预 测, FORECASTING 2005年第6期废旧电器的逆向物流系统规划模型研究周垂日, 梁睴, 许传永(中国科学技术大学商学院,安徽合肥230026)摘 要:出于对环境污染和资源再生等问题的关注,人们开始关心废旧电器的回收和处理。废旧电器的逆向物流系统规划是废旧电器回收和处理的重要方面。本文提出一个混合整数线性规划模型,优化废旧电器逆向物流的基础设施设计和逆向网络流量。关键词:逆向物流;系统规划;废旧电器中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1003-5192(2005)06-0074-04StudyontheModelofReverseLogisticsSystemPlanningforWasteElectricalApplianceZHOUChui-ri,LIANGliang,XUChuan-yong(SchoolofBusiness,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)Abstract:,:reverselogistics;systemplanning;wasteelectricalappliance回收产品可以按照其所处生命周期的不同阶1 引言段分为商业回收、维修回收、使用结束回收和生命废旧电器引发的环境污染问题引起了世界各周期结束回收。废旧电器的回收应该属于生命周国的重视,各国纷纷立法规范废旧电器的回收和处期结束产品回收的类别。许多研究者探讨了生命理。废旧电器的回收和处理是一个多步骤的过程,周期结束产品处置的逆向物流系统规划,把逆向物涉及到废旧电器的收集、分类、运输、拆解、处理等流系统分为收集、拆解、材料再生、最终处置等阶多项物流活动,因此逆向物流的系统规划非常段。数量分析和运筹方法在供应链管理中早就得重要。到了成功运用,它们在逆向物流中的运用也就很自逆向物流管理是一种与传统的供应链反向的然了。Fleischmann考察了逆向物流中的数量模型物流管理,目的在于对产品进行适当处理或恢复一[3][1]并将其应用领域划分为三类:配送网络规划、库部分价值。概括来说人们关注逆向物流的驱动[2]存管理、产品规划。数学规划模型在生命周期结束因素有四个方面:(1)环境问题。随着日益增强产品的逆向物流系统规划方面运用有两个优的环保意识,企业越来越受到顾客和利益集团的压[4]点:(1)可以获得总成本最小化的优化系统设力,生产可再利用、可回收、可再制造和可安全处理计;(2)可以把地区环境管制约束等因素考虑进来。的环境友好的“绿色产品”;(2)政府管制。许多国[5]家Manbir从产生者、回收者和材料处理者的角度分,尤其是欧洲一些国家的政府对产品的回收和处理采取了严厉的管制措施别构造了废旧电器回收的数学规划模型,模型把拆;(3)成本收益。企业回收和再利用一些产品可以在竞争中具有成本优势解和材料回收决策整合起来,可以供回收者和处理;[4]者回收运作决策之用。Shih考察了台湾地区的(4)顾客期望。顾客对生产商施加压力使其对产品的全部生命周期承担责任。家用电器和电脑的回收,运用混合整数线性规划模收稿日期:2004-11-26基金项目:国家自然科学基金资助项目(70371023);国家教育部博士点基金资助项目(20030358025)·74·
周垂日,等:废旧电器的逆向物流系统规划模型研究型来实现逆向网络流量和基础设施设计的优化,试收集点负责废旧电器的收集和归类,其中一部分产图使包含运输成本、处理成本、建立新设施的固定品可以实现再销售,退出逆向物流系统。进入再销成本、最终材料的处置成本、垃圾填埋成本以及再售的产品需具有相关部门的旧产品合格证后进入[6]生材料收益在内的总成本最小化。Spengler把流通。(2)存储点。存储点相当于各收集点和拆解废旧电器的逆向物流过程分为拆解和批量再生两厂之间的缓冲,负责把收集产品送到合适的集中拆个步骤:拆解阶段拆除有害物质和可以再使用的部解处理中心,其中部分可以回流到生产商进行再制件;批量再生阶段回收其中的铁和非铁金属。考虑造。(3)拆解再生厂。对废旧家电和计算机进行拆到废旧电器的收购、拆解、批量再生等阶段的选择卸、分解、粉碎、材料再生,并对符合条件的零部件相互影响,把这些阶段整合进一个混合整数线性规进行销售。(4)二级材料市场、最终处理和填埋。划模型中,面临处理能力约束和市场约束限制的废再生回收的材料销售,对有害的材料进一步处理,旧电器处理中心可以运用此模型进行日常产品处其他没有用的材料填埋或焚烧。