基于多資源化途徑的報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究

1、基于多資源化途徑的報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究摘要： 結(jié)合我國(guó)報(bào)廢汽車第三方運(yùn)作主體回收利用 的實(shí)際，基于報(bào)廢汽車較一般廢舊物資結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)品流向 多元化的特點(diǎn)，考慮再利用、再制造、再循環(huán)等多種資源化 途徑，構(gòu)建由消費(fèi)區(qū)域、 回收站點(diǎn)、 拆解中心、 原材料企業(yè)、 二手市場(chǎng)、再制造工廠和填埋點(diǎn)組成的多級(jí)逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，并以利潤(rùn)最大化為目標(biāo)函數(shù)，建立混合整數(shù)規(guī)劃模型， 確定回收站點(diǎn)和拆解中心的位置、數(shù)量以及各節(jié)點(diǎn)間物流量 的分配。最后，以成都市報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為例驗(yàn) 證模型的有效性。Abstract ： Based on the fact that the third party re

2、cycled the ELV( End-of-life vehicle ) in China and three resource utilization ways for ELVs which is the reuse ， remanufacturing and recycling ， the ELV reverse logistics network structure was constructed. The logistics network was made up of consumer area， recycling sites， dismantler centers ， raw

3、material enterprises ， second-hand markets ， remanufacturing plants and landfills. Based on the structure of the network ， to achieve the maximum of profit ， a mixed integer linear programming model was proposed. According to the model ， the location ， number of recovery sites and dismantler centers

4、 as well as the distribution of traffic among logistics nodes were solved. Finally， as the background of the ELV recycling in Chengdu， the validity of the model was proved.關(guān)鍵詞： 報(bào)廢汽車；逆向物流；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建；多資源化 途徑Key words： end-of-life vehicles ；reverse logistics ；network building ； multiple resource utilization

5、ways中圖分類號(hào)： X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1006-4311（2016）13-0097-040 引言 隨著環(huán)境污染、資源短缺等社會(huì)問題的日益嚴(yán)重，國(guó)家 法規(guī)制度的不斷強(qiáng)化以及經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，報(bào)廢汽車回收利 用正成為挖掘城市礦產(chǎn)、推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要內(nèi)容。我 國(guó)報(bào)廢汽車主要通過第三方運(yùn)作主體回收，回收率低，回收 需求與回收能力之間的矛盾日益突出。構(gòu)建科學(xué)、合理的報(bào) 廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)成為緩解供需矛盾的關(guān)鍵 1-3 。目前關(guān) 于報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的研究主要基于構(gòu)建主體與 資源化產(chǎn)品的處理方式展開。從構(gòu)建主體來看，多以生產(chǎn)商 責(zé)任延伸制為導(dǎo)向，汽車制造商為主體構(gòu)建逆向

6、物流網(wǎng)絡(luò)。例如，Eray Demirel4以土耳其首都安卡拉為例，以汽車制造商為主導(dǎo)，建立混合整數(shù)規(guī)劃模型，確定物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置、數(shù)量，實(shí)現(xiàn)逆向物流活動(dòng)的優(yōu)化。張雅蕊等5 以汽車制造商為主導(dǎo)，以總成本最小化和回收率最大化為目標(biāo)構(gòu)建模 糊環(huán)境下多目標(biāo)規(guī)劃逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型，以確定回收站點(diǎn)和 再制造點(diǎn)的位置及節(jié)點(diǎn)間物流量。Seval Ene等以利潤(rùn)最大化為目標(biāo)，構(gòu)建報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)，包括再使用、再循 環(huán)和廢棄處理等多種物流活動(dòng)。從資源化產(chǎn)品的處理方式來 看，再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建問題是當(dāng)前學(xué)者研究的主流。 例如，徐友良等 7構(gòu)建了以成本最小化為目標(biāo)函數(shù)的報(bào)廢汽 車再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)選址規(guī)劃模型

