（管理科学与工程专业论文）基于风险的逆向物流网络构建研究与应用.pdf

荫j at h e s i si nm a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g 旧删必f f f j i j j 洲j i j 【y 18 4 2 鲥芎 r e v 9 r s el o g i s t i cn e t w o r kd e s i g na n d a p p l i c a t i o nu n d e r r i s k b yw ，e n l iw a n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rx i a ol i u n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i 坶 j u l y2 0 0 8 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰 写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名： 立吏丽 日 期： ? 卯易了1v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位 论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年匦 学位论文作者签名：五丈购 签字日期： 为口 7 = 烨 导师签名： 签字日期： _1，- 东北大学硕士学位论文 摘要 基于风险的逆向物流网络构建研究与应用 摘要 2 l 世纪后，我国经济已进入新一轮以重化工业为主导的增长期，并形成以汽车、房 地产和装备制造业为主的高增长产业群。钢铁是支撑汽车、房地产等产业群的主要骨 架材料，而废钢铁又是钢铁工业中十分重要的原材料。但是就目前的情况而言，我国 的废钢铁资源是非常紧缺的，每年甚至要从国外进口大量的废钢铁以供生产的需要。 所以说，如何更好的解决废钢铁回收工作是一件亟待解决的问题。本课题研究就是以 此为背景，探讨废钢铁回收利用网络构建的问题。 逆向物流网络设计是一个重要的战略问题，对产品回收活动起到了经济上可行性 的推动作用。逆向物流中再制造系统网络优化的难点主要是网络的不确定性。本论文 的主要研究包括以下三个主要部分： 首先针对一个回收的逆向物流网络来说，包括消费区域、回收分拆中心和再制造 工厂等几部分。回收的废弃物品从消费区域回收上来，先送到回收分拆中心，在回收 分拆中心进行检测处理后，其中损坏过于严重的物品进行丢弃，其余的废弃产品再运 送到再制造工厂进行制造。要对这样一个复杂问题建立数学模型，我们就要考虑整个 回收过程中的各种成本因素一运输费用、运营费用、处理费用和分拆检测费用。通过 建立并计算这些成本总和的最小值模型，得出物流网络最优的设施位置和运量分配。 其次，在逆向物流回收网络中，运输风险是一个不得不重点研究的内容，因为它 关系到整个网络中的各个结点。因此，我们在第三章的基础上构建一个考虑运输风险 的含有两个目标的成本最小化模型。同样，通过求解这个模型得出在有运输风险情况 下的物流网络最优的设施位置和运量分配。 最后，本文建立了一个在回收量和工厂的需求量都不确定的情况下，考虑了废弃 物品运输过程中的风险和逆向供应风险的再制造逆向物流网络优化多目标函数模型， 以确定网络中各种设施的位置及其数量的分配。目标是使总成本、运输风险成本和拖 期送达的惩罚成本最小。通过实例数值仿真，证明了该模型的可行性和有效性，并且 运用l i n g o 软件求解并对问题中所涉及的参数进行灵敏度分析。验证了风险的变化 对最优选址策略和总成本的影响，为企业的逆向物流网络设计提供了理论上的支撑， 并且具有一定的指导意义。 关键词：再制造，逆向物流网络，不确定性，风险 i i ，j 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t r e v e r s e l o g i s t i cn e t w o r kd e s i g na n d a p p l i c a t i o nu n d e r r i s k a bs t r a c t 1 1 1 廿l e2 l c e n t u 廿l e9 1 0 b a le 0 0 n o m y 印t 粥a 舯、】i 咀lp 鲥o db a s e d 0 n i n d u s 仃i a j i z a t i o n 觚d s h 印髓觚i n d u s t r i a l c l u s t e r r e l 如n g 0 nc a r s ，r e a l豁t