库存管理_逆向物流的库存控制研究论文

北京交通大学 硕士学位论文 基于逆向物流的库存控制研究 姓名：董甜甜 申请学位级别：硕士 专业：系统工程 指导教师：胡天军 20061201 北京交通大学硕士论文 中文摘要 中文摘要 摘要：作为供应链物流的重要组成部分，逆向物流长期以来为学术界和企业 界所忽视。近年来，随着可持续发展理念的深入人心，逆向物流因其可以实现废 旧物品的资源再利用和可以有效控制废旧物品的环境污染，成为社会日益关注的 焦点闯题。然而与国外相比，我国的逆向物流研究尚处于引入借鉴的起步阶段， 理论的研究还远落后于国外，尤其有关逆向物流库存控制问题的研究还远未成熟。 为此，本文选题具有一定的理论和现实意义 针对当前现状，本文研究了逆向物流的库存控制管理问题。本文的一二章介 绍了逆向物流的内涵，指出了逆向物流的研究价值，分析了逆向物流库存的国内 外研究现状。第三章回顾了传统库存理论的基础知识，在此基础上提出了逆向物 流库存的目标，分析了它与传统库存的区别。第四章在假设修复后产品和新制造 产品无品质差别的情况下，基于传统的E O Q 模型，针对需求稳定条件下两种不同 处理方式，提出最优生产批量和修复批量的确定方法并进行了案例模拟。第五章 在离散时间单品种产品回收系统假定下，假设回收库存的需求是常量，考虑新零 部件固定订购成本( 或生产准备成本) 、新零部件订购单价或生产成本、再制造零部 件单位成本、单位可用零部件每周期内库存费用及有缺货赔偿的情况下，给出马 尔科夫决策过程，得出随机最优控制策略，并用算例进行验证。 本文在传统库存控制的基础上，结合逆向物流库存自身的特点，构建了针对 不同情况的逆向物流库存控制模型。该研究不仅对逆向物流控制理论进行了进一 步探索，也在一定程度上为企业实施逆向物流战略下的库存决策提供了实践参考。 关键词：逆向物流；库存控制；马尔科夫决策过程( M D P ) 北京交通大学硕士论文 A B S T R C r A B S T R A C T A B S T R A C T ：A s 她i m p o r t a n ta s p e c to fs u p p l yc h a i nl o g i s t i c s ，t h er c v e r s l e l o g i s t i c si si g n o r e db ya c a d e m i aa n db u s i n e s sc i r c l e sf o ral o n gt i m o I nr e c e n ty e a r s w i t ht h ei m p l e m e n t i n gg r a d u a n yt h o r o u g h l yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ts t r a t e g y , b e c a u s ei tc a nr e a l i z et h er C S O l t l r c , er e c y c l i n go fu s e l e s sg o o d sa n dc 觚c o n t r o l e n v i r o l m a e n t a lp o l l u t i o ne f f i c i e n t l yt h er e v e r s el o g i s t i c si sg r a d u a l l yb e i n gp a i da t t e n t i o n t o C o m p a r e dw i t hf o r e i g nr e s e a r c hr e s u l t s o u rr c s c a r e h e sa s t i l la tt h et h r e s h o l do f t h ef i e l d a n dt h e r ea r cf e wa r t i c l e sa b o u tt h er e V a 辩l o g i s t i c s B e s i d e sc n t e - r r , r i s e sc a n e n h a n c et h e i fc o m p e t i t i v e n e s sb yi m p l e m e n t a t i o nw e l ld e v e l o p e dr e v e 蟠el o 西s t i e s m a n a g e m e n ti no o n f r o n t a t i o no fh e a t i n gc o m p e t i t i o n sa n dc h a l l e n g e s T h e r e a r e ： i m p o r t a n tr e a l i s t i cm e a n i n g si nt h er e s e a r c ho ft h ec o n t r o la n dm a n a g e m e n to ft h e v e 瞪el o g i s t i c s I nv i e wo f t h i s ，t h