7、，得到回收中心、拆解 中心和再制造中心的位置。 徐斌祥 8以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)再制造為 研究對(duì)象，建立選址與庫存集成優(yōu)化的非線性整數(shù)規(guī)劃模型， 并運(yùn)用遺傳算法求解，實(shí)現(xiàn)成本最小化。現(xiàn)有關(guān)于報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的研究較少結(jié)合 我國(guó)實(shí)際，并未能反映報(bào)廢汽車與廢舊家電等其他廢舊物資 的不同之處，未考慮報(bào)廢汽車自身的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)構(gòu)建物流 網(wǎng)絡(luò)。事實(shí)上，報(bào)廢汽車與一般廢舊物資相比，具有體積、 重量更大，經(jīng)濟(jì)效益更高、社會(huì)價(jià)值更顯著的特征。報(bào)廢汽 車一般由不同材料的成千上萬個(gè)零件組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較一般 廢舊物資更為復(fù)雜， 在現(xiàn)代拆解工藝技術(shù)下， 主要有再利用、 再制造和再循環(huán)三種資源化途徑實(shí)現(xiàn)報(bào)廢汽車價(jià)值的充分

8、 挖掘，這是一般廢舊物資無法比擬的。因此，本文結(jié)合我國(guó) 第三方運(yùn)作主體回收處理報(bào)廢汽車回收利用實(shí)際，考慮再利 用、再制造和再循環(huán)等多種資源化途徑，構(gòu)建基于收益最大 化的報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)，并以成都市報(bào)廢汽車逆向物流 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建作為案例分析。1 報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型構(gòu)建1.1 問題描述及假設(shè)報(bào)廢汽車具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組成部件多、拆解難度大、資 源化處理方法與資源化產(chǎn)品流向多樣的特點(diǎn)。我國(guó)目前主要 采用第三方運(yùn)作主體開展報(bào)廢汽車回收處理業(yè)務(wù)。由第三方 運(yùn)作主體設(shè)置回收站點(diǎn)展開回收，并集中送至自行設(shè)置的拆 解中心，拆解后各類資源化產(chǎn)品根據(jù)其特征流向終端節(jié)點(diǎn)。 物流網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。該網(wǎng)

9、絡(luò)由消費(fèi)區(qū)域、回收站、拆解中心、原材料企業(yè)、 二手市場(chǎng)、再制造工廠和填埋點(diǎn)組成。報(bào)廢汽車拆解后所得 產(chǎn)品流向如下：玻璃等具有回收利用價(jià)值的原材料被銷往原材料企 業(yè)； 輪胎等可銷售或經(jīng)修復(fù)后可銷售的零部件銷 往二手市場(chǎng)； 起動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等可再制造件部銷往至再制造工廠； 廢紙、棉、纖維等廢棄物統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)教盥顸c(diǎn)處理。 結(jié)合目前我國(guó)第三方報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè)主要開展車輛回收、拆解與資源化產(chǎn)品銷售的實(shí)際，本文構(gòu)建報(bào)廢汽 車逆向物流網(wǎng)絡(luò)以解決回收站點(diǎn)與拆解中心選址問題、設(shè)置 數(shù)量問題以及物流網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間流量分配問題等。根據(jù)問題的描述，做出如下假設(shè)： 只考慮與第三方運(yùn)作主體相關(guān)的回收站及拆解中心 的選擇，其

10、余節(jié)點(diǎn)不做考慮；消費(fèi)區(qū)域產(chǎn)生的報(bào)廢汽車數(shù) 量已知，且回收的報(bào)廢汽車具有同一性；無需消費(fèi)者將報(bào) 廢汽車從消費(fèi)區(qū)域送至回收站，均由第三方運(yùn)營(yíng)商上門回收； 建設(shè)回收站固定成本及回收每輛報(bào)廢汽車的運(yùn)營(yíng)成本與 其容量相關(guān)；建設(shè)拆解中心固定成本及拆解每輛汽車的運(yùn) 營(yíng)成本與其容量相關(guān)；拆解中心能夠?qū)嵤﹫?bào)廢汽車的拆解、 破碎并根據(jù)零部件及材料的價(jià)值進(jìn)行分類；報(bào)廢汽車在運(yùn) 輸拆解過程中無損耗；原材料廠、填埋廠、二手市場(chǎng)和再 制造廠收納從拆解中心運(yùn)來的零部件或材料容量無限；銷 售給原材料廠、二手市場(chǎng)和再制造廠的零部件或材料價(jià)格不 變，不隨市場(chǎng)變動(dòng)；單位運(yùn)輸成本一定，不隨運(yùn)量和運(yùn)距 的變化而變化； 11逆向物流網(wǎng)絡(luò)

