汽車零部件閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型研究

邵俊崗+康佳琪

摘 要：將汽車再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的正向物流網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提出運用混合整數(shù)線性規(guī)劃法（MILP）建立汽車零部件閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址的數(shù)學(xué)模型，對模型的目標(biāo)函數(shù)、能力約束和流量平衡等條件進(jìn)行了詳細(xì)解釋與分析；利用Lingo11.0軟件對模型進(jìn)行求解，通過實際算例驗證了模型的有效性。

關(guān)鍵詞：閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)；混合整數(shù)線性規(guī)劃法；汽車

中圖分類號：F713.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： The object frame of the combination of the auto-mobile re-manufacturing reverse logistics network and the existing forward logistics network by using mixed integer linear programming（MILP）were established to optimize the closed-loop logistics network of automobile parts. A detailed explanation and analysis was made in the conditions of the objective function， the flow balance and capacity constraints. In the end， through the Lingo software， the effective of the model is verified though a practical example.

Key words： closed-loop logistics network； mixed integer linear programming（MILP）； automobile

0 引 言

隨著汽車工業(yè)的大規(guī)模的發(fā)展以及汽車的生命周期的不斷縮短，汽車制造業(yè)已經(jīng)成為了工業(yè)領(lǐng)域中最大的資源使用者之一。其結(jié)果為汽車廢舊零件及模塊報廢致使資源浪費、環(huán)境污染以及生態(tài)破壞問題日益嚴(yán)重，廢舊汽車資源的再利用問題引起了政府、企業(yè)以及社會的高度關(guān)注。本文基于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，從汽車零件及模塊的回收再利用、資源節(jié)約和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面出發(fā)，探討廢棄汽車的逆向閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，促進(jìn)廢舊汽車逆向流動的有效運行，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和綜合競爭力，最終促進(jìn)企業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

閉環(huán)供應(yīng)鏈?zhǔn)且环N不僅包含傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的各環(huán)節(jié)，而且還要考慮廢舊產(chǎn)品的收集、分類、處理、再配送、再制造/再利用、再分銷等活動所形成的一個封閉的物品供應(yīng)鏈。圖1為閉環(huán)物流供應(yīng)鏈的基本框架。

1 問題描述和模型假設(shè)

本文在研究汽車零件閉環(huán)逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運用混合整數(shù)規(guī)劃（MILP）方法結(jié)合汽車制造/再制造工廠、分銷/回收中心、拆解中心、消費區(qū)域和填埋點來構(gòu)建汽車零件閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。

1.1 問題描述

本文構(gòu)建一個由制造/再制造工廠、分銷/回收中心、拆解中心、消費區(qū)域集成的多級正、逆向物流網(wǎng)絡(luò)。對報廢汽車的零部件經(jīng)過檢測、分類和維修后進(jìn)行再制造或者廢棄處理。分銷/回收中心負(fù)責(zé)新產(chǎn)品的分配運輸?shù)礁鱾€銷售區(qū)域以及從消費區(qū)域收集報廢的汽車，并將其運往拆解中心進(jìn)行拆卸、檢測、分類和維修等流程。不可再利用的部分運往處理填埋場，而可再利用的零部件經(jīng)過一系列處理后運送至再制造工廠，再制造的汽車通過分銷中心進(jìn)行銷售。

報廢汽車閉環(huán)逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括五個部分：分銷/回收中心、拆解中心、制造/再制造工廠、處理填埋點。

1.2 模型的假設(shè)

（1）每一個消費者的需求必須得到滿足；

（2）在相同功能的節(jié)點設(shè)施之間沒有相互的物流運輸，例如生產(chǎn)商1和生產(chǎn)商2之間沒有物流互運；

（3）各個節(jié)點設(shè)施的開設(shè)數(shù)量和處理能力，均有最大限制；

（4）回收率和填埋率是已知的；

（5）在回收中心經(jīng)過檢測分類，能夠維修的產(chǎn)品經(jīng)過維修后便可重新投入市場，不能維修的產(chǎn)品依照檢測結(jié)果，分別拆卸成模塊和零件后，全部運往制造/再制造集成工廠，其中不可再制造的一部分則進(jìn)行拆成零件進(jìn)行廢棄處理，并且維修后的產(chǎn)品和新產(chǎn)品能夠同等程度滿足市場需求。

2 報廢汽車閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)模型

2.1 符號、參數(shù)和變量的說明

2.2 模型建立

通過對以上正逆向物流網(wǎng)絡(luò)的分析，以報廢汽車正向物流和逆向物流網(wǎng)絡(luò)的總成本最小化為目標(biāo)，構(gòu)建了如下的混合整數(shù)規(guī)劃模型：

（1）閉環(huán)物流網(wǎng)絡(luò)總成本最小化的表達(dá)式

上述優(yōu)化模型為混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，采用LINGO11.0軟件編程求解。本文結(jié)合具體算例，較好地解決了汽車再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計問題。

3 算 例

（1）各個職能中心的選址數(shù)量

（2）汽車模塊和零件類型數(shù)量

（3）參數(shù)設(shè)定

（4）原材料供應(yīng)商相關(guān)數(shù)據(jù)

（5）制造商/再制造商相關(guān)數(shù)據(jù)

（6）分銷/回收中心相關(guān)數(shù)據(jù)

（7）消費群需求量

（8）拆解中心相關(guān)數(shù)據(jù)

（9）原材料供應(yīng)商至制造/再制造廠商的單位產(chǎn)品的運輸成本（元）

（10）制造/再制造廠商至分銷/回收中心的單位產(chǎn)品的運輸成本（元）

（11）分銷/回收中心至消費者的單位產(chǎn)品運輸成本（元）

（12）消費者至分銷/回收中心的單位產(chǎn)品運輸成本（元）

（13）分銷/回收中心至拆解中心的單位產(chǎn)品運輸成本（元）endprint

（14）生產(chǎn)零件n的單位成本（元）

（15）生產(chǎn)模塊p的單位成本（元）

（16）模塊1（n=1）從拆解中心到制造/再制造中心的單位產(chǎn)品運輸成本（元）

模塊2（n=2）從拆解中心到制造/再制造中心的單位產(chǎn)品運輸成本（元）

（17）零件1（p=1）從拆解中心到制造/再制造中心的單位產(chǎn)品運輸成本（元）

零件2（p=2）從拆解中心到制造/再制造中心的單位產(chǎn)品運輸成本（元）

運用LINGO11.0對算例進(jìn)行求解，運算結(jié)果顯示該模型的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值為：

4 結(jié)束語

本文研究了汽車再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計問題，在考慮到正向和逆向物流網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)施集成和運輸集成后，以廢棄汽車零件和模塊的逆向物流網(wǎng)絡(luò)體系成本最小化為目標(biāo)建立混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，最后通過算例驗證了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的有效性。由于汽車再制造逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計涉及眾多要素，而且隨環(huán)境變化而不斷變化，該領(lǐng)域還將不斷出現(xiàn)新的特征和問題，所以不確定因素的有效引入模型之中是未來研究需要考慮的問題。

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