a t e 觚d m 锄u f a c n l r i n g s t e e l i st h em o s ti m p o n 锄tm a t 嘶a l s 锄p p o r t i n gm 咖f a c t u r i n g ，a tt h es 锄e t i m es c r a ps t e e “sa l s ov e 拶i i n p o r t 觚tm a t 嘶a l s b u tt l l e 他u r c eo fs c r a ps t l i sl i m i t e d ， m e nh o wt 0s o l v e 圮p r o b l 锄o fr e 仙m si s 珊g e n t b u ti nt i 伦c o u r s eo f r e c o v e r y t h e r ei sa l o to fr i s k 锄du n c e n a i n t ym a yl e a dt 0t l l ed i s r u p t i o no f 吣p o n a t i o no rs u p p l y o u rs t u d y d o 骼r 鼯e 疵ho nn e 研o r kd e s i 印c o n s i d 丽n gt l l eu n c 酬越n t yb 鹤c do n l i sp r o b l e m l o 百s t i c sn e t 、v o r kd e s i 盟i sas 缸a t e 西ci s s u eo fp r i m ei i r 驴r t 姐c ef o rm ee c o n o m i c 啊a b i l i t yo fp r o d u mr e c o v e 叮a 蕊v i t i 镐1 1 怆d i 街c u l t yo fr c v 粥cl o g i s t i c 舢a n u f a c t i l r i n g n e t w o 出s y s t e mi su n c e r t a i n 哆t h e 咒a r e l r e em a i np a r t si n “s 咖d y 硒f o l l o w i n 舀 f i r s t ， ar e v e r s e l o 西s t i c n e t 、) i ，o r ki i l c l u d 鹪c u s t o m 盯 1 0 c a t i o 璐，r e c o v e 巧 肌d d i 锄锄t l i n g 咖t e r 觚df a c t o t h er 咖m e dp r o d u c t ss h i p 缸粕n l cc o l l e c t i o ns i t et ot l l e c 0 v e r y 觚dd i s m a n t l i n gc e n t 盯句r s t t h e nt l l ep r o d l l c t sa 代t 鹪t e di nt l l er o v e r y 锄d d i s m a n t l i n gc e i l t e r s o m ed b a n d o n e dp i 硼u c t sa 坞d i s p o s c do f 锄do l e 硌s h i pt 0 t l l e f 犯t o r i 伪t 0b u i l dam a t h 锄a t i c a lm o d e lf o r 跚c hac 伽n p l e xp r o b l e m ，w en e 。dt 0c 0 嬲i d e r v a r i o u sc o s tf a c t o 璐t h ec o s t sa 仃觚s p o r t i n gc o s t s ，o p 删n gc o s t s ，p r o c 骼s i n gf e e sa n d t 懿t i n gf e 鹪w be s t a b l i s h 觚dc a l c u l a t e 吐圮t o t a lc o s to f l em i i l i m u mv a l u ef 0 rm e s e m o d e l s ，t l l 肌g c tm eo p t i m a l 缸锄s p o r tp a t i l 锄dc a p a c i t ya l l o c a t i o n s e c o n d ，p a mr i s ki sam a i nc o n t e n tw h i c hw eh a v et 0d oi n - d 印ms t u d yi na r e v e r s e l o 西s t i cn e 铆o r k t h a t