再制造回收物流設(shè)施選址模型與應(yīng)用

代 應(yīng)，張冬梅，宋 寒，楊 明

(重慶理工大學(xué)工商管理學(xué)院，重慶 400054)

再制造回收物流設(shè)施選址模型與應(yīng)用

代 應(yīng)，張冬梅，宋 寒，楊 明

(重慶理工大學(xué)工商管理學(xué)院，重慶 400054)

汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也帶了資源與環(huán)境方面的負(fù)面影響。為了提高報(bào)廢汽車的回收率和材料再利用率，針對(duì)再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，以物流成本最小為唯一目標(biāo)，考慮了固定設(shè)施設(shè)備的折舊，以及逆向物流與正向物流設(shè)施的整合，運(yùn)用混合整數(shù)線性規(guī)劃方法建立了包含廢舊汽車回收、拆卸、再制造過(guò)程的回收物流設(shè)施選址模型，并通過(guò)算例驗(yàn)證了模型的有效性。

廢舊汽車;再制造;回收物流;設(shè)施選址

近年來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展態(tài)勢(shì)。2011年末，全國(guó)民用汽車保有量達(dá)到10 578萬(wàn)輛(包括三輪汽車和低速貨車1 228萬(wàn)輛)，比上年末增長(zhǎng)16.4%，其中民用轎車保有量4 962萬(wàn)輛，增長(zhǎng)23.2%，其中私人轎車4 322萬(wàn)輛，增長(zhǎng)26%［1］。隨著我國(guó)民用汽車保有量的增加，廢舊汽車數(shù)量也在相應(yīng)的增加，如何對(duì)廢舊汽車進(jìn)行有效回收以及對(duì)汽車零部件的循環(huán)再利用，是汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸［1－3］。與此同時(shí)，基于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，汽車生產(chǎn)商及相關(guān)企業(yè)大多數(shù)只關(guān)注了生產(chǎn)過(guò)程和銷售過(guò)程的物流活動(dòng)，對(duì)末端產(chǎn)品的有效處理缺乏深入研究，甚至沒(méi)有引起過(guò)多的重視。根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求以及相關(guān)環(huán)境法規(guī)，汽車生產(chǎn)商作為汽車產(chǎn)業(yè)鏈的核心企業(yè)，有責(zé)任和義務(wù)加強(qiáng)汽車逆向物流管理，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的規(guī)劃理論，對(duì)汽車回收點(diǎn)和再制造中心布局的選址問(wèn)題進(jìn)行研究。

一、問(wèn)題描述與假設(shè)

現(xiàn)有的汽車回收對(duì)于材料及零部件的回收利用比較單一。將報(bào)廢汽車運(yùn)送到回收企業(yè)，對(duì)零部件進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆卸后，通過(guò)破碎后直接熔爐，材料再利用率低下［4－5］。為此，本文所建立的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型考慮了包括配送、收回、拆卸和再制造等幾個(gè)物流環(huán)節(jié)，對(duì)廢舊汽車的處理包含零部件再制造和作為廢棄物處理兩類。汽車逆向物流活動(dòng)過(guò)程為先對(duì)報(bào)廢汽車進(jìn)行回收，然后送達(dá)專門(mén)的拆卸點(diǎn)進(jìn)行拆解，對(duì)零部件進(jìn)行清洗，然后對(duì)拆卸的零部件的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，除了被作為廢棄處理外的零部件，其他部門(mén)送達(dá)汽車再制造中心進(jìn)行修復(fù)、加工處理，質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，面向市場(chǎng)進(jìn)行銷售。該過(guò)程的物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就是確定幾類設(shè)施設(shè)備的位置和數(shù)量。本文中，將各類設(shè)施選址的位置定位0－1變量，假定各網(wǎng)絡(luò)上的流量為連續(xù)的變量，建立汽車逆向物流的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型。

為了有利于汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型的建立和分析，同時(shí)也讓該模型具有更大的實(shí)用價(jià)值，本文做如下假設(shè):(1)將該物流設(shè)施選址問(wèn)題假設(shè)為單一產(chǎn)品多種類的選擇問(wèn)題;(2)鑒于生態(tài)環(huán)境變量無(wú)法用變量準(zhǔn)確表達(dá)，該網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型不考慮生態(tài)環(huán)境的影響，只從經(jīng)濟(jì)角度分析設(shè)施選址情況;(3)假定在汽車零部件再制造階段沒(méi)有材料耗失，零部件的再制造率為給定的;(4)假定汽車的回收率為已知，可以根據(jù)歷年數(shù)據(jù)求平均值而得，且相關(guān)設(shè)施設(shè)備按固定年限折舊。

二、模型建立

基于上述問(wèn)題描述及模型假設(shè)，本文用混合整數(shù)規(guī)劃方法對(duì)再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址進(jìn)行建模［2］。參數(shù)說(shuō)明如下:

K代表擴(kuò)建或新建的拆卸備選點(diǎn)集合;

J代表擴(kuò)建或新建的再制造備選點(diǎn)集合;

I代表現(xiàn)有回收點(diǎn)集合;

ρ代表第k個(gè)拆解中心的可再制造率;

Bi代表第i個(gè)回收點(diǎn)的回收數(shù)量;

MINRj和MAXRj分別代表第j個(gè)再制造中心最小和最大再制造能力;

MINDk和MAXDk分別代表第k個(gè)拆解中心的最小和最大處理能力;

CFDk代表第k個(gè)擴(kuò)建或新建拆解中心的固定成本;

CFRj代表第j個(gè)擴(kuò)建或新建的再制造中心建設(shè)固定成本;

