電子產品逆向物流網絡規劃模型研究

賈紅雨， 王會娟 （大連海事大學，遼寧 大連 116026）

電子產品逆向物流網絡規劃模型研究

賈紅雨， 王會娟 （大連海事大學，遼寧 大連 116026）

在分析和比較各類回收網絡特點的基礎上，提出了一種適合中國電子廢棄物回收物流管理和分析的正逆向集成回收網絡結構，該結構較現有其他研究將維修/退貨產品及二手市場收益作為考慮要素，在此基礎上考慮到電子廢棄物回收過程的不確定性，建立了基于混合整數線性規劃（MILP）方法的以網絡建設和運營費用最小為目標函數的物流網絡模型，并采用案例數據對模型的適用性加以驗證。

集成回收網絡；電子廢棄物；不確定性；混合整數線性規劃

目前國內外對于電子產品逆向物流的研究大多集中在整個供應鏈逆向物流網絡的規劃和設計，缺少對生產企業獨自構建及實施逆向物流、企業經營和逆向物流的結合及實際運作逆向物流系統等方面的研究[1]。針對目前的狀況，有必要建立科學的逆向物流網絡來降低不確定因素對回收網絡的影響，指導企業優化資源配置，提高其經濟效益。本文的研究旨在于構建一個科學的電子產品逆向物流網絡模型，提倡企業建立科學化和規模化的回收體系。

1 電子產品逆向物流網絡模型的建立

目前，國內外學者對于逆向物流網絡模型的研究大多采用3種方法，即解析方法、啟發式方法和混合整數線性規劃方法[2]。其中，混合整數線性規劃方法能夠解決多層次設施選址問題[3]，因此將其作為本文逆向物流網絡模型的構建方法。

1.1 構建網絡結構

考慮到我國資金和技術等方面的原因以及正逆向物流集成網絡目前存在的一些問題，本文構建的網絡結構如圖1所示，相對應產品的流動途徑如圖2所示。該網絡的優點是將二手市場和材料市場加入網絡結構中，充分考慮到回收過程中易被忽略的一部分收益。

該網絡中回收產品的流動過程分為3個階段，如圖2所示，第1階段是將回收對象從回收中心運送到分類倉庫；第2階段是將各類電子廢棄物從分類倉庫運送到集成檢測/拆解中心；第3階段較為復雜，將拆解過后的各類物品從集成檢測/拆解中心運往不同的處理地點，其中，可回收材料運送到材料市場，維修/退貨類產品以及可回收利用零件運送到生產商處，可直接再循環產品運往二手市場，不可再利用的電子垃圾運往最終的廢棄物處理廠。

1.2 構建逆向物流網絡模型

考慮到回收過程中的不確定因素，模型分3個階段討論。模型的目標函數由以下幾個部分組成：處理費用、倉儲費用、建設成本、運輸成本、二手市場收益、材料銷售收益和政府補貼。

下面開始論述網絡中的3個階段：

（1）第1階段 （從回收中心到分類倉庫）

①目的：確定分類倉庫的數量以及位置

②模型構建

目標函數：

③符號說明 （如表1所示）

表1 第1階段符號說明

（2）第2階段 （從分類倉庫到集成檢測/拆解中心）

①目的：由第1階段可確定分類倉庫的數量、位置和存儲量，設第j個分類倉庫的存儲量為Qje，第2階段的目的是確定集成檢測/拆解中心的數量和位置。

②構建模型

目標函數：

③符號說明 （如表2所示）

表2 第2階段符號說明

（3）第3階段 （從集成檢測/拆解中心到材料市場、生產商、二手市場和廢棄物處理廠）

①目標：確定廢棄物處理廠的數量和位置。

②模型構建

目標函數：

③符號說明 （如表3所示）

表3 第3階段符號說明

2 電子產品逆向物流網絡模型求解

假設某生產臺式計算機的企業計劃設計一個逆向物流網絡來回收其產品。

2.1 第1階段

已知：回收對象為臺式電腦e，有6個回收中心，分別為i1-i6；10個備選的分類倉庫，分別為j1-j10；各回收中心的回收量服從正態分布N（ 5 0 0 0,10 ）；分類倉庫的最大月存儲量為15 000千克，最小應保證的月存儲量為2 000千克；存儲時間為一個月 （假設為30天）；每個分類倉庫的擴建費為55 000元；其他參數及數據如表4-6所示。算例中涉及的數據均為一個月之內的數據流量。

表4 回收中心i1-i6的回收量 單位：kg

表5 第1階段涉及的其他費用

表6 各回收中心與分類倉庫的距離 單位：千米

續表6

將以上的參數和數據代入模型中，并利用Lingo9.0進行編程求解。經過計算，第1階段最小費用為231 537.2元，需建設j3，j4，j6三個分類倉庫，各回收中心運往各分類倉庫的運輸量如下：i1-j3為4 997千克；i2-j4為5 010千克；i3-j3為5 008千克；i4-j3為4 989千克；i5-j6為5 015千克；i6-j4為4 991千克。

2.2 第2階段

第1階段可以得到分類倉庫的建設情況和回收中心到分類倉庫的運輸量，由此得出第j3，j4，j6號倉庫的存儲量分別為14 994千克、10 001千克、5 015千克；假設有10個備選集成檢測/拆解中心分別為k1-k10；每個集成檢測/拆解中心的最大處理能力為15 000千克，應保證的最小處理量為2 000千克；每個集成檢測/拆解中心的建設費為100 000元。其他參數及數據如表7-8所示：