er e s e a r c ho f t h ei n v e n t o r yc o n t r o la n dm a n a g e m e n tu n d e rt h e e n v i r o n m e n to f t h er e v e l - l o g i s t i c si sd i s e m s e di nt h i sp a p e r C h a p t e r o n ea n dt w oo f t h i st h e s i si n t r o d u c et h ed e f i n i t i o no f t h el 唧e r s e1 0 9 i s t i e s p o i n t so u tt h er e s e a r c hv a l u eo ft h el r c v e l l o g i s t i c s , a n da n a l y s e st h ed o m e s t i ca n d O V e r s e a ss t a t u si nq u oo f r e s e a r c hi ns t o r eo f r e v e r s el o g i s t i c s C h a p t e rt h r e er e v i e w st h e r u d i m e n t a r yk n o w l e d g eo ft h et r a d i t i o n a ls t o e kt h e o r y , a n dp r o p o s e st h eg o a lh e l di n s t o r eo f t h er e V e l s el o g i s t i c so nt h i sb a s i s a n a l y s e si ta n dt r a d i t i o n a ld i f f e r e n c eh e l di n s t o r e C h a p t e rf o u rp u tf o r w a r dt w ok i n d so fm e t h o d st os o l v et h ep r o b l e mo ft h e o p t i m u mp r o d u c ta n dr e p a i rq u a n t i t yu n d e rt h ed i f f e r e n tc o n d i t i o n sa n dt h ec o n d i t i o no f t h es t a b l ed e m a n d s T h e s em e t h o d sb a s eO nt h eh y p o t h e s i st h a tt h em a n u f a c t u r i n g p r o d u c t sa n dt h er e m a n u f a e t u r i n gp r o d u c t s1 1 1 “ ei d e n t i c a la n dt h et r a d i t i o n a lE O Q m o d e l I nc h a p t e rf i v ear e , t l J r l li n v e n t o r ym o d e lw i t has i n g l er e r n a n u f a e t u r i n gp r o d u c ts t o c k e d , a n dac o n s t a n td e m a n di sp r e s e n t e df o rp e r i o d i cr e v i g wm o d e l s As t o c h a s t i co p t i m a l c o n t r o ls t r a t e g yi sp r e s e n t e db a s e dO i lt h eu n i tc o a to f r e m a n u f a c t u r e da n df l e wp a r t s ， a n df i x e dc o s to ff l e wp a r t s ，a n db a c k o r d e rc o s t s I l l u s t r a t i o ni sg i v e nt h r o u g hac 鹤e s t u d y C o m b i n e dt h ec h a r a c t e r i s t i co f t h er e V e 撇l o g i s t i c ss t o c ko i lt h eb a s i so f t r a d i t i o n a l i n v e n t o r yc o n t r o l ，州e 啪l o g i s t i c si si n t r o d u c e da n ds o m ei r w c n t o r yc o n t r o lm o d u l e s 北京交通大学硕士论文 A B