sb e ；龇珞ei tc o 衄e c t sa l lm er l o d e si ne n t i r cn e t w o r k t h e r e f o r 岛w e b u i l dat 、) i ，o - 0 b j 硎v er n o d e lt 0m i n i l l l i z em ec o s tw h i c hc o n t a i n s 嘶s p o r t i n gr i s kb 嬲e do n 圮“r dc h 印t e ls i m i l a r l y w es o l v e “sm o d e l 觚dg c tt i i eo p t i m a l 仃舭s p o np a ma n d c a p a c i t ) ，a l l o c a t i o nu i l d e rt h e 妇n s p o n i n g s k a tl 嬲t ，i i l “sw o 呔w ep r o p o ar e v e r s en e t w o r ko p t i l n 娩a t i o no fm u l t i - o b j e c t i v e 劬c t i o nm o d e lw l l i c hc 0 脑i d 盯n o to i l l ym l c e r t a i n t yo f 他! t u 哪锄dr e q u i r i n gb 眦a l 咖s p o r t i n gr i s k 锄dr e v e 璐el o 舀s t i cs u p p l yr i s kw h i c hd u 懿t 0 硼c 矾a i nr e t l 珊，i no r d 贸t 0 i i i - 东北大学硕士学位论文abs舰ct d e t e r m i i l em el o c a t i o no fv 耐o u sf a c i l i t i e sa n d 1 em m l b e ri nt 1 1 en e t 、o r k t h eo b j e c t i v ei s m i n i i n i z a t i o no ft l l eo v e r a l lc 0 s t s ，仃a 璐p o n i n gr i s kc o s t sa n dd e l a yt i i n ep u m s h m e n tc 0 s t s 1 1 1 em o d e li s p r o o f 矾f e 硒i b i l i t y 觚de 毹嘶v e n e s st h i o u g l las e to fe x p e f i m e n td a t a r e n e c t i n gp r a c t i c a lb u s i n e s ss i t u a t i o n 柚ds e i l s i t i v 以a na l g o r i t h mb a s e do nl i n g 0 8 oi s d e v e l o p e da n dt l i em o d e l i st e s t e d0 ns e i l s i t i v i t ya 1 1 a l y s i s n 喇f i e st h ei i l n u e i l c eo f o p t i m a ll o c a t i o ns 仃a t e g y 觚dc o s t 瑚d e rm er i s kv a r y i n g ，锄dp r o v i d e st l l c o 硎c a l 邺r t f o r d e s i 印i n g 锄饥t e 印r i s er e v c 弱el o 百s t i c sn e t w o r ka l l di ta l s oh 舔s o m ec e n a i n s i g i l i f i c a n c ef b rt l l ee n t e 印r i s 髂 k e y w o r d s ：撇n a i l u f a c t u r e ，r e v e r s el o 百s t i cn 咖o r k ，u n c e r t a i n 坝r i s k i 、厂- 犁 f j，i i f 。 f 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t ：i i i 第1 章绪论l 1 1 研究背景1 1 2 问题提出2 1 3 问题描述2 1 4 研究的目标。