La externalización es uno de los principales desafíos para las empresas de producción en la gestión actual de la cadena de suministro (SCM) debido a la limitación de trabajadores especializados y recursos tecnológicos. Hay demasiados parámetros involucrados en las decisiones estratégicas del nivel, cantidad, calidad y costos de la externalización. El proceso de externalización elimina la carga de la inversión de capital; sin embargo, aún crea preocupaciones cruciales relacionadas con el control de inventario y la gestión de la producción al agregar inventarios adicionales. Los productos semiacabados son externalizados para algunos procesos debido a recursos limitados y luego devueltos al fabricante para las operaciones de acabado. El artículo se basa en la modelización matemática y optimización de la externalización de procesos considerando una producción imperfecta con cantidad variable para una gestión efectiva de la cadena de suministro. El experimento numérico se realizó en base a los datos tomados de la industria para la aplicación del modelo de SCM basado en la externalización propuesto. Los resultados son significativos para encontrar una producción óptima y cantidad de externalización con un costo total mínimo de SCM. Se realizó un análisis de sensibilidad para ver cuán importante es el efecto de los parámetros de entrada en el costo total. La investigación es una contribución importante en el desarrollo de un modelo matemático de externalización de procesos en SCM. El estudio de investigación es beneficioso para los gerentes para encontrar la viabilidad económica de la externalización de procesos para gestionar el inventario y la cadena de suministro entre el fabricante y el proveedor de externalización.