S T RA ( 了r h a v eb e e np u tf o r w a r da n dv e r i f i e du n d e rt h ed i f f e r e n tc o n d i t i o n s T h i sr e s e a r c hh a sn o t o n l ye x p l o r e df u l - t h g ! rt h et h e o r yo fi n v e n t o r yc o n t r o l f o rr e v e r s el o g i s t i c s , b u ta l s o p r o v i d e dr e f e r e n c et 0e n t e r p r i s e st h a ti m p l e m e n ti n v e n t o r yc o n t r o li nr e v e r s el o g i s t i c s s t r a t e g yo nc e r t a i nl e v e l K E Y W O R D S ：r e v f f f s el o g i s t i c ；i n v e n t o r yc o n t r o l ；M a r k o vD e c i s i o nP r o c e s s e s ( M D P ) V 北京交通大学硕士论文致谢 致谢 本文是在导师胡天军副教授的严格要求和悉心指导下完成的，从论文的选题、 构思到写作、修改和最终定稿，整个过程中导师给了我很多启迪和指导。在攻读 硕士学位期间，无论在学习上还是生活上，导师都给了我细致的关怀。导师严谨 的治学态度、广博的知识和精益求精的工作作风将令我受益终生。在此，对导师 的教导和关怀表示最诚挚的感激和敬意。 在攻读学位期间，北京交通大学交通运输学院的老师和领导也给予了我悉心 的教导和帮助，在此谨向各位老师表示衷心的感谢。 在研究生期间我在各个方面得到了许多同学的热情支持和帮助，与他们结下 了深厚的友谊，我特别要感谢同门的师兄师姐和师弟师妹，在日常生活及课题研 究期间给了我很大的支持和帮助，在此衷心的祝愿他们前程似锦。 借此机会，还要感谢在百忙之中抽出时间来对本论文进行评审并提出宝贵意 见的各位专家。由于作者学术水平、时间和精力有限，因此论文中对一些问题的 讨论可能存在不当或不够严谨之处，还请各位专家给予指正。 最后，我要感谢我的父母及所有亲人，感谢他们二十几年来对我无尽的支持 和鼓励。 北京交通大学硕士论文 I I 选题背景及研究意义 1 绪论 逆向物流作为物流活动的重要组成部分，长期以来受到相对忽视和冷遇。然 而近年来，随着资源环境问题的日益凸现、随着可持续发展观的深入人心，逆向 物流因其强调废旧物品的循环利用和对环境污染的控制而日益成为学术届和企业 界关注的焦点问题。 。逆向物流”这个名词最早是在1 9 9 2 年，由S t o c k 给美国物流管理协会( c L M ) 的一份报告中提出的，之后逆向物流才在国外的研究中逐渐得到应有的重视。而 我国对逆向物流的研究则起步的更晚，本世纪初才有逆向物流问题的讨论见诸报 端，目前的研究尚处于引入借鉴起步阶段。逆向物流的研究在国内外都属于一个 崭新的研究领域。 逆向物流系统是一个涉及人、财、物、组织管理等多种因素组成的复杂大系 统，有其复杂的因果关系和较深的理论研究价值。逆向物流系统不是简单的破烂 回收、也不是在原有的生产模式上简单地增加一个回流，该系统的建立意味着一 个全新的生产经营模式，也意味着一个新理论的兴起。 在逆向物流研究领域中，库存控制策略是其重要的研究内容之一逆向物流 管理的主要目标是加快回流产品的周转速度，减少回流产品在回流网络中停滞的 时间，以最快的速度将回流产品恢复成可再次使用的产品。这就需要寻求合理的 逆向物流库存控制策略以保证管理目标的实现。然而由于逆向物流的分散性、混 杂性和多变性等特点，逆向物流的库存管理问题变得异常复杂。将传统的库存控 制理论生搬硬套绝不能够解决如此复杂的逆向物流库存问题，因此逆向物流的库 存控制研究具有较高的理论和现实意义，具有广阔的市场应用前景。 1 2 国内外研究综述 库存控制是逆向物流中的一个关键性问题，对于该领域的国内外研究状况很多 文献“卅进行了总结及展望。具体分析描述如下： 1 2 1 国外研究现状分析 ( 1 ) 确定型逆向物流库存控制模型 北京交通大学硕士论文绪论 确定性库存模型中需求和产品回流在每一个时点都是已知的。在该类模型的 研究上，S c h r a d y ( 1 9 6 7 ) “1 在产品的需求量、回收率、订货和回收提前期均固定， 所有的回收品都可再利用，优先采用回收后经处理的产品来满足需求的假设下， 考虑订货和回收产品的固定成本和线性库存持有成本的情况下，对有回流情况下 的库存问题进行了研究，模型中对由订购和修复产品所组成的最佳批量的表示和 经典的E O Q 模型非常相似该模型对于最优的使用和回收速度并没有研究。在此 基础上1 9 8 1 年N a h m i a s 和R i v e r a 州通过考虑有限的回收和修理速度将S c h r a d y 的 模型进行了扩展。