2 1 5 理论和实际意义3 1 6 本文的主要工作3 1 7 论文的结构安排4 第2 章文献综述6 2 1 国内外废钢铁回收利用的现状6 2 2 国内外逆向物流研究的发展状况7 2 2 1 逆向物流的定义7 2 2 2 国内外逆向物流研究的现状一8 2 3 逆向物流中风险研究的发展现状l l 2 4 逆向物流网络构建的研究现状12 2 4 1 国内外逆向物流网络构建的研究现状1 2 2 4 2 考虑风险的逆向物流网络构建研究的国内外发展状况1 5 2 5 目前研究中存在的问题15 2 6 本章小结1 6 第3 章逆向物流网络模型构建1 7 3 1 逆向物流的特点：1 7 3 2 逆向物流网络功能与结构类型。1 8 3 2 1 逆向物流网络功能18 3 2 2 逆向物流网络结构类型1 9 弘 东北大学硕士学位论文 目录 3 3 数学模型2 1 3 3 1 问题描述2 1 3 3 2 模型假设及符号说明2 2 3 3 3 模型建立2 3 3 4 数值仿真及问题结果2 4 3 4 1l i n g o 软件介绍2 4 3 4 2l i n g o 软件的求解程序和特点2 4 3 4 3 数值仿真2 5 3 4 4 计算结果2 6 3 5 本章小节2 7 第4 章考虑运输风险的逆向物流网络构建2 8 4 1 风险的定义及影响2 8 4 2 逆向物流风险的特点2 8 4 3 问题描述2 9 4 4 模型建立3l 4 5 值仿真与结果3 3 4 5 1 数值仿真3 3 4 5 2 计算结果。3 4 4 5 3 算法的有效性3 4 4 6 本章小结3 5 第5 章考虑运输风险和供应风险的逆向物流网络构建3 6 5 1 问题描述3 6 5 2 模型建立。3 7 5 3 数值仿真与结果3 8 5 3 1 数值仿真3 8 5 3 2 计算结果3 9 5 3 3 算法的有效性3 9 5 4 本章小结4 0 第6 章实验数据灵敏度分析一4 l l j ， i r 一 0 东北大学硕士学位论文 目录 6 1 回收分拆中心数量的变化对结果的影响4 1 6 2 消费区域回收量变化对结果的影响4 2 6 3 路径风险变化对结果的影响4 3 6 3 1 某一路径风险变化对结果的影响4 3 6 3 2 某一区域风险变化对结果的影响4 4 6 4 本章小结4 5 第7 章结论与展望4 6 7 1 结论4 6 7 1 1 主要结论4 6 7 1 2 主要创新点4 6 7 2 展望4 7 参考文献4 9 致谢。5 5 攻读硕士期间参与的科研项目5 6 附录5 7 v i i lj，l 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景 近年来，随着科技的进步和经济的发展，在大幅度提高生产效率、改善人类生活 状况的同时，环境和资源都受到了很大程度的影响。目前，全世界每天仍要消耗掉大 量的不可再生的资源。人们越来越重视对废旧产品和原材料的再利用，循环经济的思 想也逐渐兴起。与此同时，逆向物流的理论逐渐发展开来，并且应用到各行各业之中。 钢铁产业是国民经济中重要的材料产业部门之一，是国民经济发展的基础产业、 支柱产业，在国民经济中占有非常重要的地位，世界各国都把钢铁产业的发展状况作 为衡量一个国家工业化程度和综合国力的一个重要指标【l 】。 对于我国的钢铁行业来说，铁矿石的工业储量虽然很大，但是品味很低，贫矿占 总储量的9 8 ，都要经过选矿富集后方能使用。同时开采难度大、开采和选矿的运输 成本高【2 1 。我国是世界级的钢铁大国，也是钢铁消耗大国，同时也是一个废钢铁进口 大国。2 0 0 4 年我国粗钢产量为2 7 亿吨，连续九年居世界第一位，消耗废钢铁达5 4 0 0 万吨，其中进口废钢铁1 0 2 3 万吨，均居世界之首。同时，我国的废钢产出率较低，2 0 0 5 年的废钢产出率只有6 5 ，回收了3 6 4 5 万吨废钢铁，远低于发达国家9 0 的产出率水 平，不能够满足国内的需求。在这样的情况下，我国对废钢的需求还在不断的增加， 每年需要从国外大量进口废钢。 表1 12 0 0 l - 2 0 0 5 我国废钢消耗统计表单位：万吨 t a b l e1 1 s c m pc 0 鸺啪p t i i i ic l l i i l a 劬m2 0 0 lt o2 0 0 5 u n i t ：l o ，0 0 0t 0 璐 年份钢产量消耗废钢自产废钢国内采购进口废钢 单耗k g 吨钢 2 0 0 l1 5 1 0 33 4 4 01 3 3 41 9 0 09 7 92 2 7 2 0 0 21 8 2 2 53 9 2 01 3 4 42 2 8 47 8 52 1 5 2 0 0 32 2 2 3 44 8 2 01 5 3 03 2 1 69 2 92 1 6 2 0 0 42 7 2 7 95 4 3 01 7 0 03 3 0 01 0 2 31 9 9 2 0 0 5 3 5 2 3 9 6 3 3 0 2 2 2 03 6 4 5 1 0 1 4 1 8 0 合计1 1 8 0 9 82 3 9 4 08 1 2 81 4 3 4 54 7 3 02 0 3 九五合计 5 7 7 1 91 3 9 4 07 5 l l7 3 2 31 2 9 42 4 l 比九五增 1 0 5 7 2 8 9 6 2 6 5 我国国内的废钢来源主要是企业的自产废钢和社会回收回来的废钢。