（管理科学与工程专业论文）汽车回收处理中心的一种选址模型.pdf

摘要 摘要 随着我国国民经济和汽车工业的快速发展，人民生活水平的不断提高，汽车 保有量的快速增长，加上汽车更新步伐的加快，待回收汽车会逐年增加。废旧汽 车数量多、增长速度快，既有作为资源可再利用的一面，也有作为废弃物危害环 境的一面，具有明显的双重性，而且处理困难，处理不当将会严重污染环境、危 害健康。对废旧汽车的回收处理，不仅是经济上的要求，更是环保上的要求。 本文研究一种废旧汽车回收处理中心选址模型的优化问题，在提出一个集中 式开环汽车逆向物流网络结构的基础上，集成考虑环境和成本两个因素，利用多 目标决策技术，构建废旧汽车回收处理中心的选址优化模型。 文章首先对国内外对逆向物流回收网络以及回收处理中心选址问题的研究 综述。然后详细介绍了废旧汽车回收网络的特征、路径分析和网络结构。接着分 析了废旧汽车回收处理中心的选址目标，从成本和环境两个角度进行评析。最后 在以上分析的基础上，克服回收处理中心的单目标选址模型的缺点，考虑环境和 经济效益两个因素，构建了废旧汽车回收处理中心的多目标选址模型，并对所建 模型进行了算例验证和优化求解，以证明模型的实用性和有效性。 本文的主要创新点在于对废旧汽车回收处理中心选址的模型优化问题上的 改进与创新。目前对逆向物流网络的研究大都采用定量的方法，使网络中设施的 投资和运营成本、产品的处理成本以及设施间的运输成本等之和最小，但是随着 科技的进步和社会的发展，人们关注的不仅是成本这一个问题，其他的诸如环境 等问题越来越引起人们的关注，本文就是集成考虑环境和成本两个因素，构建了 一种废旧汽车回收网络多目标优化模型，并对所建模型进行了算例验证和优化求 解。 关键词：废旧汽车逆向物流网络回收处理中心选址模型 a b s l r a c t a b s t r a c t a sc h i n a sn a “o n a ie c o n o m y 姐dt h em p i dd e v e l o p m e n to fa u t o m o b i l ei n d u s t d r ， t h e c o n t i i l u o u si i i l p m v e m e n to fl i v i i l gs t a n d a r d so ft h ep e o p l e ，c a r si nt h ef 舔t - 粤d w i n g ， t o g e t h e r w i t ht h ea u t ou p d a t et h ea c c e j e r a “o no ft h er e c o v e d rv e h j c 】ew j j jb ei l l c r e a s e dy e a rb yv e a l q u a n t i t yo fu s e dm o t o rv e h i c l e s ， 柚dq u i c k 伊o w t h ，b o t h 勰ar e s 0 u r c eo far e u s a b l e ，b u ta l h a 咖t h ee n v i r o n m e n t 舔t h ew a s t es i d e o ft h ed u a l i t vo fac l e a r ，a n dd i f f i c u l tt r e a t m e n t ， i m p r o p e rt r e a t m e n tw ms e r i o u s l yp o u u t et h ee n v i r o n m e n t ， h 北a r d o u st oh e a l t h r e c y c l i n go f u 鸵dc a rd e a l ，n o to i l l yo nt h er e q u i r e i t l e n t so ft h ee c o n o m y ， b u ta l s 0o ne n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o nr e q u i r e m e n t s i nt h i sp a p e r ， an e w6 