1 9 9 2 年M a b i n i 等嘲进一步扩展了S c h r a d y 提出的模型，他们考 虑了缺货约束建立了一个多品种逆向物流库存模型，并提出了相应的模型求解 算法 R i c h t e r ( 1 9 9 6 ) “1 将传统的E O Q 模型用于分析回收物流的库存控制问题，在假 定生产能力和再制造能力都不受限制，需求率和回收率都是确定且连续的，并假 设回收的旧产品翻新后与生产制造的新产品一样可以满足需求的前提下，推导出 了不同控制策略下使单位时间内调整成本和库存持有成本最小的E O Q 公式，给出了 生产制造和翻新的次数等最优控制参数的表达式，并讨论了回收率对这些参数的 影响；T e u n t e r ( 2 0 0 1 ) “4 在R i c h t e r 研究的基础上作了改进，他认为来自生产和回 流的产品库存量将受到不同产品持有成本费率的影响，需要考虑资金的不同利用 率，这个问题从未在有补偿购买价格且供应方式多样的存货模型中考虑过，它暗 示了存货消耗的优先权规则是必要的，进而提出了对回收品有选择再制造的E O Q 模 型； D o b o s “”研究了H 删s 类型的逆向物流模型。在模型中作者假设：需求是一个已 知的连续可微的函数；物品从售出到返回有一个常数的间隔期；物品的返回是前 阶段需求的线性函数。整个系统的费用由两个库存的库存持有成本费用、加工费 用、再加工费用和安全处置费用组成。作者运用控制理论对系统进行了研究，采 用状态空间法，以最小化周期总费用为目标函数建立了数学模型。通过构造 H a m i l t o n 函数和L a g r a n g e 函数将有条件约束的泛函极值问题转化为无条件约束的 泛函极值问题进行求解，并且给出了该模型的一些特点及其证明；K l e b e r 等“”研 究了动态需求和回收量条件下，控制最优生产，再制造、废弃处置的线性成本模 型，提出了周期性检查订货策略参数的新的表达方法，并用P o n t r y a g i n 极值定理 求解某一产品恢复系统中有几种需求选择的最优库存控制策略。 ( 2 ) 随机型库存控制模型 随机型库存模型中，又可分为周期性检查库存模型和连续检查库存模型。 周期性检查库存模型 2 北京交通大学硕士论文绪论 C o h e n 等( 1 9 8 0 ) “”研究了可直接再利用物品的随机库存模型。这个模型是在考 虑了可再用产品的情况下对简单周期随机库存模型的一个扩展。文中采用混合的 库存控制策略，即将可恢复的回收产品和正常产品存放在一起。他们假设在一个 给定的时期内，固定时间内所回收产品的数量是固定的。模型的目标函数是最优 化库存持有成本和存储成本。C o h e n 等指出在某些假设之下订货点策略是最优的。 然而，由于没有考虑回收产品的最终处理一旦回收量超过最优库存水平，则达 不到模型的最优解。 区别与混合库存策略，第一个明确的将正常产品库存和回收产品库存分开考 虑的库存模型是S i m p s o n ( 1 9 7 8 ) 提出的“”。在没有固定成本和时间限制的情况下， 考虑产品回流所带来的效益和相应库存成本增加之问的平衡问题，提出订购、回 收和最终处理进的最优控制策略；I n d e r f u r t h “”在S i m p s o n 研究基础上进行扩展， 研究了订货提前期和产品恢复提前期非零情况下的库存模型。在提前期相同的情 况下，他的模型和S i m p s o n 的模型相同，在提前期不同的情况下，模型的复杂性显 著扩大，简单的库存控制方法不再适用，而需用采用马尔可夫模型进行库存控制； I n d e r f u r t h 考虑了对产品恢复库存控制用推动策略( 即不考虑需求情况和库存水 平，再制造完全由回收件库存水平决定，只要有足够的回收产品即开始再制造过 程) 时的库存控制模型。在订货提前期和产品恢复提前期相同时，模型和C o h e n 等 提出的模型相似，只是对最终处理进行了扩展，并通过订货点策略和处理点策略 对模型进行了优化。若提前期不同，则情况就非常复杂了。 K e l l e 和S i l v e r ( 1 9 8 9 ) “”在可用品的需求和回收产品的返回是完全独立的， 并且所有回收产品都将被再制造的假设下，采用P U S H 策略，列出了基于每一周期 的“净”需求的机会约束整数规划，讨论了将其转化为经典的动态批量问题的近 似方法；B u c h a n a n 和A b a d ( 1 9 9 8 ) o ”修改了K e l l e 和S i l v e r 的模型，假定每一 时期回收品数量只是所销售产品数量的一个随机部分，且在产品从产生到回收的 时问服从指数分布时给出了最优控制策略；T e u n t e r ，V l a c h o s ( 2 0 0 2 ) 啪1 采用仿真 方法研究了包含制造、再制造的混合生产系统中的批量控制问题及处理策略的必 要性，在假定需求和退货相互独立且服从泊松分布或正态分布的条件下，得出只 有在某种特定情况下处理策略才具有经济价值的结论；V l a c h o s o ”等人借助经典的 报童问题对单周期、单库存点的存储问题进行了较为详细的研究，模型假设：所 订货物在期初已经到达；需求是一个连续的随机交量，返回是需求的线性函数，物 品从售出到返回有一个常数的间隔期，重新加工需负担加工费。