11、的供需保持平衡； 12不考 慮政府補(bǔ)貼和稅費(fèi)； 13只建立逆向物流網(wǎng)絡(luò)單周期靜態(tài)模 型，不考慮多周期拓展； 14消費(fèi)區(qū)域產(chǎn)生的報(bào)廢汽車必須 經(jīng)過回收站回收才能到達(dá)拆解中心，不考慮越級(jí)配送。1.2 模型參數(shù)及決策變量1.2.1 符號(hào)說明i 1, 2,1代表某消費(fèi)區(qū)域；j 1, 2,，J代表 某回收站的備選地址；k 1 , 2,，K代表某拆解中心的 候選地址；r 1,2,，R代表某原材料企業(yè)；I 1 ,2,， L代表某填埋點(diǎn)；m 1 , 2,，M代表某二手市場(chǎng)；n 1 , 2,，N代表某再制造工廠。1.2.2 參數(shù)設(shè)置Qi:消費(fèi)區(qū)域產(chǎn)生的報(bào)廢汽車數(shù)量（輛）；Fcj:建立回收站j的固定成本（元/個(gè)）

12、；fcj:回收站j回收每輛報(bào)廢汽車 的運(yùn)營(yíng)成本（元/輛）；mj:回收站j的最小回收能力（輛）； Mj:回收站j的最大回收能力（輛）；Fck:建立拆解中心k 的固定成本（元/個(gè)）；fck:拆解中心k拆解每輛報(bào)廢汽車的 運(yùn)營(yíng)成本（元/輛）；mk:拆解中心k的最小處理能力（輛）； Mk :拆解中心k的最大處理能力（輛）；W:每輛報(bào)廢汽車 的平均重量（kg/輛）；BI:每輛報(bào)廢汽車中拆解的廢棄物占 總重的百分比；Bm:每輛報(bào)廢汽車中可銷往二手市場(chǎng)再售的 部件占總重的百分比；Bn :每輛報(bào)廢汽車中可再制造部件占 總重的百分比；Br：每輛報(bào)廢汽車中具有回收利用價(jià)值的材 料占總重的百分比；P:每輛報(bào)廢汽車的

13、收購價(jià)格（元 /kg ）； Cij:每輛報(bào)廢汽車從消費(fèi)區(qū)域 i運(yùn)輸?shù)交厥照緅的單位運(yùn)輸 成本（元/kg?km ） ； Cjk:每輛報(bào)廢汽車從回收站 j運(yùn)輸?shù)讲?解中心k的單位運(yùn)輸成本（元/kg?km） ； Ckl：從拆解中心k 運(yùn)輸?shù)教盥顸c(diǎn)I的單位運(yùn)輸成本（元/kg?km）； Ckm:從拆解 中心k運(yùn)輸?shù)蕉质袌?chǎng) m的單位運(yùn)輸成本（元/kg?km）; Ckn: 從拆解中心k運(yùn)輸?shù)皆僦圃鞆Sn的單位運(yùn)輸成本（元/kg?km ）； Ckr:從拆解中心k運(yùn)輸?shù)皆牧蠌Sr的單位運(yùn)輸成本（元 /kg?km） ； dij :消費(fèi)區(qū)域i到回收站j的距離（km） ； djk :回 收站j到拆解中心k的距離（km

