综合利用社会资源情况下的再制造物流网络结构设计

1、综合利用社会资源情况下的再制造物流网络结构设计1张恒,达庆利东南大学经济管理学院,南京(210096摘要:本文考虑了第三方物流设施的租用,把回收物流分为废品和商业退货按照不同渠道进行回收。商业退货通过销售终端直接送到检测中心,废品回收则是通过租赁的回收中心或者新建的回收中心送到检测中心,然后把检测中心里面部分货物整合送到再制造中心。针对该情况,运用非线性整数规划构建了三层逆向物流网络规划模型,并用lingo8.0求解,算例表明该模型实用并且有效。关键词:再制造,第三方物流,商业退货,废品回收中图分类号:F252 文献标识码:A1. 引言随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,消费者对产品多样化

2、和个性化的要求越来越高,由此导致产品生命周期日渐缩短,更新换代速度加快,被人们淘汰和废弃的产品也越来越多。与此同时环保意识和可持续发展意识的增强促使许多国家越来越重视产品的回收处理,甚至要求生产企业对产品生命周期全过程负责任,这也使得企业开始重视产品的回收。逆向物流也应运而生。逆向物流是使商品从最终目的地回流的过程,其目的是适当地处理商品并获取价值、利润。美国逆向物流执行委员会认为1逆向物流是为了回收价值或者合理的处理废品,对从消费地到来源地的原材料,中间库存、使用过的产品以及相关信息进行计划、实施与有效控制效率和成本的过程。根据Fleischmann2等人提出的回收目标不同和Thierry3

3、提出的回收方式不同,逆向物流可以分为以下四种基本物流网络:(1 直接再利用物流网络、 (2 再制造物流网络、 (3 维修服务网络、 (4 再循环网络。再制造物流网络是逆向物流中的重要组成部分,它是指以再制造生产为目的,为重新获取产品的价值,产品从其消费地至再制造加工地并重新回到销售市场的流动过程4。网络结构的设计很大程度上决定了逆向物流的实施和效率。因此,自从上世纪80年代以来,国内外学者对再制造网络结构的研究逐渐的深入, Min5提出了一个多目标混合整数规划模型,根据该模型确定最合适的回收模式,尽管他考虑了运输时间和运输费用的权衡,但是应用面比较窄。Caruso6等提出了一个多目标整数规划模

4、型,运用一个启发示算法解决了带能力约束的回收设备定位以及分配问题。Kroon7等针对一个具体的例子运用混合整数规划模型来确定可再利用容器的数量以及他们的位置。多周期的情况, Melachrinoudis8运用整数规划研究了动态的回收设施的选址问题。Louwers9等在对地毯回收的逆向网络结构设计中,提出了一个非线性规划,运用一个线性近似算法求解了当地回收中心的位置和规模,Thierry 10利用线性规划设计了正向配送网络和对使用过的打印机回收网络,模型不足之处在于他没有考虑回收产品处理中心的位置与规模。Barros11运用一个混合整数规划模型确定回收筛过的沙子的地点以及清洗和储存沙子的设备位置

5、, 该模型是一个两层带能力约束模型。Krikke12运用混合整数规划模型,解决了回收处理汽车的分解焊接工厂的选址问题,同时确定了逆向物流网络中的产品流量。Jayaraman13针对电子类产品, 运用混合整数规划1本课题得到国家自然科学基金资助项目(网络环境下电子类产品逆向物流结构研究,70472033。- 1 -模型, 设计了再制造工厂的数量和位置。2003年他们扩展了原来的模型解决了一个两层选址问题14。马祖军等15阐述了再制造物流系统功能,对再制造物流网络布局进行了分析.提出了一种在传统生产分销物流网络基础上进行再制造物流网络优化设计的混合整数线性规划模型,目的是使各种再制造物流设施的投资