e l do ft h el o g i s t i c si ss t u d i e d ：o n el 【i n do fo p t i m i z a t i o np r o b l e mo f l o c a t i o nm o d e l0 na u t o m o b i l e s c 0 v e r yt r e a t m e n tc e n t e r ，o nt h eb a s i so fp r o p o s i n gac e n t r a l i z e d 陀v e r s el o 百s t i c sn e 批r o r ko fo p e n l o o ps t m c t u r c ： i i l t e 伊a t e dc o n s i d e r a t i o no fb o t he n v i r o n m e n t a l a n dc o s t ，t h eu 辩o fm u l t i - o b j e c t i v ed e c i s i o n m a k i n gt e c h n o l o g y ，t 0b u i l daw 雒t e 他c y c l i n g ， v e h i c l em u l t i - 0 b j e c t i v eo p t i m i z a t i o nm o d e lo ft h en e t 、o r k a 化a sf o l l o w s ： f i r s to fa u ，a th o m ea n da b r o a dt 0i n t r o d u c ea n i c l er e v e r 辩l o 鲥s t i c sr e s e a r c hn e 似，0 r k r e c y c l i n g ， i nt u m ，h a v eac a r r e v e r s el o g i s t i c sa n dr e s e a r c hs i g i l i f i c a n c eo f t h er e a s o 璐t h a tt l l e c u n - e n tr e s e a r c h r e v e r s el o 百s t i c sv e h j d ed e f j c i 如d e s 知dd e t a i j so f1 1 1 ef e c o v e r yv e h i c l eu s e d t ob u i l dt h en e 咐o r ke n v ir o l _ l i l l e n t ， t h es p e c i f i ct y p e sa n dc h a m c t e r i s t i c s ，姐di t sg o a l t ob u i l da d e t a i l e da n a l y s i s 劬dd e t a i l so ft h er e c o v e r yv e h i c l eu s e dt ob u i l dn e t w o r kc h a r a c t e r ! i s t i c s ，p a t h a n a l y s i sa n dn e “阳r kc o n f i g u r a t i o n ， 柚dt h e na n a l y z e dt h el o c a t i o no fa u t o n l o b i l e sr e c o v e r y t r e a t m e n tc e n t e rf 幻m l et w op o i l l t so fe n v i r o n m e n t a la n dc o s t f i n a l l yi l lt h ea b o v es t u d i e sa r e b a s e do n s i n 酉e o b j e c t i v eo p t i m i z a “o n m o d e lt 0o v e r c o m et h e s h o r t m i n g s o f b o t h e n v i r o m i l e