针对逆向物流的 处理策略，文中提出了如下几种解决方案：所有的返回品均在二手市场上出售； 在返回品中挑选出部分状况良好的直接用于满足顾客的需求；挑选部分返回 品进行重新加工再用于满足顾客的需求剩下的部分销往二手市场；将全部返 3 北京交通大学硕士论文 回品都重新进行再加工然后用于满足顾客的需求。根据重新加工有无固定成本。 作者又将后两种情况进行了细分，对这六种不同的处理策略，以利润最大化为目 标函数建立了模型，得出了各自的订货策略。并且提出可以根据物品回收的具体 情况采用不同的处理策略对单周期的库存问题进行有效的管理。 连续检查库存模型 由H e y m a n ( 1 9 7 7 ) 首先提出了连续检查库存模型，它适用于需求和退货不 相关的随机情形，在回收产品再制造和外部订购没有提前期，不考虑固定费用， 采用处理点库存控制策略，即回收的可拆解制造产品超过了处理点就进行处理的 情况下，考虑回收产品所带来的附加库存持有成本和生产成本节约之间的平衡问 题。M u c k s t a d t 等人( 1 9 8 1 ) 删在H e y m a n 的研究基础上提出了一个单一产品的回收 物品库存模型。作者采用传统的( s ，Q ) 模型对产品的需求和返回均服从独立的泊 松分布，考虑订货固定成本、补充以及再加工提前期的模型库存进行管理，通过 对净库存水平分布的求解进而得出最优的控制策略。V a n d e rL a a f 等人脚1 对上述模 型给出了另外一种解决方案，考虑了对回收品进行安全处置这一策略，将上述研 究结果扩展到一个两阶段模型中。F l e i s c h m a n n 等人( 2 0 0 2 ) 对单品种单一库存 点问题进行了深入分析，在需求和回流服从独立P o i s s o n 分布、固定订货提前期以 及回收产品可直接按新产品再售的假设下，通过对净需求和净库存水平均值和方 差的求解进而以最小化长期的平均成本建立了( s ，Q ) 库存模型，并对不同的返回 率进行了数值实验。 1 2 2 国内研究现状分析 国内对逆向物流的库存控制研究起步比较晚。在逆向物流中普遍存在的退货 问题的库存控制方面，黄祖庆和达庆利等做出了深刻的研究，主要成果如下：黄 祖庆和达庆利( 2 0 0 3 ) 提出了一个允许退货的库存控制策略模型，他们设定销售 商允许顾客退货，退回物品经处理后仍然可以原价卖出，且顾客的需求与退货均 服从独立的泊松分布，在此条件下，提出了一个最优订货模型和求解算法，并用 数值和算例讨论分析了不同退货率、库存成本和缺货损失对销售商的最优订货量 和期望收益的影响，研究结果表明，退货率对销售商的订货数量以及期望收益有 明显影响，销售商应采取有效措施尽量降低退货率；黄祖庆，达庆利和王冬冬 ( 2 0 0 4 ) 跏在假设销售商允许消费者退货，且退回物品经一个滞后期修复处理后 仍然可和“新产品”一样销售的条件下，提出了一个扩展的E O Q 订货模型，结果 表明，与经典的E O Q 订货模型相比，该模型的订货周期、订货数量及订货平均成 本有不同程度的增加，销售商应采取有效措施尽量降低退货率及缩短退货的修复 4 北京交通大学硕士论文 滞后对阔；黄祖庆和达庆利( 2 0 0 5 ) 嘲在假设销售商允许消费者退货、退货服从 P o i s s o n 分布、且退回物品经处理后可与“新产品”一样出售的条件下，研究了销 售商对退回产品基于定期和定量两种不同处理方式的最优库存控制模型，研究结 果表明，销售商对退回产品处理方式的不同导致其订货决策明显不同，但平均订 货成本的差异却很小。销售商可根据实际情况对退回产品选择合适的处理方式以 及相应的订货策略。 对于逆向物流库存控制中再制造系统库存控制问题方面，主要有以下研究： 陈秋双，刘东红( 2 0 0 3 ) 硎分析了再制造系统库存控制的特点，提出了两个简单 有效的库存控制策略：P U S H 和P U L L 策略，比较了不同参数条件下传统制造过程和 混合制造系统中库存分别采用P U S H 和P U L L 策略情况下系统的平均生产费用，结果 对生产实践具有一定的指导意义；赵宜，蒲云和尹传忠( 2 0 0 5 ) 提出了一种用 于分析可用新制造品或再制造品满足固定需求的回收物流库存控制系统，推导出 确定最优生产和定货批量的E O Q 模型，为了确保在循环周期中的定货次数为整数， 还提供了对求得的最优批量进行适当的调整的方法。该模型适用于生产能力和再 制造能力都受限制的情况，具有很好的通用性和实用性，另一方面文章为了简化 应用和分析，假定在一个循环周期中仅包含个再制造( 或生产) 周期和多个生产 ( 或荐制造) 周期，但实际最优可能是在一个循环周期中包含多个再制造周期和多 个生产周期，有待改进。储洪胜、王京春和金以慧( 2 0 0 3 ) o ”建立了一个两级最 优库存策略模型，该模型包括一个回收源、一个订货补充点，考虑固定单位订货 成本，固定维修成本、库存成本和缺货成本，在不考虑L e a d t i m e 的情况下，首先 对单周期决策问题进行了分析，得出了两级最优库存策略的求法。对于固定维修 成本很小可以不计的情况，证明了( S ，) ( J 。