表7 各個分類倉庫和集成檢測/拆解中心之間的距離

表8 第2階段涉及的其他費用

將以上的參數和數據代入模型中，并利用Lingo9.0進行編程求解，經過計算，第2階段的最小費用為366 317.1元，需建設k2，k3，k5三個集成檢測/拆解中心，各個分類倉庫到集成檢測/拆解中心的運輸量如下：j1-k5為14 994千克；j2-k3為10 001千克；j3-k2為5 015千克。

2.3 第3階段

第2階段可以得到集成檢測/拆解中心的建設情況和分類倉庫到集成檢測/拆解中心的運輸量，由此得出第k2，k3，k5號集成檢測/拆解中心的總處理量分別為5 015千克、10 001千克、14 994千克；假設有8個備選最終處理廠分別為w1-w8；一個二手市場m；每個最終處理廠的最大處理能力為5 000千克，應保證的最小處理量為1 000千克；每個最終處理廠的建設費為100 000元；經過集成檢測/拆解中心處理后得到5種可回收材料，分別是銅、鐵、鋁、塑料和不銹鋼 （由于經拆解處理后每臺臺式電腦可回收的材料比例大致相同，故假設每個集成檢測/拆解中心的可回收材料中所占的比例相同）；3種不可回收材料，分別為樹脂、礦物油和熒光物質 （由于經拆解處理后每臺臺式電腦不可回收的材料比例也大致相同，故假設每個集成檢測/拆解中心的不可回收材料中所占的比例相同）；2種可直接利用的二手產品，分別為顯示器和主機。其他參數及數據如表9-14所示：

表9 集成檢測/拆解中心處理后的各成分比例

表10 可回收材料的運費、單價及比例

表11 二手產品的單價、比例及運費

表12 集成檢測/拆解中心和最終處理廠的距離 單位：千米

表13 集成檢測/拆解中心和二手市場的距離 單位：千米

表14 不可回收材料的相關費用及比例

將以上的參數和數據代入模型中，并利用Lingo9.0進行編程求解，經過計算，第3階段的最小費用為85 589.33元；表明應該建立兩個最終處理廠，分別為w1，w8；由集成檢測/拆解中心k運往最終處理廠w的不可回收材料v的重量Q（ k,w,v）如下：Q（1,1,1）為263.29千克、Q（ 1,1,2）為579.23千克、Q（ 1,1,3）為210.63千克、Q（ 2,8,1）為425.04千克、Q（ 2,8,2 ）為935.09千克、Q（ 2,8,3）為340.03千克、Q（ 3,8,1）為562.28千克、Q（ 3,8,2）為1 237.01千克、Q（ 3,8,3 ）為449.82千克； 由集成檢測/拆解中心k運往二手市場m的二手產品l的重量QQ（ K,m,l）如下：QQ（ 1,1,1）為303.41千克、QQ（ 1,1,2）為248.24千克、QQ（ 2,1,1 ）為440.04千克、QQ（ 2,1,2）為360.04千克、QQ（ 3,1,1）為1 731.81千克、QQ（ 3,1,2 ）為1 416.93千克。

2.4 結果分析

通過以上的計算結果可知，在初期建設時，該電子產品的逆向物流網絡應由6個回收中心、3個分類倉庫、3個集成檢測/拆解中心以及2個最終處理廠組成，網絡的最小費用minZ=231 537.2+366 317.1+85 589.33=683 443.6元。

3 結 論

本文構建的模型適用于單類電子產品的逆向物流網絡，針對其他可再循環制造的單類產品，通過修改各設施的建設費用、存儲能力、處理能力、運費、處理費、各材料的單價以及設施之間距離的具體值也可適用，不適用于混合電子產品的回收，當處理多類電子產品的問題時，可以通過修改和添加回收對象的類別以及涉及到回收對象的相關參數來解決。

[1]鐘峻青.企業逆向物流的模式與對策探討[J].科技管理研究，2011,31(13)：102-105.

[2]周俊.合理設計逆向物流網絡結構[J].市場周刊 （新物流），2007(12)：24-25.

[3]吳志華.供應鏈網絡設計研究[J].商場現代化，2009(1)：55.

Study on Reverse Logistics Network Planning Model of Electronic Product

JIA Hong-yu,WANG Hui-juan(Dalian Maritime University,Dalian 116026,China)

On the basis of analyzing and comparing the different characteristics of recycling networks,put forward a combination of the forward and reverse recovery network structure which suitable for China's electronic waste recycling logistics management and analysis,compared with other existing structure,this structure took repair/return products and secondhand market gains as consider elements.Based on this,in consideration of the uncertainty of electronic waste recycling process,built a logistics network model which based on mixed integer linear programming （MILP） method,took the minimum cost of network construction and operation as objective function,and by using case data to validate the applicability of the model.

integrated recycling network;electronic waste;uncertainty;mixed integrated linear programming

F252.19

A

1002-3100(2012)09-0056-06

2012-05-29

賈紅雨（1965-），女，遼寧大連人，大連海事大學，副教授，博士，研究方向：管理科學與決策；王會娟（1987-），女，河北衡水人，大連海事大學碩士研究生，研究方向：管理科學與決策。