企业的自产 废钢数量较大、质量较好，并且整个企业回收废钢铁的情况较好。但是，社会废钢的 回收中存在着很多的问题。例如，我废钢铁回收和经营体系过于散乱，产业集中度不 够，回收废钢铁的秩序混乱等。所以，及时整治废钢铁回收市场，建立合理的废钢铁 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 供需体制和系统的回收体系是非常必要的。 1 2 问题提出 随着我国国民经济的不断发展，国内钢铁的产量也迅速增长。但是我国铁矿石等 自然资源贫乏的现实和越来越大环境保护的压力很大程度上限制了钢铁企业发展。中 国铁矿石的产量不能满足钢铁企业生产的需要。 废钢铁是钢铁生产和消费中所产生的可以作为原料的资源，废钢铁作为钢铁生产 所必需的资源，是唯一可替代铁矿石用于钢铁产品制造的原料。同时，废钢铁也是一 种载能资源和环保资源。近几年，由于中国钢铁工业迅猛发展，废钢铁的消费量也逐 年增加，国内废钢铁供需矛盾日益突出。因此，要做到钢铁企业生产的持续增长，必须 要做好节能降耗和环境保护的工作，逐步做到资源的合理利用和清洁生产、绿色生产。 同时，加强废钢铁回收利用工作更是刻不容缓。但是，由于我国废钢铁回收再利用体 系还不够完善，回收的过程中还存在一些亟待解决的问题【3 1 。 1 3 问题描述 废钢铁的回收再利用过程包括从顾客消费区收集废弃的废钢铁，然后将回收后的 废钢铁集中并运送到各个回收中心进行分类、拆解等处理，并且对严重废弃的废钢铁 进行丢弃，经过回收中心处理过的废钢铁再运到加工工厂进行再制造，加工工厂生产 出来的产品再运送到消费区。整个过程不但包括逆向物流，同时结合正向物流的产品 分销和配送。在废钢铁逆向物流进行的过程中，会有很多不确定性和风险发生，导致 货物不能够及时的送达到相应的目的地。例如，消费区回收来的废钢铁数量远达不到 工厂的要求，这样工厂所制定的生产计划势必要受到影响。或者是，运输的路径发生 损坏，使得废弃产品不能够及时的运送到指定的地点。所以说，考虑逆向物流网络构 建中的不确定性是非常重要的。在这里，本文讨论考虑风险条件下的废钢铁逆向物流 回收问题模型的研究，主要对考虑运输风险和逆向供应风险等问题进行详细介绍，并 分析某些参数的改变对整个网络的影响。 1 4 研究的目标 再制造物流网络决定了再制造物流管理的效率和效益，再制造物流网络布局设计 的优劣决定了再制造过程从回收到再制造加工，再到再制造产品的销售等各个环节能 否顺利进行，因此，再制造物流网络布局的设计对于企业再制造的实施具有非常重要 2 - t耵一，-i 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 的意义。 本文研究在研究再制造物流网络的基础上，考虑有风险情况下的废钢铁逆向物流 网络构建和应用的问题，并考虑了这两种风险对废钢铁逆向物流网络构建的影响。建 立模型并对其求解，可以得出最优的工厂和分拆回收中心的位置、运量和总成本。同 时，对该问题做了灵敏度分析，以判断各种相关因素对逆向物流网络构建成本的影响。 这些结论都为钢铁企业回收再利用废钢铁提供参考，使其更加合理、有效的实施回收、 确定运输量和选择最优的路径，并且能够更好的指导企业的实践活动。 1 5 理论和实际意义 逆向物流无论是过程还是结果，无论是对社会还是对个别企业，无论是经济利益 还是出于对可持续发展的考虑，都具有重要的意义。逆向物流不仅仅是正向物流的回 流，它和正向物流系统不具有结构对称性，而且更复杂。因此有必要对逆向物流系统 进行组织和规划。对于某一具体行业而言，如何在现有的物流网络基础上，构建整个 行业的逆向物流网络；如何让该行业的逆向物流在物畅其流的前提下，最小化运营成 本。这些问题是值得深入研究的【4 】。 钢铁工业应该尽量少用铁矿石，多用废钢，不仅有利于保存自然资源，而且还有利 于节约能源，减少污染。用废钢生产的前提条件是要有充足的废钢铁资源。但是，我 国目前的法规对废钢铁的回收没有明确的条例，使得企业回收物品处于一种比较混乱 的状态。在这样的情况下，考虑逆向物流废钢铁回收的数量的不确定性、回收过程中 存在风险、再生产制造需求的不确定性等方面的研究，并同时综合考虑各种不确定因 素的研究，从多个角度对不确定的环境下的再制造逆向物流网络进行规划和构建，以 对企业实际生产给予指导。 