n t a la n de c o n o m i cf a c t o r s ，t ob u i l daw a s t em o t o rv e h i c l e r e c y c l i n gn e t w o r k m u l t i _ o b j e c t i v eo p t i m i z a “o nm o d e l ， t h em o d e la n de x a m p l et ov e r i f ) ，a n do p t j m i z et h es o l u t i o n m o d e lt op r o v et h ep r a c t i c a l i t ya n de i f e c t i v e n e s s t h em a j ni 衄o v a t i o ni st h eo p t i m i z a t i o np r o b l e mo fj o c a t i o nm o d e lo na u t o m o b i l e sr e c o v e r y t r e a t m e n tc e n t e ro ft h eq u e s t i o n so nt h ei m p f o v e m e n ta n di n n o v a t i o n a tp r e s e n t ， r e v e r 辩 l o g i s t i c sn e t w o r kf o rt h es t u d yo fq u a n t i t a t i v em e t h o d sa 他u s e dt 0m a k ei n v e s t m e n ti l ln e t w o r k 曲a s t m c t u r e 柚do p e r a t i n gc o s t s ， p r o d u c tc o s t sa n dd e a lw i t ht h et r a n s p o r t a t i o nc o s t sb e 眦e n f a c i l i t i e s ，e t c ，a n dt h es m a u e s t ，b u tw i t ht h ea d v a n c e m e n to ft e c h n o l o g ya n ds o c i a l d e v e l o p m e n t ， p e o p l ec o n c e mn o t0 n l yt h ec o s to ft h i sp r o b l e m ，o t h e rq u e s t i o n ss u c ha st h e e n v i r 0 姗e tm o r ea n dm o r cc a u s ef o rc o n c e m ， t h i sa n i c l ei st h e i n t e 伊a t i o no fb o t h e n v i r o m n e n t a l 柚dc o s tf a c t o r s ，t ob u i l daw a s t em o t o rv e h i c l e r e c y c l i n gn e t w o r km o d e lo f m u l t i 巾b j e c t i v eo p t i m i z a t i o n ， a n dt h em o d e lc a r r i e do u tt ov e r i f ya n do p t i m i 孺t h es o l u t i o no f e x a m p l e 1 ( e y w o r d s ：w b mo u ta u t o m o b i l e ：r e v e r s el d g i s t i c sn e t 、v o r k ；r e v e r y1 r e a t m e n tc e n t e r ： i ) c a t i o nm o d e l 论文说明：图序及表序 图序 图2 1 废旧汽车的回收路径2 5 图2 2 废旧汽车的逆向物流系统2 6 图2 3 废旧汽车回收网络结构2 