，墨) 两级策略的最优性，分析了有限多 周期的库存策略，最后，给出了无限周期的近似策略并进行了数值实验分析。陈 金志等( 2 0 0 3 ) 蚴对再制造系统的库存优化问题做了系统的研究，在离散时问单 品种产品回收系统假定下，假设回收库存的需求是常量，建立了回收库存处理量 最优控制的模型，并利用马尔科夫决策过程理论对其进行了分析，得到了最优控 制策略和控制算法。 杨杰、周磊山等( 2 0 0 6 ) 口力在介绍逆向物流库存控制的最新理论收集商 管理库存( C S l ) 的基础上，引入逆向物流产品回收率和修复率两个参数，建立了逆 向物流产品到达服从泊松分布的连续库存控制模型。经求解，模型的订货周期和 订货批量与修复周期无关，是关于回收率和修复率的减函数，且都较经典E O Q 模型 的订货周期小。 北京交通大学硕士论文 绪论 1 3 本文研究的内容和创新点 1 3 1 本文的主要研究内容 本文在传统库存控制理论的基础上，结合逆向物流自身的特点，提出了不同 条件下的逆向物流库存控制模型，进行最优化计算，确定最优生产批量和修复处 理再制造批量，并进行算例分析。具体研究方案如下； 第一章绪论 主要介绍了本文的研究背景和研究意义，分析了国内外的研究现状以及本文 的研究内容及创新点 第二章逆向物流综述 从内涵、分类、特点、主要活动和目标几个方面对逆向物流作了全面的分析， 为后续研究奠定了理论基础。 第三章逆向物流库存控制理论基础 对构成逆向物流库存控制理论的基础，包括传统库存控制理论概述、逆向物 流库存分析以及马尔科夫过程的简介 第四章确定型逆向物流控制模型 针对逆向物流中普遍存在的退货问题研究，在需求和回收率确定情况下，根 据两种不同处理方式，建立模型，确定最优生产批量和修复处理批量，并给出具 体算例。 第五章随机型逆向物流库存控制模型 利用马尔科夫决策理论对单品种、周期盘点、外部需求为固定量的随机型逆 向物流库存问题进行研究，给出马尔科夫决策过程，得出随机最优控制策略，并 用算例进行验证。 第六章总结与展望 对本论文的主要研究成果进行了归纳和总结，并在此基础上探讨了进一步的 研究方向。 1 3 2 本文的创新点 本文主要创新点在于： 针对需求和回收率确定的情况，根据单修复期多生产期和单生产期多 修复期两种不同处理方式，建立模型，确定最优生产批量和修复处理批量，并给 出具体算例。 针对单品种、外部需求为固定量、周期盘点的随机型逆向物流库存问题，利 6 北京交通大学硕士论文 绪论 用马尔科夫决策理论对进行研究，给出马尔科夫决策过程，得出随机最优控制策 略，并给出数值算例。 7 北京交通大学硕士论文 逆向物流综述 2 1 逆向物流的内涵 2 逆向物流综述 随着可利用自然资源的日趋减少，人们的环境保护意识日益增强，在政府的 各项环境立法以及各种经济因素的驱动下，废旧物品的回收、利用、处置越来越 受到人们的重视。从供应链的角度看，产品、零部件和材料沿着与正向物流流通 渠道相反的方向，从产品的下游向上游回流的过程，称为“逆向物流”。废旧物 品经过回收处理，使一部分有用的产品、零部件和材料重获使用价值，也使一部 分废弃物品得到有效处置，由此产生逆向物流。 图2 - 1 逆向物流系统示意图 学术界对逆向物流的定义有多种表述。“逆向物流”这一名词是1 9 9 2 年S o c k 给美国物流管理协会( c L 脚的一份研究报告中最早提出的。他在报告中指出：逆向 物流为一种包含了产品退回、物料替代、物品再利用、废弃处理、再处理，维修 与再制造等流程的物流活动。 根据美国逆向物流协会的定义，逆向物流是为恢复价值或合理处置，而对原 材料、中间库存、最终商品及相关信息，从消费地到起始地的高效、低成本流动 所进行的计划、管理和控制过程。 逆向物流的内涵可以从逆向物流的对象、流动目的和活动构成等方面来说明： 从流动对象看，逆向物流是产品、产品运输容器、包装材料及相关信息，从 北京交通大学硕士论文逆向物流综述 它们的最终目的地沿供应链渠道的“反向”流动过程； 从流动的目的看，逆向物流是为了重新获得废弃产品或有缺陷产品的使用价 值，或者对最终废弃物进行正确处置； 从物流活动构成看，为实现逆向物流的目的，逆向物流应该包括对产品或包 装物的回收，重用、翻新、改制，再生循环和垃圾填埋等形式。 2 ，2 逆向物流的分类 逆向物流从处理方式、形成原因、物品特征和回收模式等不同的角度分析， 可以有不同的分类，具体划分如下： ( 1 ) 依据对回流品的处理方式进行分类 狭义的逆向物流是指对已经废弃的产品进行再制造、再使用或再循环的过程。 广义的逆向物流还包括减少资源使用以及有效的退货管理等含义。根据中国国 家标准物流术语( 2 0 0 1 ) 的规定，逆向物流包括回收物流和废弃物物流两大类。 回收物流 回收物流( R e t u r n e dL o g i s t i c s ) ：包括不合格物品的返修、因设计、营销、 投诉等原因产生的许多仍然保存着原有的使用价值的退货物品，以及周转使用的 包装容器从需方返回到供方所形成的物品实体流动，其流稷刚好与前向物流相反。 