CDik代表第i個(gè)回收中心送達(dá)第k個(gè)拆解中心的運(yùn)輸成本;

CTk代表產(chǎn)品的平均拆卸成本;

CMj代表廢舊產(chǎn)品的平均再制造成本;

CRkj代表第k個(gè)拆解中心送達(dá)第j個(gè)再制造中心的運(yùn)輸成本;

PDk代表是否在第k個(gè)備選點(diǎn)擴(kuò)建或新建的拆解中心;

PRj代表是否在第j個(gè)備選點(diǎn)擴(kuò)建或新建再制造中心;

NDk代表第k個(gè)拆解中心的平均使用年限;

NRj代表第j個(gè)再制造中心的平均使用年限;

MRkj代表第k個(gè)拆解中心送達(dá)第j個(gè)再制造中心的數(shù)量;

MDik代表第i個(gè)回收中心送達(dá)第k個(gè)拆解中心的產(chǎn)品數(shù)量;

根據(jù)以上參數(shù)建立網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型如下:

該MILP規(guī)劃模型可以運(yùn)用Lingo軟件進(jìn)行求解計(jì)算。

三、算例

某一汽車制造企業(yè)主要有 P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7共7個(gè)省會(huì)城市的銷售區(qū)域。按照《報(bào)廢汽車回收利用政策》規(guī)定，從2010起汽車制造企業(yè)應(yīng)該回收自己銷售的產(chǎn)品，預(yù)計(jì)該企業(yè)2015年在各點(diǎn)的廢舊汽車回收量見(jiàn)表1。

表1 2015年主要銷售區(qū)域報(bào)廢汽車數(shù)量

汽車拆解中心和再制造中心選點(diǎn)不能隨意確定，需要根據(jù)企業(yè)的適應(yīng)性、戰(zhàn)略性、經(jīng)濟(jì)性和協(xié)調(diào)性原則，選擇符合企業(yè)實(shí)際需要的備選點(diǎn)作為選址［4］。根據(jù)汽車回收分布數(shù)量以及交通運(yùn)輸條件等綜合因素，確定 P1、P2、P3、P5、P7共 5 個(gè)城市作為拆解中心的候選地點(diǎn)，同時(shí)考慮到技術(shù)、資源等因素只選擇P7作為再制造地點(diǎn)?？紤]到我國(guó)廢舊汽車再制造還處于起步階段，企業(yè)缺乏真實(shí)數(shù)據(jù)，很難精確估算拆卸中心與新建或擴(kuò)建的再制造中心所需費(fèi)用、零部件的平均處理費(fèi)用等，本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上確定其參考值［6－7］，如表2所示，其他相關(guān)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表3－表5。

表2 再制造設(shè)施相關(guān)參數(shù)

表3 回收中心與拆解中心間的里程 單位:km

表4 回收中心與拆解中心間單位運(yùn)輸費(fèi) 單位:元

通過(guò)LINGO軟件計(jì)算得到結(jié)果，見(jiàn)表5－表7。

表5 拆解中心新建決策變量最優(yōu)解

表7 拆解中心運(yùn)往再制造中心的可再制造數(shù)量

該算例表明:該企業(yè)在設(shè)置的備選的拆卸中心點(diǎn)中，可以選取 P2、P3、P5、P7為拆卸中心新建點(diǎn)。但本文是假定回收率達(dá)到80%，再利用率達(dá)到90%的情況下的選址，如果回收率和再利用率不同，所得最優(yōu)解會(huì)不一樣。因此，作者下一步要做的將會(huì)考慮在回收率和再利用率不確定情況下回收物流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型研究。

［1］國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中華人民共和國(guó)2011年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)［R］.2012，2.

［2］楊明.汽車再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究及應(yīng)用［D］.重慶:重慶大學(xué)，2008.

［3］Vaidyanathan J，Raymound A P，Erik R.The design of reverse distribution networks:model sand solution procedures［J］.European Journal of Operational Research，2003，150:128 －149.

［4］趙旭升.基于逆向物流管理的回收處理中心選址問(wèn)題研究［D］.天津:天津大學(xué)，2006.

［5］Louwers D，Kip B J，Peters E，et al.A facility location allocation model for reusing carpet materials［J］.Computers and Industrial Engineering，1999，36(4):115.

［6］高郢.再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址及穩(wěn)健性優(yōu)化研究［D］.南京:東南大學(xué)，2006.

［7］馬祖軍，代穎，劉飛.再制造物流網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.系統(tǒng)工程，2005，23(1):74 －78.

Facility Location Model of Remanufacturing Reverse Logistics and Its Application

DAI Ying，ZHANG Dong-mei，Song Han，YANG Ming
(College of Business Administration，Chongqing University of Technology，Chongqing 400054，China)

With the development of automobile industry，the social economy has been developed quickly.At the same time，it brought us more problems with resource and environment.In order to enhance the reclaiming rate of the wasted automobile and the reusing rate of the materials，and according to the feature of remanufacturing reverse logistics，the paper researches on the facility location model of remanufacturing reverse logistics of wasted automobile，by using the MILP theory.It solves the optimal results and validates the model by an example.

wasted automobile;remanufacturing;reverse logistics;facility location model

F205

A

1674－8425(2012)05－0038－04

2012－02－05

教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目(09YJC630247);重慶理工大學(xué)青年基金項(xiàng)目(2010ZD10);2010年重慶市社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(2010YBJJ18)。

代應(yīng)(1978—)，男，四川安岳人，博士，副教授，研究方向:物流與供應(yīng)鏈管理。

(責(zé)任編輯 鄺坦勵(lì))