یکی از مزیت های رقابتی پایدار برای کشورها، کاراتر و اثر بخش تر کردن فعالیت های زنجیره تأمین است. یکی از بخش های عمده این فعالیت ها که می تواند موجب صرفه جویی بسیار در هزینه ها شود، فعالیت های لجستیکی می باشد، از این رو بسیاری از شرکت ها نیز بیش از پیش به سمت ایجاد شبکه های زنجیره تأمین و لجستیک یکپارچه روی آورده اند. همچنین نگرانی ها نسبت به عوامل زیست محیطی و اجتماعی موجب توجه ویژه کشورها به لجستیک معکوس برای استفاده مجدد از کالاهای مصرف شده و جلوگیری از آسیب رسانی محصولات مصرف شده به محیط زیست شده است. در این راستا، یکپارچه سازی طراحی شبکه های لجستیک مستقیم و معکوس از اهمیت بالایی برخوردار است. این تحقیق به ارائه یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط برای طراحی یک زنجیره تأمین مستقیم/معکوس سه سطحی جهت بازیافت مواد اولیه محصولات بازگشتی می پردازد. مدل پیشنهادی طوری طراحی شده که محصولات فاسد شدنی را که تاریخ مصرفشان گذشته است، جمع آوری می کند و با استفاده از مواد اولیه این محصولات، آن ها را به محصولات جدیدی تبدیل می کند و به این ترتیب باعث کاهش هزینه خرید مواد اولیه از تأمین کنندگان می شود. هم چنین در این مدل تقاضا به صورت تصادفی در نظر گرفته شده است و به بررسی این موضوع پرداخته ایم که هرگاه هزینه های مربوط به جمع-آوری محصولات زیاد باشد، مدل ترجیح می دهد محصولات را بر حسب کمترین تقاضا تولید کند که محصول برگشتی وجود نداشته باشد. نهایتاً مثال های عددی مختلفی با استفاده از نرم افزار لینگو حل شده است و حساسیت مدل نسبت به پارامترهای مسأله مورد بررسی قرار گرفته است.