6、和运营成本以及设施间的运输成本之和最小。代颖等16用混合整数线性规划方法提出一种多产品、有能力限制的再制造闭环物流网络优化设计模型, 据此确定网络中各种设施的数量和位置。上述研究的主要立足点是再制造企业本身,不足之处网络结构设计过程中没有充分利用社会资源。随着市场竞争的激烈,一种新的管理思想供应链管理被普遍接受,该思想强调企业与企业之间的分工和战略伙伴关系,要求企业集中到自己的核心竞争力构建,而把非核心业务通过外包的形式交给其他企业来完成。信息技术的发展给合作提供了基础和支持,这对于物流来说也是一种新的思路。从再制造的角度考虑,逆向回收面临一个主要的困难就是回收产品的时间不确定,数量不确定,地

7、点也不确定。处理回收需要专业的基础设备,较高的费用、较多的时间可以把所有的逆向物流业务外包给第三方物流公司,也可以通过利用物流公司里面的资源仓库、装卸设备、运输设备、分拣设备,以租赁的方式来服务。由于缺乏专业的逆向物流公司,完全外包方式很难实现,后者却有实现的现实基础。我们主要分析后面一种情况,制造企业在自己已经存在的正向物流系统基础上,低成本利用其它公司的设备,完成自己的回收任务。2. 问题描述和数学模型再制造企业有自己的物流设施,整和正向配送和逆向回收的过程中,需要做出以下决策:扩充正向配送中心的规模和功能,使它具有回收能力,完成逆向回收的处理,或是租赁其他公司的仓库完成,或是建立新的回收

8、中心。本文我们把逆向物流分为两类进行不同渠道回收处理:一是源于商业退货,二是源于终端客户使用过的产品回收。商业退货和使用过的产品我们要通过不同的渠道进行处理,因为前者可能只是顾客的爱好,或者细节的问题产生,只需要进行简单的再处理比如重新包装,个别零件更换,就可以投放到新的销售渠道,本文假设这类产品和新产品的价值一样。对于回收产品处理包含有更多的工序,需要进行分拣,处理,把有用的价值送回企业进行加工,没有用的价值进行废物处理。回收的流程如图 图1 回收示意图- 2 - 3 -2.1模型假设为建立模型,作如下假设:(1 仅回收一种废旧产品,废旧产品回收量、各种设施的处理能力以及投资和运营成本、设施

9、间的运输成本是确定己知的。(2 不考虑回收处理过程中的材料损耗,即经检测中心检验合格的回收产品全部被再制造或者运往配送中心直接销售。(3 仅在一些地理位置己知的备选地点中考虑新建再制造工厂或检测中心。(4 废旧产品的回收量均按区域总计,并与区域内的消费者数量成正比。(5 检测设备在回收中心,对终端的废旧产品的回收,为了方便顾客,可以租用附近的废品回收站,或者自己建站候选地点已知。(6 可以租用的回收站的个数,位置,容量以及相关的费用已知。(7 考虑到多个企业之间的合作情况,可能共同租用一块地方建立回收中心,候选地点以及费用已知。如果扩充自己的配送中心的规模,所能扩充的规模相关费用已知。(8 商

10、业退货部分进入再制造中心。(9 租赁或者自建收集中心的单位产品回收成本一样;新建检测中心和扩充配送中心以后的单位产品的检测成本一样。2.2模型描述NI I .,1=,表示终端的配送对象,产生正向的配送需求和逆向的退货物流。 NJ J .,1=,表示原有配送中心的集合。NK K .,1=,表示自己可以建的回收检测中心。NR R .,1=,表示可以租赁到的废旧品回收站,完成原始的收集。NS S .,1=,表示可以自己建的收集中心。,(rj rj d A f =E ,单位产品的运输费用,E 表示单位产品的平均运输费用;1p ,2p 回收物流成本下降阀值;1q ,2q ,回收物流成本增加的一个阀值16

