廢鋼鐵逆向供應(yīng)鏈物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究

陳潔 王蕾 夏緒輝 王耀

[提要] 優(yōu)化的物流網(wǎng)絡(luò)是控制廢鋼鐵逆向供應(yīng)物流成本的關(guān)鍵。針對(duì)自產(chǎn)廢鋼鐵在企業(yè)內(nèi)部逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，通過建立線性規(guī)劃模型，求解廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)、收集點(diǎn)及回收點(diǎn)之間最佳運(yùn)輸分配量，使整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)總運(yùn)輸成本最低；討論影響運(yùn)輸成本的因素并建立運(yùn)輸成本函數(shù)，分析固定成本對(duì)整個(gè)運(yùn)輸成本的影響。

關(guān)鍵詞：廢鋼鐵；逆向供應(yīng)鏈；物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；線性規(guī)劃

中圖分類號(hào)：F252 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。在當(dāng)前我國(guó)鋼鐵企業(yè)向降本增效和綠色化發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段，形成由鋼鐵工業(yè)中實(shí)施廢棄物資源化處理與綜合利用的相關(guān)企業(yè)或企業(yè)部門構(gòu)成的鋼鐵工業(yè)逆向供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。廢鋼鐵回收再利用是鋼鐵工業(yè)逆向供應(yīng)鏈服務(wù)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)退役含鋼產(chǎn)品再利用和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。我國(guó)鋼材大部分回收周期長(zhǎng)，導(dǎo)致廢鋼鐵的蓄積量低；同時(shí)，廢鋼鐵的回收與加工處于極度分散的狀態(tài)，沒有形成系統(tǒng)的規(guī)模較大的廢鋼鐵綜合回收處理企業(yè)，造成廢鋼回收效率不高。廢鋼鐵逆向物流網(wǎng)絡(luò)作為影響整個(gè)廢鋼鐵回收利用效率的關(guān)鍵因素之一，受到廢鋼鐵回收企業(yè)及鋼鐵企業(yè)重視。

二、鋼鐵企業(yè)內(nèi)部逆向供應(yīng)鏈物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

廢鋼鐵逆向物流，是廢鋼鐵從用戶到收集處理中心再到生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)反向的物流活動(dòng)。廢鋼鐵逆向供應(yīng)鏈?zhǔn)轻槍?duì)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行回收、檢測(cè)及分類，直到最終處置或者再利用所涉及的企業(yè)或企業(yè)部門構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。廢鋼鐵循環(huán)利用方式可歸納為直接再利用、再制造、作為冶金生產(chǎn)原料再循環(huán)、其他處理等4類。鋼鐵企業(yè)內(nèi)部廢鋼鐵逆向供應(yīng)鏈?zhǔn)菑U鋼鐵回收利用的典型應(yīng)用模式和影響鋼鐵企業(yè)逆向物流成本的關(guān)鍵。為了優(yōu)化鋼鐵企業(yè)同廠區(qū)內(nèi)以及各廠區(qū)之間的廢鋼鐵逆向物流運(yùn)輸量分配，以降低廢鋼鐵的運(yùn)輸成本，建立包括廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)、需求點(diǎn)、收集中心三大網(wǎng)點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部廢鋼鐵逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型。

（一）模型假設(shè)。（1）企業(yè)內(nèi)回收能力及收集中心的處理能力不小于自產(chǎn)廢鋼鐵量；（2）從廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)到收集中心的運(yùn)輸車輛數(shù)與從收集中心到廢鋼鐵需求點(diǎn)的運(yùn)輸車輛數(shù)相同；（3）各路線單位運(yùn)輸成本相同。

（二）LP模型構(gòu)建。設(shè)變量f為廢鋼鐵運(yùn)輸固定成本，鋼鐵企業(yè)內(nèi)廢鋼鐵逆向物流最佳的運(yùn)輸路線及最低運(yùn)輸成本可以表示為：

式中，m=k+r1，n=m+r2，k表示廢鋼鐵的產(chǎn)生點(diǎn)數(shù)量，r1表示收集中心的數(shù)量，r2表示廢鋼鐵需求點(diǎn)的數(shù)量，cij表示從廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)i到收集中心j的單位運(yùn)輸成本，gij表示從收集中心i到需求點(diǎn)j的單位運(yùn)輸成本，xij表示從產(chǎn)生點(diǎn)到廢鋼鐵收集中心j或者從廢鋼鐵收集中心i到需求點(diǎn)j的運(yùn)輸量。

約束條件（2）表示，從產(chǎn)生點(diǎn)i運(yùn)往收集中心j的廢鋼鐵量應(yīng)等于產(chǎn)生點(diǎn)i的廢鋼鐵總產(chǎn)量Qi；

約束條件（3）表示，從收集中心j到需求點(diǎn)的廢鋼鐵量應(yīng)等于從廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)到收集中心j的廢鋼鐵量；