6 图3 1 废旧汽车回收的收益组成3 1 图3 2 回收物流处理中心的环境影响和处理成本的关系矩阵3 2 图5 1 产品的层次结构3 8 图5 2 回收率一成本关系和回收率一环境影响关系4 5 表序 表2 12 0 世纪9 0 年代轿车材料构成2 8 表5 一l 销售区域间的距离3 7 表5 2 各销售区域的年销售量3 8 表5 3 拆分1 千克产品所得到的零部件( 厂口) 的量( 单位：千克) 3 8 表5 4 拆分1 千克零部件a 所得到的原材料( ) 的量( 单位：千克) 3 8 表5 5 对零部件进行处理p ：的单位运作成本c 以( 单位：元) 3 9 表5 6 处理零部件口的单位收益( 单位：元千克) 3 9 表5 7 拆解中心进行废弃处理的单位能耗( 单位：焦耳千克) 3 9 表5 8 对零部件口进行处理的单位运作能耗c 。碱( 单位：焦耳千克) 3 9 表5 9 处理中心设置的其他相关数据3 9 表5 一1 0 成本单目标优化成果4 2 表5 1 1 环境单目标优化成果4 2 表5 1 2 物流网络双目标优化结果4 3 v 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：么红壶 签字日期：一! = 也一 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人 提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 ， 叼公开口保密( 年) 作者签名：弘犯岛 一一 导师签名：j 兰 签字日期：盘与l 生! 一 签字日期：二4 l 生l 第1 章绪论 1 1 选题背景与研究意义 第一章绪论 近年来，我国汽车工业出现高速发展，汽车工业的增长一直在以2 位数的速 度攀升。国家统计局发布的2 0 0 6 年国民经济和社会发展统计公报，涉及汽车 及其相关的数据如下：其中年末私人汽车保有量2 9 2 5 万辆，增长2 3 7 。民用 轿车保有量1 5 4 5 万辆，增长2 7 2 。2 0 0 6 年末，全国民用汽车保有量达到4 9 8 5 万辆，比上年末增长1 5 2 。中国汽车市场依然会是全球增速最快的市场其中私 人轿车1 1 4 9 万辆，增长3 3 5 。( 车坛言论，2 0 0 7 ) ；中国汽车市场将步入持续、 稳步的增长阶段。更有行业专家指出，到2 0 1 5 年，中国有可能超过美国成为全 球第一大汽车市场( h t t p ：肌m wz a o q i e h e e o m q e z z 1 1 ) ，p l 13 2 8 8 4 a s p ) 。但随着市场 竞争的升级，环保意识的创新和资源利用的提高，消费者需求个性化的突出，只 注重汽车正向物流是不够的，汽车逆向物流必须得到应有的重视。据测算，每报 废一辆汽车可回收4 5 千克有色金属和2 4 吨废钢铁( 林子扬，2 0 0 5 ) 我国目前年报 废汽车达1 0 0 万辆以上，可回收2 4 0 万吨废钢铁和4 5 万吨有色金属，直接经济 效益可观。报废汽车的不合理处置会影响我国汽车工业的正常发展，也会带来环 境的污染和资源的浪费。目前，无论是企业界还是学术界，都开始认识到了逆向 物流的重要性。如何引导汽车逆向物流走上持续、健康、快速的发展，是我们亟 待研究和解决的问题。 在国外，汽车回收已经引起了政府和厂商的广泛关注，一方面也是认为其中 大有潜力可挖，一方面是由于环保立法的要求。在国内，由于汽车回收的特点、 立法的滞后、观念上的差异以及实施的困难等原因，汽车回收并没有得到相应的 重视，理论研究和实践都比较缺乏。我国目前汽车工业迅速发展，几年之后久会 进入新旧汽车的更替期，如何减少环境污染和资源浪费、合理处置淘汰掉的废旧 汽车已引起了多方的思考。目前国内汽车报废制度还停留在规范报废汽车回收工 作，禁止报废零部件及非法拼装车的倒卖行为上，对报废汽车回收利用率没有明 确的要求与规定，对环保和资源循环利用考虑得很少。因此，有关专家指出，随 着我国成为汽车消费大国，报废汽车的回收与利用必须引起全行业的高度重视 ( 刘湘婷，2 0 0 7 ) 。 本文介绍了国内外对逆向物流回收网络的研究现状，从而提出汽车逆向物流 产生的原因和研究意义，指出了目前汽车逆向物流研究方面的不足。