理分配的决策。2004年9月国家发展和改革委员会在其网站上公布了《废旧家电及电子产品回收处理管理条2 我国废旧电器回收处理系统规划例》(征求意见稿),全国范围内的废旧电器的回收根据我国的实际情况,由生产企业进行废旧电处理工作即将展开,预先进行其逆向物流的系统规子产品回收并处理的欧盟做法是不可行的,因为在划就变得异常重要。本文提出一个混合整数线性我国相当一部分企业没有能力完成此工作。由消规划模型来优化逆向物流系统的基础设施设计和费者为废旧电器回收和处理直接支付一定的费用网络流量。的日本做法也不切实际。本文认为台湾地区废旧电器的回收和处理模式值得借鉴。台湾地区环保局1998年颁布了《废旧家用电器和计算机回收条例》,要求所有的制造商和进口商对其产品回收负责,制造商和进口商每销售一件[4]产品支付约20美元的处理费用来设立基金。基金管理委员会除了管理基金外,还包含以下职能:(1)在存储点和再生工厂符合运行标准并取得环保局的处理许可证时批准其运行;(2)负责分配每个存储点的服务范围;(3)雇佣审计人员查证流经每个设施的产品数量;(4)与收集点、存储点和拆解/再生工厂签订补贴的合同。换句话说,尽管基金管理委员会不直接建立回收系统,但它提供必要的辅助并且在整个过程中与私人处理机构密切合作。图1 废旧电器的逆向物流系统例如,基金管理委员会谨慎评审存储点的选址以覆盖合适的服务区域来保证盈利。3 混合整数线性规划模型我国农村和偏远地区对废旧电器有巨大市场[4]本模型在Shih的模型基础上,把再销售和需求,因此不能忽视废旧电器的再销售和再使用;再制造以及回收零部件三种情形整合进来,构造混随着企业竞争加剧,回收产品再制造也成为企业获合整数线性规划。目标函数是经过再销售和出售得竞争优势的重要手段,因此再销售和再制造应该再生材料以及各回收点、存储点和拆解厂获得补贴[4]整合进逆向物流系统中。本文以Shih的模型为构成的收益扣除总成本(运输成本、收购成本、新设基础,克服其没有包含再销售、再制造和零部件回施的固定成本、材料再生成本、最终处置和填埋/焚收的缺陷,提出废旧电器逆向物流的系统规划模烧成本)之后的净收益实现最大化。该模型包括流型。逆向物流系统的流程和主体包括(如图1):量守恒约束、设施能力约束、新设施数目限制和非(1)收集点。电子产品的经销商和售后服务机构都负变量限制,可以对逆向网络流量优化,并且确定可以在核准其具有回收资质之后进行产品的回收。·75·
, 预 测 2005年第6期新投入设施的数目和定位。 目标函数 maxZ=(B-C)×U[再生材料回收的净收益]ggg∑g∈B1+M1j×(Aij-Iij)+M2j×Yspj+M3j×Yspj[补贴]∑∑∑∑∑∑∑∑ijspjspj+RSij×Iij[再销售产品的收益]∑∑ij+RM×E[销售可再制造产品的收益]sjsj∑∑sj+RP×F[销售零部件收益]pjkpjk∑∑∑pjk-(TC×D×X×G)[收集点到存储点的运输成本]isisjj∑∑∑isj-(TC×D×Y×G)[存储点到拆解厂的运输成本]spspjj∑∑∑spj-(TC×D×O)[拆解厂到最终处理设施的运输成本]prprh∑∑∑prhqwv-fs×Ss-fp×Pp-fr×Rr[固定成本]∑∑∑s=1p=1r=1-CC1j×Aij-CC2j×Xisj-CC3j×Yspj[运营成本]∑∑∑∑∑∑∑∑ijisjspj-DCh×Jrh[废料处理成本] (1)∑∑rh∈ 约束条件(Wsj-Esj)≤MAXS×Ss∑ 流量守恒对所有的s (12)Xisj+Iij=Aij对所有的i,j (2)∑s(W-E)=T对所有的s (13)sjsjs∑jXisj=Wij对所有的s,j (3)∑iV≥MINP×P对所有的p (14)pjp∑j(Yspj+Esj)=Wsj对所有的s,j (4)∑pV≤MAXP×P对所有的p (15)pjp∑jYspj=Vpj所有的p,j (5)∑sV=Q对所有的p (16)pjp∑j(V×G-F×L)×WG=Zpjjpjkjkjgpg∑∑kjK≥MINR×R对所有的r (17)rr对所有的p,g (6)Kr≤MAXR×Rr对所有的r (18)Z=U对所有的g (7) 设施数目限制pgg∑pq(V×G-F×L)×WH=OS≤n(19)pjjpjkjkjhrprhs1∑∑∑kjs=1w对所有p,h,r (8)P≤n(20)p2∑p=1O=J对所有r,h (9)prhrh∑vpR≤n(21)r3∑J=K对所有r (10)rhrr=1∑ 所有决策变量非负 能力约束 0/1整数变量(W-E)≥MINS×Ssjsjs∑S,P,Rsprj对所有的s (11)·76·
