綜合利用社會資源情況下的再制造物流網(wǎng)絡結構設計

1、綜合利用社會資源情況下的再制造物流網(wǎng)絡結構設計1張恒,達慶利東南大學經(jīng)濟管理學院,南京(210096摘要:本文考慮了第三方物流設施的租用,把回收物流分為廢品和商業(yè)退貨按照不同渠道進行回收。商業(yè)退貨通過銷售終端直接送到檢測中心,廢品回收則是通過租賃的回收中心或者新建的回收中心送到檢測中心,然后把檢測中心里面部分貨物整合送到再制造中心。針對該情況,運用非線性整數(shù)規(guī)劃構建了三層逆向物流網(wǎng)絡規(guī)劃模型,并用lingo8.0求解,算例表明該模型實用并且有效。關鍵詞:再制造,第三方物流,商業(yè)退貨,廢品回收中圖分類號:F252 文獻標識碼:A1. 引言隨著科學技術的進步和人們生活水平的提高,消費者對產(chǎn)品多樣化

2、和個性化的要求越來越高,由此導致產(chǎn)品生命周期日漸縮短,更新?lián)Q代速度加快,被人們淘汰和廢棄的產(chǎn)品也越來越多。與此同時環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展意識的增強促使許多國家越來越重視產(chǎn)品的回收處理,甚至要求生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品生命周期全過程負責任,這也使得企業(yè)開始重視產(chǎn)品的回收。逆向物流也應運而生。逆向物流是使商品從最終目的地回流的過程,其目的是適當?shù)靥幚砩唐凡@取價值、利潤。美國逆向物流執(zhí)行委員會認為1逆向物流是為了回收價值或者合理的處理廢品,對從消費地到來源地的原材料,中間庫存、使用過的產(chǎn)品以及相關信息進行計劃、實施與有效控制效率和成本的過程。根據(jù)Fleischmann2等人提出的回收目標不同和Thierry3

3、提出的回收方式不同,逆向物流可以分為以下四種基本物流網(wǎng)絡:(1 直接再利用物流網(wǎng)絡、 (2 再制造物流網(wǎng)絡、 (3 維修服務網(wǎng)絡、 (4 再循環(huán)網(wǎng)絡。再制造物流網(wǎng)絡是逆向物流中的重要組成部分,它是指以再制造生產(chǎn)為目的,為重新獲取產(chǎn)品的價值,產(chǎn)品從其消費地至再制造加工地并重新回到銷售市場的流動過程4。網(wǎng)絡結構的設計很大程度上決定了逆向物流的實施和效率。因此,自從上世紀80年代以來,國內(nèi)外學者對再制造網(wǎng)絡結構的研究逐漸的深入, Min5提出了一個多目標混合整數(shù)規(guī)劃模型,根據(jù)該模型確定最合適的回收模式,盡管他考慮了運輸時間和運輸費用的權衡,但是應用面比較窄。Caruso6等提出了一個多目標整數(shù)規(guī)劃模

4、型,運用一個啟發(fā)示算法解決了帶能力約束的回收設備定位以及分配問題。Kroon7等針對一個具體的例子運用混合整數(shù)規(guī)劃模型來確定可再利用容器的數(shù)量以及他們的位置。多周期的情況, Melachrinoudis8運用整數(shù)規(guī)劃研究了動態(tài)的回收設施的選址問題。Louwers9等在對地毯回收的逆向網(wǎng)絡結構設計中,提出了一個非線性規(guī)劃,運用一個線性近似算法求解了當?shù)鼗厥罩行牡奈恢煤鸵?guī)模,Thierry 10利用線性規(guī)劃設計了正向配送網(wǎng)絡和對使用過的打印機回收網(wǎng)絡,模型不足之處在于他沒有考慮回收產(chǎn)品處理中心的位置與規(guī)模。Barros11運用一個混合整數(shù)規(guī)劃模型確定回收篩過的沙子的地點以及清洗和儲存沙子的設備位置