介绍了废旧 汽车回收网络的构建环境、具体类型和特征，并对其构建目标进行细致的分析。 1 第l 章绪论 最后是在以上研究的基础上，克服单目标优化模型的缺点，考虑环境和经济效益 两个因素，构建了废旧汽车回收网络多目标优化模型，并给出对策和建议。对节 约资源和保护环境，推动社会、经济、环境的协调发展具有一定的现实意义。 1 2 相关理论回顾 1 2 1 逆向物流的理论基础 逆向物流( r o g e r sd s ，t i b b e 氓s 19 9 8 ) 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性能失去了效用或已被淘汰，将作为废弃 物抛弃，使具有再利用价值的物品回到正规的企业物流活动中来，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。简 单的说，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。逆向 物流具有以下特征。 ( 1 ) 逆向物流的复杂性。在进入逆向物流系统时，由于回流物品的产生地 点、时间分散、无序，因此不可能集中一次转移，不同种类、不同状况的回流物 品通常混杂在一起；而且，退货商品或报废的商品处理过程复杂，从而导致管理 的复杂性。 文中的逗号、句号、括号，都要用中文的全角符号，不能用英文符号! ( 2 ) 逆向物流的不确定性 逆向物流的不确定性首先表现在逆向物流需求时间和需求数量的不确定；其 次是物流起始点的分散和不确定，这导致逆向物流的预测非常困难；另外，逆向 物流的废弃的产品或退货品可能送到销售商那里，目的地有时是不明确的，也可 能送到生产商那里。导致逆向运输路线的不明确，逆向物流需求的不确定性和目 的地的不明确。与逆向物流正好相反的是，正向物流的需求地、需求时间、数量 和物品种类都是确定的，且在恰当的时间，将恰当数量的、正确质量的产品送达 正确的地点，正是物流系统的目的。 ( 3 ) 逆向物流的逆向性。逆向物流中退回的商品或报废物品的流动一般是“消 费者一中间商一生产厂家一原材料或零部件供应商”，因此，逆向物流与正常的 商品流的方向正好相反，逆向物流更趋向于反应性的行为和行动，其中的实物流 动和信息流动基本上都是由供应链末端的成员或最终消费者引起的。与正向物流 运作的起始点也完全相反。 ( 4 ) 逆向物流的价值递增性。通过逆向物流系统处理后，又会变成二手产品、 2 第l 章绪论 再制造产品、零件或者生产的原材料，回流物品，获得了再生的价值，对于消费 者而言没有什么价值，因此逆向物流又具有价值的递增性。 ( 5 ) 逆向物流的缓慢性。缓慢性表现在三个方面，即处理过程的复杂、逆向 物流量积累速度的缓慢和回收物品价值恢复的缓慢。一般说来，只有当不断汇集 的时候，才能形成较大的流动规模，开始的时候逆向物流的物品种类多、数量少； 其次，废弃物资不可能一经回收就能立即满足人们对它的价值恢复要求，还需要 经过分类、检验、改制、加工等环节，废弃物资的收集、整理、检验和循环再利 用是一个复杂的过程；而且，甚至只能作为原料回收进入生产再循环使用。这一 系列的过程说明，回收物资的资产恢复需要较长的时间，其经济价值的体现不是 立刻就能实现的。上述三个方面的慢速和漫长，决定了逆向物流的缓慢性。 鉴于逆向物流的特点，对于企业来说，进行废旧产品的回收既是机遇又是挑 战，逆向物流系统的建立可以也会带来企业投资及投资风险的增加。与此同时， 改善企业社会形象，提高企业的核心竞争力。企业逆向物流的投资效果很难量化 体现。也正如供应链管理的有效性和协同性如今成为企业管理的重要课题一样， 对这些特点重视与否是区分企业逆向物流管理能力和水准高低最直接的分水岭， 逆向物流作为一种客体存在，在被发现其价值和战略内涵之前，通常只能被感知 其表象性的一面如退货、回收等，只有真正深入其内，穷究其理才能发现价值， 重现价值。 1 2 2 汽车逆向物流的研究基础 汽车逆向物流作为逆向物流发展的延伸，其产生的原因主要有以下几个( 姜 宁，2 0 0 8 ) 。 ( 1 ) 环境因素 随着废旧汽车对环境危害的不断加剧，发达国家从二十世纪后期开始重视废 旧汽车和轮胎的回收利用，整个社会环保意识的不断加强。