废弃物物流 废弃物物流( W a s t eM a t e r i a lL o g i s t i c s ) ：将经济活动中失去原有使用价值 的物品，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存，并分送到专 门处理场所时所形成的物品实体流动。 ( 2 ) 按逆向物流形成原因分类 按成因、途径和处置方式的不同，根据不同产业形态，逆向物流可以区分为 投诉退货、终端使用回流、商业回流、维修回流、生产回流，以及包装回流等六 大类别。 投诉回流 此类逆向物流形成可能是由于运输差错、质量缺陷等问题，它一般在产品出 售短期内发生。通常情况下，客户服务部门会首先进行受理，确认退回原因，做 出检查，最终处理的方法包括退换货、补货等。电子消费品如手机、家用电器等 通常由于这种原因进入回流渠道。 9 北京交通大学硕士论文逆向物流综述 终端回流 所有从终端用户处回流的产品，这主要是经完全使用后需处理的产品，通常 发生在产品出售之后较长时间。终端退回可以是出自经济的考虑，最大限度地进 行资产恢复，例如地毯循环，轮胎修复等这些可以再生产、再循环的产品，也可 能是受制于法规条例的限制，对超过产品生命期的一些废旧家电等产品承担法律 责任 商业回流 商业回流指未使用商品的退回还款例如零售商的积压库存，包括时装、化 妆品等，这些商品通过再使用、再生产，再循环，尽可能进行价值的回收。 一般来讲，商业回流可以分为正常退货和立即退货。 正常退货：在经销商收货时货物完好而正常接收，但在其负责销售期间因各 种原因未能售出，根据销售协议可以退回产品的退货行为。例如：生产商在一定 期限内给予经销商一定的退货限额经销商未能完全销售出所进货物，可以将部 分未能售出的产品退回。 立即退货；在交货当时发生的因供应商责任造成的货物不符合交货要求所产 生的退货。 维修回流 指有缺陷或损坏的产品在销售出去后，根据售后服务承诺条款的要求，退回 制造商。它通常发生在产品生命周期的中期，一般是由制造商进行维修处理，再 通过原来的销售渠道返还用户。 这其中有种相对特殊的情况为产品召回：在一个成熟的市场中，买方市场的 形成促使消费者的影响力逐步增大，迫使企业对产品的责任一直扩展到产品的使 用甚至使用完成阶段。因此由企业自身行为导致的消费者权益受损，例如设计、 生产、包装、销售、储运过程中造成的产品质量缺陷等都会由企业负责。当某些 特定产品在一定区域内对大面积的消费者造成损害时，企业就不得不在政府监督 下对有缺陷产品进行集中回收处理。这种情况我们把它称为产品召回。 生产回流 生产回流指生产过程中产生的废品和副品回收，在药品和钢铁业中普遍存在。 它属于企业内部本身的回流，发生的周期较短，其操作相对于源于供应链终端客 户和其他成员的回流更易达成。因此应鼓励企业建立内部回收机制，通过再循环、 再生产使生产过程中的废品和副品重新进入制造环节，得到再利用，而节约资源， 降低成本。 包装回流 包装回流指考虑经济的原因，将可以重复使用的包装材料和产品如托盘、集 l O 北京交通大学硕士论文逆向物流综述 装箱和包装袋等载体通过检验和清洗、修复等流程进行循环利用，降低制造商的 制造费用包装品的回收在实践中已经存在很久了。 ( 3 ) 按照逆向物流回流的物品特征分类： 低价值产品的物料 例如金属边角料或者副品，原材料回收等。这种逆向物流的显著特征是它的 回收市场和再使用市场通常是分离的，这种物料回收并不一定进入原来的生产环 节，而是可以作为另外一种产品的原材料，投入到另一个供应链环节中。从整个 逆向物流过程来看，它是一个开环的结构，物料回收环节一般是集中在一个组织 中。 高价值产品的零部件 例如电子电路板、手机等。出于降低成本和获取利润等经济因素的考虑，这 些价值增加空间较大的物品回收通常由制造商发起。此类逆向物流与传统的正向 物流结合的最为紧密，它可以利用原有的物流网络进行物品回收，并通过再加工 过程，还将进入原来的产品制造环节，在严格意义上，这才是真正的逆向物流。 可以直接再利用的产品 最明显的例子便是包装材料的回收，包括玻璃瓶、塑料包装、托盘等，它们 通过检测和清洗处理环节便可以被重新利用。此类逆向物流由于包装材料的专用 性属于闭环结构，可以由多个回收商分散管理。 “) 按照逆向物流回收模式分类 生产商负责回收 生产商负责回收模式指由生产商自己直接负责产品的回收。比如施乐公司在 销售安装新产品的同时直接将自己的废旧产品回收，或在销售时就给顾客预付邮 寄费，约定在商品报废时将其寄回公司，这样做为公司节约了4 0 - 5 0 的制造成本。 在此模式的基础上，生产同类商品的生产商可以成立一个联合责任组，由该组织 负责这些生产商生产的同类产品的回收处置工作。 销售商负责回收 由负责中间销售的分销商，包括零售商和批发商负责回收并转交生产商进行 处理。比如柯达公司( K o d a kC o r p o r a t i o n ) 对一次性相机的回收，当顾客在冲洗店 冲洗相片时，冲洗店顺便将旧相机收回，平均7 6 的零部件在生产中得到再用， 制造商在收到旧相机时，给冲洗店一定的费用。 第三方负责回收 即生产商在销售产品后，自己并不直接参与产品的回收工作，而是选择专门的 北京交通大学硕士论文逆向物流综述 物流企业负责回收处理工作在该种模式中，第三方物流回收企业在负责回收后 可以转交给生产商进行相应的处置工作，也可以转交给第三方生产商进行处理。 