5、, 該模型是一個兩層帶能力約束模型。Krikke12運用混合整數(shù)規(guī)劃模型,解決了回收處理汽車的分解焊接工廠的選址問題,同時確定了逆向物流網(wǎng)絡中的產(chǎn)品流量。Jayaraman13針對電子類產(chǎn)品, 運用混合整數(shù)規(guī)劃1本課題得到國家自然科學基金資助項目(網(wǎng)絡環(huán)境下電子類產(chǎn)品逆向物流結構研究,70472033。- 1 -模型, 設計了再制造工廠的數(shù)量和位置。2003年他們擴展了原來的模型解決了一個兩層選址問題14。馬祖軍等15闡述了再制造物流系統(tǒng)功能,對再制造物流網(wǎng)絡布局進行了分析.提出了一種在傳統(tǒng)生產(chǎn)分銷物流網(wǎng)絡基礎上進行再制造物流網(wǎng)絡優(yōu)化設計的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型,目的是使各種再制造物流設施的投資

6、和運營成本以及設施間的運輸成本之和最小。代穎等16用混合整數(shù)線性規(guī)劃方法提出一種多產(chǎn)品、有能力限制的再制造閉環(huán)物流網(wǎng)絡優(yōu)化設計模型, 據(jù)此確定網(wǎng)絡中各種設施的數(shù)量和位置。上述研究的主要立足點是再制造企業(yè)本身,不足之處網(wǎng)絡結構設計過程中沒有充分利用社會資源。隨著市場競爭的激烈,一種新的管理思想供應鏈管理被普遍接受,該思想強調(diào)企業(yè)與企業(yè)之間的分工和戰(zhàn)略伙伴關系,要求企業(yè)集中到自己的核心競爭力構建,而把非核心業(yè)務通過外包的形式交給其他企業(yè)來完成。信息技術的發(fā)展給合作提供了基礎和支持,這對于物流來說也是一種新的思路。從再制造的角度考慮,逆向回收面臨一個主要的困難就是回收產(chǎn)品的時間不確定,數(shù)量不確定,地

7、點也不確定。處理回收需要專業(yè)的基礎設備,較高的費用、較多的時間可以把所有的逆向物流業(yè)務外包給第三方物流公司,也可以通過利用物流公司里面的資源倉庫、裝卸設備、運輸設備、分揀設備,以租賃的方式來服務。由于缺乏專業(yè)的逆向物流公司,完全外包方式很難實現(xiàn),后者卻有實現(xiàn)的現(xiàn)實基礎。我們主要分析后面一種情況,制造企業(yè)在自己已經(jīng)存在的正向物流系統(tǒng)基礎上,低成本利用其它公司的設備,完成自己的回收任務。2. 問題描述和數(shù)學模型再制造企業(yè)有自己的物流設施,整和正向配送和逆向回收的過程中,需要做出以下決策:擴充正向配送中心的規(guī)模和功能,使它具有回收能力,完成逆向回收的處理,或是租賃其他公司的倉庫完成,或是建立新的回收

8、中心。本文我們把逆向物流分為兩類進行不同渠道回收處理:一是源于商業(yè)退貨,二是源于終端客戶使用過的產(chǎn)品回收。商業(yè)退貨和使用過的產(chǎn)品我們要通過不同的渠道進行處理,因為前者可能只是顧客的愛好,或者細節(jié)的問題產(chǎn)生,只需要進行簡單的再處理比如重新包裝,個別零件更換,就可以投放到新的銷售渠道,本文假設這類產(chǎn)品和新產(chǎn)品的價值一樣。對于回收產(chǎn)品處理包含有更多的工序,需要進行分揀,處理,把有用的價值送回企業(yè)進行加工,沒有用的價值進行廢物處理。回收的流程如圖 圖1 回收示意圖- 2 - 3 -2.1模型假設為建立模型,作如下假設:(1 僅回收一種廢舊產(chǎn)品,廢舊產(chǎn)品回收量、各種設施的處理能力以及投資和運營成本、設施