目前，汽车零件回收 也因此成为法国一个重要行业，法国近8 5 的报废车零件均被回收再利用。除铁 质和铝质汽车零件外，德国b m w 公司将设计可以分解的汽车作为2 l 世纪的战 略目标之一，法国报废汽车的回收零件还包括电池、机油滤清器、机油、刹车油 等“危险性工业废料 ( t 吼g l a ih ，j i u i l b i i n gs h e u ，k u a j l h s i u i l gh u a n g a ，2 0 0 2 ) 根据欧盟有关指令规定，至2 0 1 5 年，欧盟各国报废汽车9 5 的零件将被回收再 利用。当产品生命周期结束时，经销商可以将汽车回收后分解，b m w 再将分解 后的部件投入到新车的生产线中。 ( 2 ) 经济因素 第l 章绪论 面对日渐强大的汽车消费者群体，在以服务营销为主导思想的全球化企业的 经营战略中，一方面可以减少生产成本、减少物料的消耗、挖掘废旧汽车残留的 价值，直接增加经济效益；另一方面，改善企业与消费者的关系，可以在激烈的 竞争环境中，提升企业的“环保”形象、间接地提高企业的经济效益。许多汽车 制造企业都将逆向物流看成是提升竞争力的重要法宝。企业通过对废旧汽车的回 收再利用，如废旧汽车零部件的再制造就是典型的例子，检修后的废旧汽车零件 可当成备件或卖给二手市场，而检修费用只是原先产品制造成本的一小部分。 ( 3 ) 法律强制 随着垃圾处理能力日渐衰退，资源枯竭威胁的加剧，在众多工业化国家中， 废品控制己经成为一个众人瞩目的焦点问题。伴随着世界环保意识的逐渐增强， 逆向物流越来越受到实践运营领域和管理研究领域的共同重视。而且对使用过的 产品及材料的再生恢复，已逐渐成为企业满足消费市场需求的关键力量，因而许 多发达国家已经强制立法，责令生产商对产品的整个生命周期负责，要求他们回 收处理所生产的产品或包装物品等。如德国1 9 9 1 年颁布的关于包装材料的条例 中，要求厂商回收所有销售物品的包装材料；荷兰则要求汽车制造商对所有废旧 汽车实行再生。我国也于2 0 0 3 年出台并开始实施电子垃圾回收利用法草案， 该草案明确规定制造商有义务对废旧产品回收再处理，其他相关法规和条例 也陆续出台。 目前，逆向物流发挥着越来越显著的作用，越来越受到重视。据有关资料显 示，2 0 世纪末发达国家推行逆向物流的再生资源产业规模为2 5 0 0 亿美元，本世 纪初已增至6 0 0 0 亿美元，预计2 0 1 0 年可达1 8 0 0 0 亿美元。我国是个人口众多、 人均自然资源匾乏的国家，近几十年来生态环境问题益严峻。目前，固体废弃物 所造成的污染日益突出，尤其是汽车、家用电器、电子设备。因此，实施逆向物 流对于我国来说也具有重要的战略意义。 ( 1 ) 节约资源、降低成本 随着经济的发展，资源短缺问题日益严重，资源供求矛盾的突出，回收利用 的优越性将越来越突出。减少物料消耗，提高物料的利用率是企业成本管理的重 点，也是企业增效的重要手段。实施逆向物流可以减少原材料的耗费，提高资源 的利用率。然而，传统管理模式下的物料管理仅仅局限于企业内部物料，不重视 企业外部废旧产品及其物料的有效利用，来源非常充足，造成大量可再用性资源 的闲置和浪费。废旧物品的回收代价较低，很多产品回收经过清洗、拆卸、维修、 翻新、改造等逆向物流活动后可以重新获得使用价值直接进入产品生产过程或在 二级市场上再销售。 ( 2 ) 保护环境，树立良好公众形象 4 第1 章绪论 企业采用逆向物流战略，尤其是对废旧产品实施回收再利用，可以有效减少 资源浪费和降低产品废弃对环境的污染，改善企业的环境行为，树立良好的公众 形象。当今社会，资源短缺与环境污染已成为困扰各国实现可持续发展的两大难 题。美国耐克体育用品公司通过销售商回收消费者穿破的耐克鞋，然后粉碎用于 铺垫社区的篮球运动场。这种回收处理方式既防止了产品废弃造成的环境污染， 又树立了企业服务于社会的良好形象，其无疑是一种高明的营销手段。 ( 3 ) 改进产品设计、促进产品质量的不断提高 企业的品质管理活动是一个闭环式活动计划、实施、检查、改进，逆向 物流恰好处于检查和改进两个环节上，承上启下，作用于两端。逆向物流在促进 企业不断改善产品质量管理体系上，也具有重要作用。