14、）； dkl :拆解中心k到填埋 點(diǎn)I的距離（km）； dkm :拆解中心k到二手市場(chǎng) m的距離（km）； dkn :拆解中心k到再制造廠n的距離（km）； d: 拆解中心k到原材料廠r的距離（km）； Pn：可再制造部件 銷往再制造工廠的售價(jià)（元/kg）； Pr：可售材料銷往原材料 廠的售價(jià)（元/kg ）；Pm：可售部件在二手市場(chǎng)的售價(jià) （元/kg ）。1.2.3 決策變量Xj: 0-1 變量，表示是否在節(jié)點(diǎn) j 設(shè)置回收站，是取值為 1，否取值為 0； Yk: 0-1 變量，表示是否在節(jié)點(diǎn) k 設(shè)置拆解 中心，是取值為1,否取值為0； Uj:回收站j回收?qǐng)?bào)廢汽車 的能力（輛）；Uk:拆解中

15、心k拆解報(bào)廢汽車的能力（輛）； Xij:回收站j回收的報(bào)廢汽車來自于消費(fèi)區(qū)域的數(shù)量（輛）；Xjk：從回收站j流向拆解中心k的報(bào)廢汽車數(shù)量（輛）；Wkl: 拆解中心k運(yùn)往填埋點(diǎn)I的廢棄物重量（kg）； Wkm :拆解中 心k運(yùn)往二手市場(chǎng) m的可銷售零部件重量（kg）； Wkn :拆 解中心k運(yùn)往再制造廠n的可再制造部件重量（kg）； Wkr: 拆解中心k運(yùn)往原材料廠r的可利用的原材料重量（kg）。1.3 模型構(gòu)建 考慮報(bào)廢汽車逆向物流的經(jīng)濟(jì)效益，建立以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)總 利潤(rùn)最大化為目標(biāo)的函數(shù)。總收入包括可銷售原材料的銷售 收入、部件在二手市場(chǎng)的銷售收入和可再制造部件的銷售收 入。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本包括建立

16、回收站和拆解中心的固定成本、 回收站回收?qǐng)?bào)廢汽車的成本、回收站和拆解中心的單位運(yùn)營(yíng) 成本以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)輸成本。因此，本文利潤(rùn)最大化為 目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建基于第三方運(yùn)作主體的報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng) 絡(luò)混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)的總利潤(rùn)最大化表示為：式中， Qi，fj，fk， Fj，Mk 均為正整數(shù)，其余參數(shù)均為 正數(shù)。此外，上述模型中式（ 4）表示回收站和拆解中心的 固定建設(shè)成本之和；式（ 5）表示回收站和拆解中心的運(yùn)營(yíng) 成本之和；式（ 6）表示各節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)輸成本之和；式（7）表示報(bào)廢汽車回收成本；式（ 8）表示報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng) 絡(luò)的總利潤(rùn)函數(shù)；式（ 9）保證消費(fèi)區(qū)域產(chǎn)生的報(bào)廢汽車

17、數(shù) 量與回收站回收的數(shù)量相等；式（ 10）、式（11）與式（ 12） 保證回收站的回收量在其回收能力范圍內(nèi)；式（13）保證回收站的回收量與拆解中心的拆解量相等； 式（ 14）、式（15） 與式（ 16）保證拆解中心的拆解量在其拆解能力范圍內(nèi)；式 （17）保證廢棄物均運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)；式（ 18）保證可再售 的零部件均運(yùn)往二手市場(chǎng)；式（ 19）保證可再制造的零部件 均運(yùn)往再制造廠；式（ 20）保證有回收價(jià)值的材料均運(yùn)往原 材料廠。 2 案例分析2.1 數(shù)據(jù)收集本文以成都市 XY 公司（成都市唯一具有合法資質(zhì)的集 報(bào)廢汽車回收、拆解和銷售于一體的經(jīng)營(yíng)主體）作為實(shí)證研 究對(duì)象。通過對(duì)成都 XY 公司實(shí)

