再制造回收物流設施選址模型與應用

代 應，張冬梅，宋 寒，楊 明

(重慶理工大學工商管理學院，重慶 400054)

再制造回收物流設施選址模型與應用

代 應，張冬梅，宋 寒，楊 明

(重慶理工大學工商管理學院，重慶 400054)

汽車產業(yè)的快速發(fā)展，在推動經濟快速發(fā)展的同時，也帶了資源與環(huán)境方面的負面影響。為了提高報廢汽車的回收率和材料再利用率，針對再制造逆向物流網絡的特點，以物流成本最小為唯一目標，考慮了固定設施設備的折舊，以及逆向物流與正向物流設施的整合，運用混合整數線性規(guī)劃方法建立了包含廢舊汽車回收、拆卸、再制造過程的回收物流設施選址模型，并通過算例驗證了模型的有效性。

廢舊汽車;再制造;回收物流;設施選址

近年來，我國汽車工業(yè)呈現出跨越式發(fā)展態(tài)勢。2011年末，全國民用汽車保有量達到10 578萬輛(包括三輪汽車和低速貨車1 228萬輛)，比上年末增長16.4%，其中民用轎車保有量4 962萬輛，增長23.2%，其中私人轎車4 322萬輛，增長26%［1］。隨著我國民用汽車保有量的增加，廢舊汽車數量也在相應的增加，如何對廢舊汽車進行有效回收以及對汽車零部件的循環(huán)再利用，是汽車產業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個瓶頸［1－3］。與此同時，基于我國經濟發(fā)展現狀，汽車生產商及相關企業(yè)大多數只關注了生產過程和銷售過程的物流活動，對末端產品的有效處理缺乏深入研究，甚至沒有引起過多的重視。根據循環(huán)經濟發(fā)展的要求以及相關環(huán)境法規(guī)，汽車生產商作為汽車產業(yè)鏈的核心企業(yè)，有責任和義務加強汽車逆向物流管理，推動汽車產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要運用運籌學的規(guī)劃理論，對汽車回收點和再制造中心布局的選址問題進行研究。

一、問題描述與假設

現有的汽車回收對于材料及零部件的回收利用比較單一。將報廢汽車運送到回收企業(yè)，對零部件進行簡單的拆卸后，通過破碎后直接熔爐，材料再利用率低下［4－5］。為此，本文所建立的網絡規(guī)劃模型考慮了包括配送、收回、拆卸和再制造等幾個物流環(huán)節(jié)，對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。汽車逆向物流活動過程為先對報廢汽車進行回收，然后送達專門的拆卸點進行拆解，對零部件進行清洗，然后對拆卸的零部件的質量進行檢測評估，按照相關標準進行分類，除了被作為廢棄處理外的零部件，其他部門送達汽車再制造中心進行修復、加工處理，質量檢驗合格后，面向市場進行銷售。該過程的物流網絡規(guī)劃就是確定幾類設施設備的位置和數量。本文中，將各類設施選址的位置定位0－1變量，假定各網絡上的流量為連續(xù)的變量，建立汽車逆向物流的網絡規(guī)劃模型。

為了有利于汽車逆向物流網絡模型的建立和分析，同時也讓該模型具有更大的實用價值，本文做如下假設:(1)將該物流設施選址問題假設為單一產品多種類的選擇問題;(2)鑒于生態(tài)環(huán)境變量無法用變量準確表達，該網絡規(guī)劃模型不考慮生態(tài)環(huán)境的影響，只從經濟角度分析設施選址情況;(3)假定在汽車零部件再制造階段沒有材料耗失，零部件的再制造率為給定的;(4)假定汽車的回收率為已知，可以根據歷年數據求平均值而得，且相關設施設備按固定年限折舊。

二、模型建立

基于上述問題描述及模型假設，本文用混合整數規(guī)劃方法對再制造逆向物流網絡設施選址進行建模［2］。參數說明如下:

K代表擴建或新建的拆卸備選點集合;

J代表擴建或新建的再制造備選點集合;

I代表現有回收點集合;

ρ代表第k個拆解中心的可再制造率;

Bi代表第i個回收點的回收數量;

MINRj和MAXRj分別代表第j個再制造中心最小和最大再制造能力;

MINDk和MAXDk分別代表第k個拆解中心的最小和最大處理能力;

CFDk代表第k個擴建或新建拆解中心的固定成本;

CFRj代表第j個擴建或新建的再制造中心建設固定成本;

CDik代表第i個回收中心送達第k個拆解中心的運輸成本;

CTk代表產品的平均拆卸成本;

CMj代表廢舊產品的平均再制造成本;

CRkj代表第k個拆解中心送達第j個再制造中心的運輸成本;

PDk代表是否在第k個備選點擴建或新建的拆解中心;

PRj代表是否在第j個備選點擴建或新建再制造中心;

NDk代表第k個拆解中心的平均使用年限;

NRj代表第j個再制造中心的平均使用年限;

MRkj代表第k個拆解中心送達第j個再制造中心的數量;

MDik代表第i個回收中心送達第k個拆解中心的產品數量;

根據以上參數建立網絡規(guī)劃模型如下:

該MILP規(guī)劃模型可以運用Lingo軟件進行求解計算。

三、算例

某一汽車制造企業(yè)主要有 P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7共7個省會城市的銷售區(qū)域。按照《報廢汽車回收利用政策》規(guī)定，從2010起汽車制造企業(yè)應該回收自己銷售的產品，預計該企業(yè)2015年在各點的廢舊汽車回收量見表1。

表1 2015年主要銷售區(qū)域報廢汽車數量

汽車拆解中心和再制造中心選點不能隨意確定，需要根據企業(yè)的適應性、戰(zhàn)略性、經濟性和協調性原則，選擇符合企業(yè)實際需要的備選點作為選址［4］。根據汽車回收分布數量以及交通運輸條件等綜合因素，確定 P1、P2、P3、P5、P7共 5 個城市作為拆解中心的候選地點，同時考慮到技術、資源等因素只選擇P7作為再制造地點。考慮到我國廢舊汽車再制造還處于起步階段，企業(yè)缺乏真實數據，很難精確估算拆卸中心與新建或擴建的再制造中心所需費用、零部件的平均處理費用等，本文在現有研究基礎上確定其參考值［6－7］，如表2所示，其他相關數據分別見表3－表5。

表2 再制造設施相關參數

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輸費 單位:元

通過LINGO軟件計算得到結果，見表5－表7。

表5 拆解中心新建決策變量最優(yōu)解

表7 拆解中心運往再制造中心的可再制造數量

該算例表明:該企業(yè)在設置的備選的拆卸中心點中，可以選取 P2、P3、P5、P7為拆卸中心新建點。但本文是假定回收率達到80%，再利用率達到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)解會不一樣。因此，作者下一步要做的將會考慮在回收率和再利用率不確定情況下回收物流網絡的優(yōu)化模型研究。

［1］國家統計局.中華人民共和國2011年國民經濟和社會發(fā)展統計公報［R］.2012，2.

［2］楊明.汽車再制造逆向物流網絡優(yōu)化研究及應用［D］.重慶:重慶大學，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題研究［D］.天津:天津大學，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.再制造物流網絡設施選址及穩(wěn)健性優(yōu)化研究［D］.南京:東南大學，2006.

［7］馬祖軍，代穎，劉飛.再制造物流網絡的穩(wěn)健優(yōu)化設計［J］.系統工程，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

教育部人文社會科學研究青年基金項目(09YJC630247);重慶理工大學青年基金項目(2010ZD10);2010年重慶市社會科學規(guī)劃項目(2010YBJJ18)。

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

(責任編輯 鄺坦勵)