因退货而反映出来的产品 质量问题或产品外观问题等，都可以通过逆向物流信息系统，促进设计部门对产 品结构设计、性能设计的创新；将其与产品质量有关的信息反馈给质量管理部门 或产品设计部门，促进管理部门更好地实施全面质量管理，增强产品竞争力，提 高产品质量；同时也消除产品质量隐患，降低逆向物流量，降低退货率。 鉴于实施逆向物流具有充足的理论依据，同时兼有深远的战略价值，因此， 开展逆向物流研究十分必要。目前，我国的逆向物流研究尚处于起步阶段，企业 界和学术界对于逆向物流的研究范畴、推动其发展的技术与手段以及支持它实施 的底层设施等概念框架问题缺乏足够的了解和认识，而国内外有关此问题的研究 也颇为缺乏。为了推动逆向物流在企业的顺利实施，研究逆向物流概念框架体系 成为当前的首要工作。 1 3 国内外逆向物流回收网络及选址研究综述 传统的物流网络，即从供应到生产再到分销已经形成了很成熟的理论。但是 在逆向物流下，如何去规划物流网络还处于起步阶段。传统的物流网络能够在多 大程度上与逆向物流网络整合到一起至今仍是人们探讨的热点。 有关正向物流的网络设计，国内外的学者已进行了大量的研究，形成了较完 备的方法体系，而逆向物流的网络设计的研究相对较少。综合有关文献，对逆向 物流网络设计问题的研究内容主要集中在网络的结构特征、逆向物流网络的设计 原则和选址定位。这里主要对逆向物流的网络结构特征和设计的内容进行综述， 关于网络选址定位问题在后文详细介绍。 1 3 1 国外研究综述 第1 章绪论 第一个对逆向物流系统网络进行定性分析的是g u i l t i n 觚和n w o k o y e ( g u i l t i n a i l jp ，n w o k o y eng ，1 9 7 5 ) 他们提出根据流通渠道企业成员完成的再生或 再制造的功能不同，构建不同的逆向物流回收系统。 p o l l l e nt l 和f a 玎i st ( 1 9 9 2 ) 从企业成员完成的再生或再制造能力的不同行进 了再论述。 t h i e 叫( 1 9 9 5 ) 根据其他专家的研究成果，提出逆向物流网络机构的划分可以 按照回收物品重新利用的方式分成四种：直接再利用( d i r e c tr e u s e ) ：回收的 物品不经任何修理可直接再用( 也许要经过清晰和花费比较低的维护费用) ，如集 装箱、瓶子等包装容器；修理( r e p a i r ) ：通过修理将已坏产品回复到可工作状 态，但可能质量有所下降，如家用电器、工厂机器等；再生( r e c y c l i n g ) ：只 是为了物料资源的循环再利用而不再保留回收物品的任何结构，如从边角料中再 生金属、纸品再生等：再制造( r e m a n u f a c t u r i n g ) ：与再生相比，再制造则保 持产品的原有特性，通过拆卸、检修、替换等工序使回收物品恢复到“新产品 状态，如飞机发动机的再制造、复印机的再制造等。 g i n i e r 和s t a r l i n g l ( g i n t e r ，p m ，s t a r l i n g ，j m ，19 7 8 ) 最早注意到逆向物流网络 中，和传统的正向物流分销商的选址不同，回收中心面向众多分散的物流来源， 其选址具有“多对少的特性，并对传统的设施选址模型进行了改进。此后，独 立型逆向物流系统的网络选址问题逐渐引起了越来越多学者的兴趣。 c a m s o ( 1 9 9 3 ) 等用多目标选址模型对一般固体废弃品的废气处理包括焚烧和 填埋等进行了研究，提出采用多目标选址规划模型对一般固体废弃物的废气处理 模型，该模型可确定需处理的废弃物总量以及网络中废弃处理点的数量和位置以 及可采用的处理技术等。 b a r r o s l g ( b a n o r sa i ，d e k k e rr ，s c h o l t e nv a ，19 9 8 ) 等对建筑废料中沙子的再 循环网络设计进行了探讨。按照沙子的质量，将其分为三个等级：清洁、半清洁、 污染。在此基础上构建了一个四个层次的再循环网络。模型中粉碎厂己知，废沙 供应量己知，要求对污染沙子处理厂以及分仓库的数量、容量、位置进行决策。 作者建立了混合整数规划模型并进行了求解。 鼬0 0 n 和v 啕e i l s ( 1 9 9 5 ) ( 心o o nl ，v r i j e i l sq 1 9 9 5 ) 为可重复使用、可折盛的运 输包装容器的租用设计t “闭环 逆向物流系统。