1 6 本文的主要工作 本文利用混合整数规划的方法建立了以钢铁制造业为背景，客户消费区、回收分 拆中心、再加工生产工厂为结点的产品回收模型，然后构建了包括产品回收的逆向物 流以及回收后的产品经过再加工后进行再次销售的物流体系。确定物流结点的最优位 置和最优运量，以达到整个回收网络的总费用最小。并且本文在进行逆向物流网络构 建的研究的基础上，考虑了风险对整个逆向物流网络的影响。 主要的工作如下： ( 1 ) 对现有的逆向物流网络问题进行综述，重点介绍逆向物流网络构建的研究成 3 一 东北大学硕士学位论文 第l 章绪论 果，并对考虑风险的逆向物流网络构建的定量问题进行总结与分析。 ( 2 ) 以钢铁行业为背景，考虑废钢铁逆向物流网络构建的问题。首先，对逆向物 流网络构建的一般模型进行说明，并在此基础上考虑运输风险和逆向供应风险对整个 网络选择结果的影响。建立了一个回收量和需求量不确定，并考虑这两种风险的成本 最小化的再制造逆向物流网络优化多目标模型，由于这是一个线性问题，用l i n g o 软件对其求解，得出结论。 ( 3 ) 对考虑风险的逆向物流网络进行算例分析，通过实例数仿真，表明其可行性。 同时改变相关参数的数值，对问题做灵敏度分析，以此来评价各个因素对逆向物流网 络构建问题结果的影响程度。为企业的实际生产活动提供了一定的指导作用。 1 7 论文的结构安排 本文的主要研究内容研究如下： 第一章，主要介绍本课题研究背景、研究意义、研究目标、问题描述以及本文的 主要工作和论文的结构安排。 第二章，对国内外的研究情况和研究方法进行综述，给出了国内外逆向物流网络 构建研究的现状以及国内外考虑风险的逆向物流网络研究的现状，并指出目前研究中 存在的一些问题。 第三章，介绍产品回收的四种网络结构类型、特点及以往逆向物流网络构建的局 限性和不足之处，并介绍了一个典型的逆向物流网络，建立其成本最小化模型并举算 例用l i n g o 软件对其求解。 第四章，在总结以往的逆向物流网络的基础上分析其中的不足，描述所要解决的 基于运输风险考虑的废钢铁逆向物流网络构建的问题，建立考虑运输风险的逆向物流 网络，并举算例说明其可行性。 第五章，在第四章的基础上又多考虑了一项风险因素一逆向供应风险，并建立有 运输风险和逆向供应风险情况下的废钢铁逆向物流网络模型，举算例对问题进行求 解，并说明问题的可行性。 第六章，在考虑两种风险的情况下，对问题的模型做灵敏度分析。改变消费区域 的回收量、运输路径的风险、回收分拆中心的数量等参数，分析哪种参数对总的成本 和选择结果影响最大。 第七章，总结得出的结论，分析研究中还有哪些不足之处，指出研究课题中还可 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 以继续拓展研究的内容，并对下一步的研究提出希望。 东北大学硕士学位论文第2 章文献综述 第2 章文献综述 2 1 国内外废钢铁回收利用的现状 废钢铁是钢铁工业的主要原料之一、号称“第二矿业。目前世界各国冶炼钢所 用的钢铁原料中，废钢铁约占4 0 5 0 。充分利用废钢铁资源对钢铁工业发展有着重 要意义。也就是说，一个国家的钢铁工业的发展，很大程度上取决于企业中废弃物的 合理回收利用。美国钢铁企业在这一方面始终走在世界同行的前列，废钢积蓄量大， 回收率高，是世界主要的废钢输出国嘲。 中国自1 9 9 6 年钢铁产量超过一亿吨开始，始终位居世界第一大产钢国之位，而 且年产量以年1 0 的速度一直上升【l 】。目前，对于我国的钢铁行业来说，铁矿石的工 业储量虽然很大，但是品味很低，平均只有3 3 ，贫矿占全储量的9 8 ，都要经过 选矿富集后方能使用，同时开采难度大、开采和选矿的运输成本高f 5 1 。 在2 0 0 1 2 0 0 5 的“十五”期间，我国的钢产量有2 0 是由废钢生成的，远低于世 界上平均4 0 的再生钢的水平。发达国家炼钢生产以废钢加电炉的短流程工艺为主。 如美国每年的钢产量7 0 以上是由废钢炼成的。我国钢产量的高速增长是以大幅增加 转炉炼钢的产能，靠大量消耗铁矿石、焦炭，牺牲环境为代价形成的。 目前，我国废钢铁资源主要有三个来源【6 】： ( 1 ) 冶金企业自产废钢 冶金系统既是产生废钢铁的重要部门，又是消耗废钢铁的主要部门。尽管我国钢 铁生产以较快的速度增长，但是，冶金企业的自产废钢因连铸比的不断提高而减少。技 术进步使成材率提高，生产成本降低，劳动生产率提高，节约了能源，但减少了自产废钢 回收量。 ( 2 ) 从社会采购废钢 社会废钢的回收包括两个方面：一部分是折1 日废钢。通常它是由钢铁制品的使用 周期所决定。钢铁制品的积蓄量越多，折旧废钢的产生量也越多；钢铁制品的回收周期 越短，那么钢铁积蓄量增加越快。