در اقتصاد رقابتی کنونی، مدیریت زنجیره تامین امری مهم تلقی می گردد. در سال های اخیر به دلیل کمبود منابع جهت پاسخگویی به تقاضای فزاینده غذا، توجه محققان به زنجیره تأمین مواد غذایی افزایش یافته است. از آنجاییکه ماهی یکی از اقلام مطلوب در سبد غذایی خانوار است، توسعه آبزی پروری و بازیافت محصولات برگشتی در لجستیک معکوس به حفظ منابع آبی و توسعه پایدار کمک قابل ملاحظه ای می نماید. از این رو نهادهای دولتی و همچنین ذینفعان صنعت آبزی پروری علاقه مند به لجستیک معکوس هستند. مطالعه حاضر بر روی بهینه سازی یک زنجیره تامین حلقه بسته ماهی متمرکز شده است. بدین منظور، در ابتدا یک مدل ریاضی دو هدفه ارائه شده است که علاوه بر به حداقل رساندن هزینه ها، به حداکثر رساندن پاسخگویی به تقاضای مشتریان در شرایط عدم قطعیت را نیز درنظر می گیرد. چندین الگوریتم فراابتکاری چند هدفه شناخته شده و یک الگوریتم فراابتکاری تلفیقی پیشنهادی برای یافتن راه حل های پارتو بکار گرفته شده اند و راه حل ها از نظر معیارهای عملکرد مقایسه گردیده اند. همچنین روش اپسیلون-محدودیت و تجزیه و تحلیل حساسیت جهت اعتبارسنجی الگوریتم ها و ارزیابی کارایی مدل بکارگرفته شده اند. سرانجام، از الگوریتم ویکور برای انتخاب روش حل برتر استفاده شده است. به منظور نشان دادن قابلیت مدل پیشنهادی، یک مطالعه موردی شامل زنجیره تامین حلقه بسته ماهی قزل آلا در شمال ایران بررسی گردیده است. نتایج حاصل از بررسی مسائل نشان می دهند که مدل توسعه یافته می تواند جهت صرفه جویی در هزینه ها و بالابردن سطح رضایت مشتریان موثر باشد.