再制造逆向物流网络设计多周期多目标静态选址模型

周婕

摘要：基于废旧品回收数量不确定性情况，针对再制造逆向物流网络的设计问题，利用混合整数规划方法，建立多周期多目标静态选址模型。利用该模型对物流网络中检测中心和回收点的位置、数量及其相应分配的物流量进行选择，以使设施总建设费用和设施对居民产生的负效用达到最小。采用机会约束规划方法求解该模型。最后，通过算例验证了模型的有效性。

关键词：再制造；逆向物流网络；多周期多目标；静态选址模型；机会约束规划

中图分类号：F25

文献标识码：A

文章编号：16723198（2014）05005603

1引言

再制造是将废旧品重新焕发生命力的过程。它利用废旧品的附加值，节约自然资源，减少环境污染，从而促进循环经济的实现，已得到很多国家的重视，特别是发达国家。

以前关于再制造的研究主要集中在工程技术方面，最近几年来才扩展到物流管理领域。为了提高物流系统运作的效益和效率，成功实施再制造，很多学者研究了再制造逆向物流网络的优化设计问题，并建立了相应的模型。但是，因废旧产品的回收质量、数量以及时间等方面存在很多不确定性，与正向物流相比，逆向物流的网络结构更加复杂。当前对逆向物流网络设计的研究大多基于单周期、单目标，关于多周期、多目标的研究较少。然而，生产运作中，产品（废旧品）的生产、回收是基于多个运营周期，同时逆向物流网络设计通常要考虑多个目标。本文在现有研究的基础上，基于废旧产品回收数量的不确定性，建立了多周期多目标的逆向物流网络静态选址模型，最后通过算例验证模型。

2问题描述

一个再制造逆向物流系统考虑是由再制造厂、检测中心、回收点组成。废旧产品由回收点回收，经过检测中心处理（检测、分类）后，一部分进行废弃处理（掩埋、焚烧或机械处理），其他部分送到再制造厂进行再制造处理，如图1所示。

3模型构建

3.1模型假设

（1）仅考虑单种产品，已知消费区域的划分。

（2）消费者将废旧产品送至回收点，一旦回收点收到废旧产品就运输到检测中心，回收点没有储存能力，也没有限制最大处理能力。

（3）检测中心具有最大处理能力限制，废旧品数量超过最大处理能力时将作为库存延至下期处理，如期末有库存，其单位库存成本与库存所在设施及环节相关。

（4）已知再制造厂和废弃处理点的位置、数量，仅考虑检测中心和回收点的选址。

（5）废旧品质量已知，其表现为废旧品的再制造率已知。废旧产品在各消费区域中各周期可回收的具体数量未知，但能预测其概率分布。

（6）各节点之间的单位产品单位运输成本已知，与周期无关，且固定不变。

3.2符号说明

（1）下标。

4算例

一个企业考虑建造再制造逆向物流网络，数据取自文献[14]、[16]，并适当增删相关数据。当前有5个消费区域，郊区有1个再制造厂，政府建造了1个废弃处理厂，已知4个回收点备选地址和3个检测中心备选地址。考察时间为5个周期，建设回收点和检测中心的最大数目分别是4个和3个，各物流设施之间的相关数据见表1～表5。回收点和检测中心的相关数据见表6和表7，再制造厂和废弃处理厂对单位废旧品的处理成本分别是150和40，废旧品再制造率为0.7。此外，各周期运输成本已知为0.5，单位废旧品购买成本为80，库存单位成本均为5，单位处理负效用成本为100，负效用系数均为1，置信度均为0.9，充分大正数取106。

5结论

鉴于多周期逆向物流网络更加贴近实际，多目标逆向物流网络对各方利益考虑更为周全，研究多周期多目标的逆向物流网络具有现实意义，本文构建了多周期多目标的再制造逆向物流网络优化设计静态选址模型，给出了采用机会约束规划求解模型的方法，最后验证了模型的有效性。研究表明，模型对置信水平由比较高的灵敏度，在设计逆向物流网络时，对消费区域的废旧品回收数量要尽可能的准确预测。

参考文献

[1]Thierry M， Salomon M， van Nunen J， et al. Strategic Issues in Product Recovery Management[J].California Management Review，1995，37（2）：114135.

[2]Fleischmann M，Jacqueline M B， Dekker R，et al.Quantitative Models for Reverse Logistics：A Review[J].European Journal of Operational Research，1997，103（1）：117.

[3]Fleischmann M，Krikke H R， Dekker R， et al.A characterisation of logistics networks for product recovery[J].Omega，2000，28（6）：653666.

[4]代颖.再制造物流网络优化设计问题研究[D].成都：西南交通大学，2006.

[5]Listes O，Dekker R.A stochastic approach to a case study for product recovery network design[J]. European Journal of Operational Research，2005，160（1）：268287.

[6]马祖军，代颖，刘飞.再制造物流网络的稳健优化设计[J].系统工程，2005，23（1）：7478.

[7]代颖，马祖军.基于二阶段随机规划的制造/再制造集成物流网络优化设计[J].系统工程，2006，24（3）：814.

[8]Min H，Ko H J，Ko C S.A genetic algorithm approach to developing the multiechelon reverse logistics network for product returns[J]. Omega，2006，34（1）：5669.

[9]岳辉，钟学燕，叶怀珍.随机环境下再制造逆向物流网络优化设计[J].中国机械工程，2007，18（4）：442446.