11、。rj A 表示从收集中心r 到配送中心j 的量(如果配送中心具有检测功能,同时充当检测中心; ij B 表示从店面i 到配送中心j 商业退货量;ik B 表示从店面i 到检测中心k 的商业退货量;j C 从原有配送中心j 到再制造中心的产品数量;k C 新建的检测回收中心k 到再制造中心的产品量;>=221,1,121p A p A p p A rj rj rj ,>=221,1,121q d q d q q d rj rj rj ,- 4 -=,否则如果在0能点扩扩展功能具有检测,1j X j ,=,否则点新建检测中心如果在0,1k X k , =,否则租赁回收站0,1r Z

12、, =,否则新建收集中心如果在0,1s L s , =,否则运往回收站如果在店面0,1r i Y ir , =,否则运往收集中心如果在店面0,1s i Y is =否则运往配送中心如果在回收站,0,1j r Y rj ,=,否则运往配送中心如果收集中心0,1j s Y sj 同样的方式定义rk Y 、sk Y 、kj Y2.3参数说明r a 表示租用回收站r 的年费用;s b 表示在s 新建收集中心的年固定费用(如果投资一个使用n 年的场地花费m,则s b =m/n ;k b 表示在k 新建检测中心的固定费用;j c 表示在j 扩展回收中心规模,增加检测回收功能的固定费用;i A 表示i 区域

13、的旧货回收量;i B 表示店面i 平均每天的商业退货;表示废旧品检测后运往再制造中心的比例; 1µ表示商业退货运往再制造中心的比例, 2µ表示商业退货经过检测中心可以直接运往配送中心的比例;j UT 表示在配送中心j 的最大处理能力;k UT 表示新建检测中心k 的最大处理能力; r UZ 表示租赁回收站的r 最大容量;s UZ 表示新建收集中心s 的最大容量 ;w 表示每年工作的天数。我们考虑两种成本:1 运输成本:运输外包给第三方物流公司,或者自己完成,以最低的价格运输,单位运输成本只与距离和运货量有关。2 设施的建设成本,以及跟产品量有关的变动成本。目标函数是在这种复

14、杂的环境做出合理的决策,使企业总的回收成本最低。+=r i ir i i ir r r d A f A Y w a Z z ,(min +s iis i i is s s d A f A Y w b L ,(+,(,(01k k ssk r rk i ik ik ik i ik k k k d C f A A B w d B f B w b X+µ +j j j c X (+i ij f B w (,ij ij d B +w +i ij B 1µ(+ssj r rj A A ,(0j j d C f (1 约束条件:1=+rir s isY Y ,I i (2 1=+k i

15、k j ijYY ,I i (3 =+k rk j rjY Y r Z ,R r (4- 5 - =+k sk j sjY Y s L ,S s (5ir ir iZ A Y =j rj rj A Y +k rk rk A Y ,R r (6 i s iL A is Y =j sj sj A Y +ksk sk A Y ,S s (7 i B =j ij B +kik B ,I i (8i r ir iZ A Y r UZ ,R r (9i s iL A is Y s UZ ,S s (10+r r s sZ L >=1; 1>=+kk j j X X ; (11 j X (r r

16、j A +s sj A +iij B j UT ,J j (12k X (r rk A +s sk A +iik B k UT ,K k (13i ij ij B Y B =,(I i ,K J j ;i ij ij A Y A =,(I i ,S R j (141,0(,kj sk rk sj rj is ir s r k j Y Y Y Y Y Y Y L Z X X ,S s ,R r ,I i ,J j (15(2每个店面i 所在的区域都有安排一个产品收集中心(3每一个店面i 产品退回到一个检测中心;(4每一个租赁回收站将废品一个配送中心或者检测中心(5每一个新建收集站将废品一个配送中心或者检测中心(6每一个租赁回收站的收集量和输出量相等(7每一个新建收集中心的收集量和输出量相等(8每一个终端的商业退货量平衡(9租赁回收站的能力约束(10新建收集中心的能力约束(11最少要用