再者就是社会上回收的加工废钢。钢材的利用率的 不同，会使废钢铁的回收量不同。我国社会采购废钢受政策影响较大，波动幅度也大。 我国的社会废钢回收系统，主要由分布在全国城乡的废钢铁的回收网点和拾零人员完 成，经过简单的分选、加工后，销售给钢铁企业回炉炼钢，社会回收废钢是我国目前 废钢铁资源的重要来源。这样，废钢铁的充分利用对于我国的钢铁企业来说是一件亟 ； 东北大学硕士学位论文第2 章文献综述 待解决的问题。 ( 3 ) 进口废钢 我国废钢铁资源不富裕，甚至可以称得上紧缺。在钢铁工业飞速发展的今天，中国 对废钢铁的需求量不断增长。全国废钢铁消耗量已由2 0 0 0 年的近3 0 0 0 万吨上升到 2 0 0 3 年的4 8 0 0 万吨。每年都要从国外大量进口废钢铁。 我国现在废钢铁的回收和利用率还达不到世界的平均水平，主要有以下几点原 因： ( 1 ) 没有建立起一个良好的废钢铁回收制度，缺乏相应的法律法规。同时，有效 的激励政策，完善的回收体系和合理的费用机制尚未建立。 ( 2 ) 废钢铁回收和加工的技术不够完善，缺少循环经济技术支撑体系，不能够充 利用回收来的废弃物。 ( 3 ) 国内没有建立系统的、综合性废钢铁回收的大型基地，回收流的流向显得不 明确。 ( 4 ) 在过去的几十年里，国内废钢的积蕴量不够丰富。每年可以回收的废钢铁量 远不能满足企业的需要。 ( 5 ) 进口废钢的管理比较混乱，通常的采购价格都较高，提高了钢铁生产的成本。 这些问题都需要我们抓紧研究认真解决。废钢铁的回收利用工作是我国循环经济 的重要组成部分，是一个需要被人们越来越关注的新兴产业，是造福子孙后代的大事 业。为了我国经济的迅猛发展，我国钢铁企业要再接再厉，把回收利用废钢铁的工作 做好。 2 0 0 6 年是我国“十一五 开局之年，预计我国粗钢产量将达到3 8 亿吨，同比测 算年铁矿石需求总量将超过7 亿吨，废钢铁需求总量将超过6 8 0 0 万吨，预计钢铁企业 自产废钢约2 4 0 0 万吨，社会产生废钢约为3 8 0 0 万吨左右，废钢资源缺口为1 2 0 0 万吨左 右，依赖于进口。再加上非冶金行业和非法小钢厂消耗的废钢，预计全国消耗的废钢 将达到7 0 0 0 万吨。3 8 亿吨的粗钢产量要产生5 7 0 0 万吨的钢渣，l 亿吨高炉渣。也就是 说我国的钢铁行业要承担每年处理1 5 亿吨的钢铁渣，并加工7 0 0 0 万吨废钢的任务。 为我国废钢加工设备和冶金渣加工设备的发展提供了广阔的市场和美好的前景【刀。 2 2 国内外逆向物流研究的发展状况 2 2 1 逆向物流的定义 东北大学硕士学位论文 第2 章文献综述 对逆向物流最早的定义之一是由s t o c k ( 1 9 9 2 ) 提出的，他认为逆向物流是一种包含 了产品返回、物料替代、物品再利用、废弃处置、再加工处理、维修与再制造等流程 的物流活动【引。一年后，l 幻p i c k i 等学者对逆向物流的实际操作和规则做了研究，指出 再利用和再循环的观点【9 】。k o s t e c l 【i ( 1 9 9 8 ) 论述了再利用的回收方式对市场的影响以及 延长产品的生命周期【1 0 1 。 同年，s t o c k 又详细报道了如何设实施逆向物流计划。在这之后f l e i s c h m 锄( 2 0 0 1 ) 提出了一个新的定义：逆向物流是指“对输入端流动( i n b o u n dn o w ) 、替代品存货 ( s t o r a g eo f s e c o n d a d r9 0 0 d s ) 及相关信息既有效率又有效益的计划、实施和控制的整个 流程，从而达到恢复价值或适当处理的目的【l l 】。美国物流管理协会公布了逆向物流的 第一个较为完整的定义：“逆向物流通常是指物流在物品循环利用、废弃物处置和危 险物品管理方面所起的作用，广义上包括废弃物的源头削减、循环利用、替代利用及 重新利用与处置等与物流相关的一切活动。 国内的学者也提出了一些关于逆向物流的概念。达庆利综合众多的研究成果提 出，所谓逆向物流是指在企业物流过程中，由于某些物品失去了明显的使用价值( 如 加工过程中的边角料、消费后的产品、包装材料等) 或消费者期望产品所具有的某项 功能失去了效用或已被淘汰，将作为废弃物抛弃，但在这些物品中还存在可以再利用 的潜在使用价值，企业为这部分物品设计一个回收系统，使具有再利用价值的物品回 到正规的企业物流活动中来。简单地说，这个回收系统就是逆向物流系统，而系统中 的物流就是逆向物流【1 2 1 。 对逆向物流论述的定义虽然表述有所不同，但关于逆向物流的内涵是基本相同 的。