例如在汽车业，独立第三方经营着废旧汽车的回收业务。 2 3 逆向物流的特点 逆向物流与正向物流一起在供应链中形成闭环物流。所谓闭环物流就是指供 应链上的企业对物流活动进行的从最上游的供应地到最下游的最终用户的双向的 全过程的管理。它的最终目标是为了获得竞争优势，是对物流的双向的全过程的 高效率和高效益化。 与传统的正向物流比较，逆向物流具有以下特征： ( 1 ) 逆向物流的分散性 废旧物资可能产生于生产领域、流通领域或生活消费领域，涉及任何领域、 任何部门、任何个人。正是这种多元性使其具有分散性。 ( 2 ) 不确定性强，预测难度大 逆向物流产生的地点、时间和数量的不确定性导致了预测难度的增加。典型 的正向物流中，企业只需预测未来的市场需求，每一个作业环节都是基于对市场 的预测进行的，整个过程具有较强的可预测性。相比之下，逆向物流则是基于反 应的，它通常不是公司计划或决策的结果，而是对消费者行为或下游成员行为的 反应，因此，逆向物流具有更大的不确定性，预测难度也更大。 ( 3 ) 逆向物流的缓慢性 逆向物流在开始时种类多、数量少，只有在不断汇集的情况下才能形成较大 的流动规模。同时，回收物资的收集和整理也是一个较复杂的过程，废旧物资往 往需要经过加工、改制等环节才能再次利用，这也需要经历较长的时间。这些都 决定了回收物资流缓慢性的特点。 九，d 九) ，修复时间不计； 所有回收品经修复处理后成为与新产品有相同性能的产品进入可用品库存。 北京交通大学硕士论文确定型逆向物流库存控制模型 O ( 2 ) 模型变量及参数说明 模型参数：需求率d ，回收率丸，生产率P ，每一批次的固定制造费用 0 北京交通大学硕士论文确定型逆向物流库存控制模型 f - 学+ 警一。 - 击学+ 争删 I H 级= 0 【段g = 0 ( 4 - 7 ) ( 4 - 8 ) ( 禾9 ) d a K ( 4 - 1 ) 可知批次疗与幺和Q ，存在如下关系：露= 垒差i 丝而现实中玎应该是正 整数，因而事实上级和Q 无法实施。可以通过对幺和Q ，进行修正使相应的雄为 正整数，在单修复期多生产期情况下，因为修复处理批次小于或等于新产品 生产批次，建议只修正Q 4 1 4 单生产期多修复期情况下库存控制模型 单生产期多修复期，即在一个循环蒯期中对必收品进行多次修复处理， 而仅有一次生产制造，其库存变化如图4 2 所示。 在周期开始时进行一次修复处理，假设修复时间不计，可用品库存达到Q ， 然后在五时间段里可用品库存以d 的速率降为0 ，得五：辱；在互时间段，以生 产率P 完成生产量Q ，得五：盟，在五期间可用品库存以p - d 的速率增长，互结 ， 束后库存达( p d ) 五，此后以d 的速率经过时间段互降为0 ，时间巧= e 一二) Q ， a口 整个生产期乙：乃+ 乃：望 4 幅辱 = ： O ( p - d ) 1 “ 2 O 北京交通大学硕士论文确定型逆向物流库存控制模型 卜1 T ； 可用品库存 N M W 嘴 时间 _ 吲哪 ； i 图4 2 单生产期多修复期厍存结构图 在整个循环周期的产品生产量和修复处理量要满足周期内的需求，且周期内 得到的回收量与修复处理量相等，得r ：垒芷；盟，X T ：万Q ，从而可得在周期F 内 的生产次数： 阼：Q 苎，r 。盟( 4 1 0 ) 靠【4 一” d 一九 从而可得可用件库存： = 三Q 五+ i 1 ( p 埘五乙= 学+ 器( p = 恭+ 器( 州) c 州， 回收品库存：= n T n - I Q 妙= 等一孚Q ，卜熬 件1 2 ) 周期内系统总费用： C = 七N 藏+ 一+ N 茸+ I 叠+ I 叠 铂绒+ 一棚+ 【器+ 器( p “咖熬。 北京交通大学硕士论文 确定型逆向物流库存控制模型 其中虬= 雄Q ，= Q r ( 4 - 1 3 ) 单位可用件平均费用c = 音 。寺丝丝型考芦螳。， ( d 一九) 使单位可用件的平均库存成本最小的问题是典型的有约束最优化问题【3 s 】，该问题 可用式降1 5 ) 表达 曲e = 面C = 学掣- - - - 扣7 - - - ”+ 翥+ 竽+ 学+ 2 - 鲁( p - d ) ( a - X ) 科十昌。 【“级o ，Q o 该规划为凸规划，且目标函数为严格凸函数，K u l m - T u c k e r 条件是其最优点存在的 充要条件。求其K - T 点： 一警+ 警一。妮d 2 一 一害+ 筹瑾一心：o 研d 。2 d 2 2 d ”。 “Q 衙= 0 鸬Q r = 0 取鸬= O ，, u z = O 得其最优点： Q 二= g = ( 4 - 1 n ( 4 - 1 7 ) 由式( 4 - 1 0 ) 可知批次盯与绒和Q ，存在如下关系：H = 瓦嚣刍万 4 1 8 ) 而现实中疗应该是正整数，因而事实上幺和Q ，无法实施。可以通过对级和Q ，进 行修正使相应的雄为正整数，在单生产期多修复期情况下，因为生产制造批次 小于或等于修复处理批次，建议只修正G 。 辱辱 北京交通大学硕士论文确定型逆向物流库存控制模型 4 2 算例 算例中的模型参数见下表4 - 1 表4 - 1 模型参数 模型参数 dZp t Z 数量 2 0 0 0l o o3