9、間的運輸成本是確定己知的。(2 不考慮回收處理過程中的材料損耗,即經(jīng)檢測中心檢驗合格的回收產(chǎn)品全部被再制造或者運往配送中心直接銷售。(3 僅在一些地理位置己知的備選地點中考慮新建再制造工廠或檢測中心。(4 廢舊產(chǎn)品的回收量均按區(qū)域總計,并與區(qū)域內(nèi)的消費者數(shù)量成正比。(5 檢測設備在回收中心,對終端的廢舊產(chǎn)品的回收,為了方便顧客,可以租用附近的廢品回收站,或者自己建站候選地點已知。(6 可以租用的回收站的個數(shù),位置,容量以及相關的費用已知。(7 考慮到多個企業(yè)之間的合作情況,可能共同租用一塊地方建立回收中心,候選地點以及費用已知。如果擴充自己的配送中心的規(guī)模,所能擴充的規(guī)模相關費用已知。(8 商

10、業(yè)退貨部分進入再制造中心。(9 租賃或者自建收集中心的單位產(chǎn)品回收成本一樣;新建檢測中心和擴充配送中心以后的單位產(chǎn)品的檢測成本一樣。2.2模型描述NI I .,1=,表示終端的配送對象,產(chǎn)生正向的配送需求和逆向的退貨物流。 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檢測中心。NR R .,1=,表示可以租賃到的廢舊品回收站,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 ,單位產(chǎn)品的運輸費用,E 表示單位產(chǎn)品的平均運輸費用;1p ,2p 回收物流成本下降閥值;1q ,2q ,回收物流成本增加的一個閥值16

11、。rj A 表示從收集中心r 到配送中心j 的量(如果配送中心具有檢測功能,同時充當檢測中心; ij B 表示從店面i 到配送中心j 商業(yè)退貨量;ik B 表示從店面i 到檢測中心k 的商業(yè)退貨量;j C 從原有配送中心j 到再制造中心的產(chǎn)品數(shù)量;k C 新建的檢測回收中心k 到再制造中心的產(chǎn)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 -=,否則如果在0能點擴擴展功能具有檢測,1j X j ,=,否則點新建檢測中心如果在0,1k X k , =,否則租賃回收站0,1r Z

12、, =,否則新建收集中心如果在0,1s L s , =,否則運往回收站如果在店面0,1r i Y ir , =,否則運往收集中心如果在店面0,1s i Y is =否則運往配送中心如果在回收站,0,1j r Y rj ,=,否則運往配送中心如果收集中心0,1j s Y sj 同樣的方式定義rk Y 、sk Y 、kj Y2.3參數(shù)說明r a 表示租用回收站r 的年費用;s b 表示在s 新建收集中心的年固定費用(如果投資一個使用n 年的場地花費m,則s b =m/n ;k b 表示在k 新建檢測中心的固定費用;j c 表示在j 擴展回收中心規(guī)模,增加檢測回收功能的固定費用;i A 表示i 區(qū)域

13、的舊貨回收量;i B 表示店面i 平均每天的商業(yè)退貨;表示廢舊品檢測后運往再制造中心的比例; 1µ表示商業(yè)退貨運往再制造中心的比例, 2µ表示商業(yè)退貨經(jīng)過檢測中心可以直接運往配送中心的比例;j UT 表示在配送中心j 的最大處理能力;k UT 表示新建檢測中心k 的最大處理能力; r UZ 表示租賃回收站的r 最大容量;s UZ 表示新建收集中心s 的最大容量 ;w 表示每年工作的天數(shù)。我們考慮兩種成本:1 運輸成本:運輸外包給第三方物流公司,或者自己完成,以最低的價格運輸,單位運輸成本只與距離和運貨量有關。2 設施的建設成本,以及跟產(chǎn)品量有關的變動成本。目標函數(shù)是在這種復

14、雜的環(huán)境做出合理的決策,使企業(yè)總的回收成本最低。+=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 約束條件: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每個店面i 所在的區(qū)域都有安排一個產(chǎn)品收集中心(3每一個店面i 產(chǎn)品退回到一個檢測中心;(4每一個租賃回收站將廢品一個配送中心或者檢測中心(5每一個新建收集站將廢品一個配送中心或者檢測中心(6每一個租賃回收站的收集量和輸出量相等(7每一個新建收集中心的收集量和輸出量相等(8每一個終端的商業(yè)退貨量平衡(9租賃回收站的能力約束(10新建收集中心的能力約束(11最少要用