto un compromesso in grado di bilanciare risultati economici, ambientali e sociali. Il modello fornisce quindi uno strumento di supporto alle decisioni replicabile per la pianificazione strategica della reverse logistics nel settore del fast fashion e si colloca all’interno della letteratura sui modelli di localizzazione delle strutture per le filiere reverse e sull’ottimizzazione multi-obiettivo.