周垂日,等:废旧电器的逆向物流系统规划模型研究 符号含义j可以获得的单位补贴(元),RS为在收集点i产品ij下标:i为收集点下标,j为废旧电器种类的j再销售的价格(元),RM为在存储点s把产品jsj下标,s为存储点的下标,p为拆解/再生厂的下销售给制造商的价格(元),RP为在拆解厂p产品pjk标,r为最终处理设施的下标,g为拆解工厂的回j中的零部件k的销售价格(元),MINS为存储点s收材料的下标,k为拆解厂回收零部件的下标,h每年的存储能力下界,MAXS为存储点s每年的存为拆解厂送往处理厂废料的下标。储能力上界,MINP为拆解/回收厂p每年的拆解决策变量:X为从收集点i运到存储点s的isj回收能力下界,MAXP为拆解/回收厂p每年的拆物品j的数量,I为在收集点i再销售的产品j的ij解回收能力上界,MINR为最终处理厂r每年处理数量,Y为从存储点s运到拆解厂p的物品j的spj废料的能力下界,MAXR为最终处理厂r每年处理数量,E为从存储点s流出进行再制造的物品j的sj废料的能力上界。数量,F为从拆解厂p回收的物品j中的零部件 模型说明的k的数量,W为流经存储点s的物品j的全部数sj条件(2)表示在收集点i的流量守恒,由收集量,V为流经拆解厂p的物品j的全部数量,Tpjs点i送到存储点j的数量加上再销售的数量等于为流经存储点s的废旧产品的全部数量,Q为流p流经i的总数量;条件(3)、(4)是在存储点s产品经拆解厂p的废旧产品的全部数量,O为从拆解prh的流量守恒;条件(5)是流经拆解厂p的流量守厂p送到处理设施r的废料h的重量,Z为在拆pg恒;条件(6)是拆解厂p的材料g种数量守恒;条解厂回收的材料g的重量,J为送到最终处理厂rrh件(7)表示系统中材料g的流量守恒;条件(8)～的废料h的全部重量,K为送到最终处理厂r的全r(10)表示废料的流量守恒;条件(11)～(18)分别表部废料重量,U为再生回收材料g的全部重量,Sgs示存储点、拆解厂和最终处理设施的能力限制;条为选择存储点的0/1变量,P为选择拆解/回收厂p件(19)～(21)是建立设施的数目上限。的0/1变量,R为选择最终处理厂的0/1变量。r4 结论与未来研究方向其他参数:B为有收益的回收材料的集合,B12废旧电器的回收和处理已经成为一个世界性为花费成本处理的废料的集合,B为销售再生材料g的课题,我国同样也面临着对废旧电器回收和处理g的单位收益,C为再生回收材料g的单位成本,g的巨大压力。我国还没有建立完善有效的废旧电DC为处理废料h的单位成本,TC为单位运输成h器回收处理体系,预先进行逆向物流的系统规划是本(元/吨公里),Dis为从收集点i到存储点s的距必要的。本文提出一个混合整数线性规划模型来离,D为从存储点s到拆解厂p的距离,D为从拆sppr优化废旧电器的逆向物流中的流量,并确定新建设解厂p到最终处理厂r的距离,fs为建立一个存储施的定位和数目。点的固定成本,f为建立一个拆解厂的固定成本,fpr废旧电子产品的回收和处理在我国是新的课为建立一个最终处理厂的固定成本,CC1j为在收集题,生产者延伸责任制度实施后向生产者应该如何点物品j发生的单位运营成本,CC为存储点物品2j征收费用以及在逆向物流系统中收集者、存储点、j的单位运营成本,CC3j为在拆解/处理厂物品j的拆解厂和处理设施之间的补贴如何发放,各个地区单位运营成本,WG为产品j中再生材料g的重量jg之间协调新建设施的位置和数目,每种产品回收率比例,WHjhr为产品j中运往r的废料h的重量比的不同而带来的变化,都成为废旧电子产品回收和例,A为在收集点i收集的物品j的估计数量,Lijjk处理管理中进一步研究的问题。为产品j中零部件k的重量比例,Gj为物品j的单参 考 文 献:位重量,n为新建存储点的数量限制,n为新建拆12[1]RogersDS,:reverselo-解/再生工厂的数量限制,n3为新建最终处理设施gisticstrendsandpractice[M].ReverseLogisticsExecu-的数量限制,M为在收集点回收物品j可以获得1jtiveCouncil,1998.的单位补贴(元),M2j为在存储点存储物品j可以获(下转第46页)得的单位补贴(元),M为在拆解/回收厂处理物品3j·77·