其内涵可以从逆向物流的对象、流动目的和活动构成等方面来说明：从流动对 象看，逆向物流是产品、产品运输容器、包装材料及相关信息，从它们的最终目的地 沿着逆向物流中供应渠道的“反向”流动过程；从流动的目的看，逆向物流是为了 重新获得废弃产品或有缺陷产品的使用价值，或者对最终废弃物进行正确处置；从 物流活动构成看，为实现逆向物流的目的，逆向物流应该包括对产品或包装物的回收、 重用、翻新、改制、再生循环和垃圾填埋等形式【1 3 j 。 2 2 2 国内外逆向物流研究的现状 f l e i s c h m 锄等( 1 9 9 7 ) 将逆向物流的研究分成三个主要的领域：逆向分销( - e v e 观 m s 曲嘶o n ) 、库存控制( i l 朗t o 巧c o n 仃d 1 ) 和生产规划( p r o d u c t i o np l 锄血1 9 ) 【1 4 1 。 - 8 乱v】i 东北大学硕士学位论文第2 章文献综述 ( 1 ) 逆向分销 逆向分销是指废旧产品和包装的收集和运输。它既可以通过原始的正向渠道进 行，也可通过一个独立的逆向渠道进行，或者二者相结合。一个有效的逆向分销渠道 的设计需要考虑以下内容：逆向分销渠道的参与人员、逆向分销渠道要实现的功能以 及在何处进行、正向物流渠道和逆向物流渠道的关系。 ( 2 ) 库存控制 逆向物流第二个主要的领域是库存管理。按照是否考虑需求的随机性，逆向物流 的库存管理优化模型分为两类，一类是需求确定模型，另一类是随机需求模型。 ( 3 ) 生产计划和调度 与逆向物流中库存控制相伴随的是生产规划。生产规划问题的类型和传统生产规 划方法的实用性很大程度上取决于再利用的具体形式。产品的回收再利用形式主要有 四种：直接再使用( r e u s e ) 、再循环( r e c y c l i n g ) 、再制造( 崩n 锄u f a i 咖r i n g ) 和废弃处理 ( d i s p o s a l ) 。其中，再制造是目前最复杂的一种情形。与传统的制造相比，再制造面 临着高度的不确定性和复杂性，从而更需要生产规划和控制系统对此加以处理【1 5 1 。 s 破i s 【1 6 1 等指出逆向物流与传统的物流系统相比有以下几个重要特征：大多数 的物流系统没有考虑到在逆向渠道下如何处理产品的流动。逆向物流的分销成本有 可能比传统的物流分销成本高。被返回的商品在运输、储存、管理方面和传统的物 流系统相比，它们的处理方式有很大差别。 c 锄娼o 【1 7 1 等分析了一个固体废料管理系统，包括收集、运输、焚烧、掩埋、循环 和最终处理等操作。其中用到了多目标选址分配模型和一些启发式算法。其模型结果 可以得到处理点的位置和数量，需采用的特殊技术和废弃物的处理量。 t h i e q 等( 1 9 9 5 ) 认为回收物流的不确定性使其需要更强大的信息系统支持，为 了降低不确定性、提高回收作业的效率，可通过在产品中安放传感器和组织内部计划 系统的数据处理来收集信息，建立一个开放式、集成化的数据环境，从而实现企业内 部有机集成以及不同地域或全球范围内企业的集成，达到及时、快速、准确地回收产 品获取其价值及捕捉产品使用信息的目的【1 引。 f u l l 盯和a l l e n ( 1 9 9 7 ) 对逆向渠道参与者的类型做了研究，作者依据类型学方法将 参与者类型划分为：整合制造商、垃圾运输者、专业逆向交易经销处理商、前向批发 零售商和临时设备商。这为我们了解逆向物流的各种类型的参与者及其功能提供了 一种参考【1 9 1 。 9 - 东北大学硕士学位论文 第2 章文献综述 c a n e r 和e l l r 锄( 1 9 9 8 ) 给出了逆向物流的驱动与限制模型，他们认为有四种力 量对逆向物流具有直接影响：政府、供应商、买家、竞争对手。作者对公司的内部责 任以及社会责任未予以论述【川。 g o g 百n 和b r o w n e 【2 1 1 ( 2 0 0 0 ) 对电子电气末期产品的回收进行了研究，作者将末期 产品分为三类：公共与私人部分。商业与国内市场部分。大产品与小产品。 d o w l a t i h a h t 【2 2 1 ( 2 0 0 0 ) 提出了逆向物流成功实施1 1 项的因素，认为逆向物流的战略因 素包括：战略成本、整体质量、客户服务、环境利益、立法利益等，提出了逆向物流 的若干关键操作要素。 h ut u i l 争l a i ( 2 0 0 2 ) 设计了一个有毒废料逆向物流费用模型。这是一个多时步、 多业务流程的最小化物流成本模型。模型中整合了多种有毒废料逆向物流系统中的多 个关键活动( 废料收集、存储、处理和分销) 和相关的物流运作需求。最后，他们将模 型应用于台湾n 锄t z i 工业加工园区，并利用l i n d 0 6 o 求出了最优方案。 f l a p p e r 和v 觚n 1 m e i l 【2 4 1 ( 2 0 0 3 ) 整理了大