18、地調(diào)研獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，按照消費(fèi)區(qū)域幾何中心與回收站的距離計(jì)算 . 每輛報(bào)廢汽車的平均重量為 1500kg/ 輛；每輛報(bào)廢汽車 的收購價(jià)格為0.8元/kg ;報(bào)廢汽車從消費(fèi)區(qū)域i運(yùn)輸?shù)交厥?站j的單位運(yùn)輸成本為 0.00035元/kg?km ;從回收站j運(yùn)輸?shù)?拆解中心k的單位成本為0.0003元/kg?km ；從拆解中心k運(yùn) 輸?shù)教盥顸c(diǎn)I的單位運(yùn)輸成本為 0.0008元/kg?km ;從拆解中 心k運(yùn)輸?shù)蕉质袌?chǎng) m的單位成本為 0.002元/kg?km ;從拆 解中心k運(yùn)輸?shù)皆僦圃鞆Sn的單位成本為0.002元/kg?km ； 從拆解中心k運(yùn)輸?shù)皆牧蠌Sr的單位成本為0.001元/kg?km ；

19、 單位重量可再制造部件在再制造廠的平均售價(jià)為4元/kg ;單位重量可售材料在原材料廠的平均售價(jià)為5元/kg ;單位重量可售部件在二手市場(chǎng)的平均售價(jià)為8元/kg。2.2 方案設(shè)計(jì) 上述所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為混合整數(shù)規(guī)劃模型，運(yùn)用LINGO求解得到逆向物流網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)構(gòu)建方案，確定回收站和 拆解中心的位置以及各物流節(jié)點(diǎn)間流量、流向。通過求解得到逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的總利潤(rùn)為： 22343300 元。 6 個(gè)回收站均被選中，消費(fèi)區(qū)域到回收中心之間的流量 分布如表 10 所示;拆解中心 1 和拆解中心 3被選中，回收 站運(yùn)往拆解中心的報(bào)廢汽車的流量分布， 如表 11 所示；3 個(gè) 拆解中心運(yùn)往原材料廠、填埋場(chǎng)、二

20、手市場(chǎng)和再制造廠的流 量分配，如表 12 所示。3 結(jié)束語 報(bào)廢汽車資源化利用，回收活動(dòng)是基礎(chǔ)，離不開逆向物 流網(wǎng)絡(luò)的支撐。本文根據(jù)報(bào)廢汽車的物理特點(diǎn)，從我國(guó)回收 利用產(chǎn)業(yè)實(shí)際出發(fā)，以收益最大化為導(dǎo)向，構(gòu)建了第三方運(yùn) 作主體主導(dǎo)下，融合再制造、再利用、再循環(huán)等多種資源化 處理方法的報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型。并結(jié)合成都實(shí)際運(yùn) 用上述模型求解得到成都市報(bào)廢汽車回收站點(diǎn)和拆解中心 的位置、數(shù)量和各節(jié)點(diǎn)間流量的分配，構(gòu)建起基于多資源化 途徑的成都市報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)。本文基于利潤(rùn)最大化所構(gòu)建的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型， 考慮報(bào)廢汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，描述了報(bào)廢汽車資源化 產(chǎn)品流向多元化以及回收 -拆解

21、 -利用多階段的實(shí)際，這符合 當(dāng)前我國(guó)報(bào)廢汽車回收利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際。且通過研究表 明根據(jù)報(bào)廢汽車各材料部件的構(gòu)成比例，最終資源化產(chǎn)品主 要流向二手市場(chǎng)與再制造工廠，這與當(dāng)前再利用和再制造作 為報(bào)廢汽車回收利用最主要資源化方法的現(xiàn)實(shí)也相吻合。后續(xù)的研究可從以下方面展開：考慮政府補(bǔ)貼、消費(fèi) 者環(huán)保意識(shí)對(duì)報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的影響，構(gòu)建基于 行為影響視角下的報(bào)廢汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)?？紤]報(bào)廢汽車 的回收處理中經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益等多重目標(biāo)，研究報(bào)廢汽 車逆向物流網(wǎng)絡(luò)多目標(biāo)規(guī)劃問題。參考文獻(xiàn)：1 WANG L， CHEN M. Policies and Perspective on End-of-Life Vehicles in ChinaJ. Journal of Cl