約束條件（4）表示，運(yùn)輸?shù)礁餍枨簏c(diǎn)j的廢鋼鐵量不應(yīng)該超過需求點(diǎn)j的加工能力Qj。

三、案例分析

（一）鋼鐵企業(yè)原有逆向物流網(wǎng)絡(luò)分析。A公司目前廢鋼鐵逆向物流情況為：一廠、二廠產(chǎn)生的鋼渣由公司院內(nèi)的一渣場(chǎng)進(jìn)行收集處理，然后由回收單位1回收；二廠產(chǎn)生的鋼渣由運(yùn)輸部直接回收，廢棄渣被運(yùn)往北湖回收處；三廠、四廠可以自己先對(duì)產(chǎn)生的鋼渣進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，然后運(yùn)往公司院外的三渣場(chǎng)處理，最后由回收單位2回收；三廠和四廠的部分爐下渣先運(yùn)往渣場(chǎng)處理，得到的渣鋼運(yùn)往回收公司，而廢棄渣則運(yùn)往北湖。A公司現(xiàn)有廢鋼回收中存在的問題有：（1）各廠對(duì)廢鋼處理方式不同，造成廢鋼損失；（2）鋼渣從產(chǎn)生點(diǎn)到回收需求點(diǎn)的運(yùn)輸路程長(zhǎng)；（3）大塊鋼渣經(jīng)過多家單位轉(zhuǎn)換可能變小，會(huì)產(chǎn)生利益沖突；（4）三渣場(chǎng)和北湖回收點(diǎn)在院外，造成鋼渣外帶流失。

在僅考慮院內(nèi)廢鋼鐵逆向物流的情況下，可構(gòu)建由產(chǎn)生點(diǎn)（4個(gè)煉鋼廠Q1，Q2，Q3，Q4），收集中心（2個(gè)渣場(chǎng)Q5，Q6），需求點(diǎn)（2個(gè)回收單位和1個(gè)回收公司Q7，Q8，Q9）構(gòu)成的廢鋼鐵逆向物流網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。（圖1）

（二）企業(yè)內(nèi)廢鋼鐵運(yùn)輸費(fèi)用分析。根據(jù)廢鋼鐵企業(yè)內(nèi)部逆向物流運(yùn)輸成本函數(shù)，選取成本影響最大的因素：固定成本f以及由運(yùn)輸距離（dij）、運(yùn)輸耗能量（eij）、運(yùn)輸量（xij）和其他運(yùn)營(yíng)成本組成的可變成本（vij），則運(yùn)輸材料k從地點(diǎn)i到地點(diǎn)j的運(yùn)輸成本Tijk為：Tijk=TC（f，dij，eij，xij，vij）。廢鋼鐵單位運(yùn)輸費(fèi)用可以用能源成本與運(yùn)營(yíng)成本表示為：cij=（e+o）dij（i=1，2，3，4，j=5，6），gij=（e+o）dij（i=5，6，j=7，8，9）。

（三）數(shù)據(jù)收集。廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)到收集處理中心的距離及收集中心到回收中心的距離為d1，5=1.50；d1，6=0.89；d2，5=1.49；d2，6=1.38；d3，5=1.58；d3，6=1.15；d4，5=1.63；d4，6=1.01；d5，7=1.34；d5，8=1.28；d5，9=0.69；d6，7=1.75；d6，8=1.11；d6，9=1.23，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用0.06元/t·km，燃料費(fèi)用0.09元/t，固定費(fèi)用98萬(wàn)元。廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)的產(chǎn)量和回收點(diǎn)的廢鋼鐵需求量如表1所示。（表1）

（四）模型的規(guī)劃求解和結(jié)果分析

1、模型的規(guī)劃求解。將表1數(shù)據(jù)代入公式（1）的LP模型，其中k=4，m=6，n=9，所得結(jié)果如表2和表3所示。（表2、表3）

2、結(jié)果分析。由模型求解結(jié)果可知，在企業(yè)廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)與需求點(diǎn)的廢鋼鐵數(shù)量一定的情況下，主要在于廢鋼鐵產(chǎn)生點(diǎn)、收集處理點(diǎn)與需求點(diǎn)之間的運(yùn)輸量的分配。本例中，4個(gè)煉鋼廠分別只向一個(gè)渣場(chǎng)運(yùn)送產(chǎn)生的廢鋼鐵，而經(jīng)過渣場(chǎng)處理后的廢鋼鐵也是有選擇性地將廢鋼鐵運(yùn)往各需求點(diǎn)，目的就在于使總費(fèi)用最少。同時(shí)，運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸?shù)膰嵐飻?shù)是呈線性相關(guān)的，固定成本對(duì)斜率沒有任何影響，但對(duì)最優(yōu)運(yùn)輸方式選擇有很大影響，所以在選擇運(yùn)送車輛與收集中心時(shí)要仔細(xì)分析，以減少不必要的固定資產(chǎn)投資。

主要參考文獻(xiàn)：

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[3]夏緒輝，劉飛，高全杰等.逆向供應(yīng)鏈的內(nèi)涵及體系結(jié)構(gòu)[J].中國(guó)機(jī)械工程，2004（1）.