[10]狄卫民.基于二阶段随机规划的回收物流网络优化设计研究[J].控制与决策，2008，23（1）：3540.

[11]Francas D， Minner S. Manufacturing network configuration in supply chains with product recovery[J].Omega，2009，37（4）：757769.

[12]Lee D H，Dong M，Bian W. The design of sustainable logistics network under uncertainty[J].International Journal of Production Economics，2010，128：159166.

[13]ElSayed M， Afia N，ElKharbotly A.A stochastic model for forwardreverse logistics network design under risk[J].Computers & Industrial Engineering，2008：19.

[14]狄卫民，胡培.制造/再制造物流网络优化设计的多周期静态选址模型[J].中国机械工程，2008，19（16）：19501954.

[15]Pishvaee M S，Torabi S A.Apossibilitic programming approach for closedloop supply chain network design under uncertainty[J].Fuzzy Set and Systems，2010，161：26682683.

[16]高阳，詹沙磊.基于第三方物流的多周期多目标产品回收网络设计[J].控制与决策，2010，25（8）：11641168.

[17]Srivastava S K. Network design for reverse logistics[J].Omega，2008，36（4）：535548.

[18]何波，杨超，杨珺.废弃物逆向物流网络设计的多目标优化模型[J].工业工程与管理，2007，（5）：4346.

[19]Charnes A，Cooper W W. Chanceconstrained programming[J].Management science，1959，6（1）：7379.

[20]夏淑华，江铁.不确定环境下逆向物流动态选址问题的研究[J].电脑知识与技术，2013，（27）：62206223.

[8]Min H，Ko H J，Ko C S.A genetic algorithm approach to developing the multiechelon reverse logistics network for product returns[J]. Omega，2006，34（1）：5669.

[9]岳辉，钟学燕，叶怀珍.随机环境下再制造逆向物流网络优化设计[J].中国机械工程，2007，18（4）：442446.

[10]狄卫民.基于二阶段随机规划的回收物流网络优化设计研究[J].控制与决策，2008，23（1）：3540.

[11]Francas D， Minner S. Manufacturing network configuration in supply chains with product recovery[J].Omega，2009，37（4）：757769.

[12]Lee D H，Dong M，Bian W. The design of sustainable logistics network under uncertainty[J].International Journal of Production Economics，2010，128：159166.

[13]ElSayed M， Afia N，ElKharbotly A.A stochastic model for forwardreverse logistics network design under risk[J].Computers & Industrial Engineering，2008：19.

[14]狄卫民，胡培.制造/再制造物流网络优化设计的多周期静态选址模型[J].中国机械工程，2008，19（16）：19501954.

[15]Pishvaee M S，Torabi S A.Apossibilitic programming approach for closedloop supply chain network design under uncertainty[J].Fuzzy Set and Systems，2010，161：26682683.

[16]高阳，詹沙磊.基于第三方物流的多周期多目标产品回收网络设计[J].控制与决策，2010，25（8）：11641168.

[17]Srivastava S K. Network design for reverse logistics[J].Omega，2008，36（4）：535548.

[18]何波，杨超，杨珺.废弃物逆向物流网络设计的多目标优化模型[J].工业工程与管理，2007，（5）：4346.

[19]Charnes A，Cooper W W. Chanceconstrained programming[J].Management science，1959，6（1）：7379.

[20]夏淑华，江铁.不确定环境下逆向物流动态选址问题的研究[J].电脑知识与技术，2013，（27）：62206223.

[8]Min H，Ko H J，Ko C S.A genetic algorithm approach to developing the multiechelon reverse logistics network for product returns[J]. Omega，2006，34（1）：5669.

[9]岳辉，钟学燕，叶怀珍.随机环境下再制造逆向物流网络优化设计[J].中国机械工程，2007，18（4）：442446.

[10]狄卫民.基于二阶段随机规划的回收物流网络优化设计研究[J].控制与决策，2008，23（1）：3540.

[11]Francas D， Minner S. Manufacturing network configuration in supply chains with product recovery[J].Omega，2009，37（4）：757769.

[12]Lee D H，Dong M，Bian W. The design of sustainable logistics network under uncertainty[J].International Journal of Production Economics，2010，128：159166.

[13]ElSayed M， Afia N，ElKharbotly A.A stochastic model for forwardreverse logistics network design under risk[J].Computers & Industrial Engineering，2008：19.

[14]狄卫民，胡培.制造/再制造物流网络优化设计的多周期静态选址模型[J].中国机械工程，2008，19（16）：19501954.

[15]Pishvaee M S，Torabi S A.Apossibilitic programming approach for closedloop supply chain network design under uncertainty[J].Fuzzy Set and Systems，2010，161：26682683.

[16]高阳，詹沙磊.基于第三方物流的多周期多目标产品回收网络设计[J].控制与决策，2010，25（8）：11641168.

[17]Srivastava S K. Network design for reverse logistics[J].Omega，2008，36（4）：535548.

[18]何波，杨超，杨珺.废弃物逆向物流网络设计的多目标优化模型[J].工业工程与管理，2007，（5）：4346.

[19]Charnes A，Cooper W W. Chanceconstrained programming[J].Management science，1959，6（1）：7379.

[20]夏淑华，江铁.不确定环境下逆向物流动态选址问题的研究[J].电脑知识与技术，2013，（27）：62206223.