该系统包括五个主要成员：总 代理、回收物流服务商、发货人、收货人和“正向 物流服务商建立了一个经 典的无能力约束仓库选址混合整数线性规划( m i l p ) 模型。研究的重点是在成本最 小化目标下，仓库地点的选择，那些仓库将用来存储、清理和维修回收来的包装 容器，当有人租用容器时，也将从仓库将容器发送给发货人。此外还对维持系统 运转所需的容器数量、租金定价、各仓库之间的库存平衡等问题进行了求解。 6 第l 章绪论 s p l e n g l e r ( 1 9 9 7 ) 等用混合整数线性规划方法( m i l p ) 从环境和经济的角度研究 了德国钢材行业钢渣等的再循环利用系统，提出了适于钢材产品的逆向物流网络 拓扑形式和设施选址模型； a m m o m 等( 1 9 9 7 ) 对美国废旧地毯的逆向物流网络结构进行了实证选址研 究。 b 锄s 等( 1 9 9 8 ) 对荷兰一个从建筑废弃物中回收沙子的逆向物流网络结构进 行了实证研究，研究了有能力限制的逆向网络的两级选址问题。 d i n g ( 2 0 0 6 ) 考虑到逆向物流存在的不确定性，以可修排队理论模型和遗传算 法为基础，研究了包含初始点成本、运输成本、回收中心成本等的逆向物流网路 模型的优化。 1 3 2 国内研究综述 这方面的研究在国内非常前沿，相关文献集中分布在近几年内。 朱道立、崔益明、陈妹妮( 2 0 0 3 ) 讨论了回收中心，回收物品导向以及网络 结构设计的三种系统技术。 米宁( 2 0 0 3 ) 在其硕士毕业论文中，从三个层次：战略层、策略层和业务层考 虑了逆向物流的网络设计问题。 马祖军、张殿业、代颖( 2 0 0 4 ) 在阐述再制造物流系统功能的基础上，对再制 造物流网络布局进行了分析。提出了一种在传统生产分销物流网络基础上进行再 制造物流网络优化设计的混合整数线性规划模型，优化目标是使各种再制造物流 设施的投资和运营成本以及设施间的运输成本之和最小。 李海婴、蔡长术、翟运开( 2 0 0 4 ) 以汽车业为支点进行成因分析和逆向物流网 络的结构及其设计综述。 张华韵( 2 0 0 4 ) 提出了四种比较典型的逆向物流的物流结构，建立一种逆向物 流网络设计的多目标线性模型。 冷杰和熊寿刚( 2 0 0 5 ) 建立了一个具有三层结构的再制造逆向物流网络节点 选址的m i l p 模型，具有一定的可用性 国内较早研究整合正逆向物流网络构建的是米宁( 2 0 0 3 ) 在其硕士论文中分 别建立了两个模型，一是在现有正向物流系统的基础上继起构建的产品回收网络 模型，另一是正、逆向物流进行整合优化来构建网络模型；达庆利( 2 0 0 4 ) 讨论了 逆向物流系统的网络特征、设计原则及设施的选址定位为题；岳辉( 2 0 0 4 ) 提出了 有第三方参与的逆向物流网络的构建及具体决策，包含再利用和再制造部分；马 祖军等( 2 0 0 4 ) 对再制造物流网络布局进行了分析，提出了一种使得再制造物流设 第l 章绪论 施的投资和运营成本以及设施间的运输成本之和最小的再制造物流网络优化模 型。周根贵、曹振宇( 2 0 0 5 ) 构建了一个逆向物流网络中的选址模型，旨在研究从 备选地址中选择建立配送中心或回收中心最佳策略，然后应用遗传算法讨论了该 模型的具体解法。朱大海等( 2 0 0 5 ) 采用m i l p 建立了一个回收网络规划数学模型， 解决在原有正向物流网络基础上进行扩建，增加逆向物流功能的情况。 综上所述，目前对于逆向物流网络设计方面，大多学者采用了混合整数线性 规划模型( m i l p ) 来对该问题进行建模和求解，优化的目标是成本最小化或者收益 最大化。一般考虑的成本包括运输成本、加工处理成本、设施投资成本和废弃处 置成本等，约束条件包括物流量平衡约束、生产能力约束、参数非负约束等，从 而求出最佳的废品收集点、检测点及回收工厂的数量和位置。 1 4 研究综述分析及创新点的提出 1 4 1 研究综述分析 现有大量文献表明，在逆向物流系统网络尤其是网络选址问题领域，尽管国 内外已取得了一些研究成果，但总体来看，研究为题的类型、研究方法及研究角 度还比较单一，还有许多问题需要进一步研究，主要有以下几个方面。 ( 1 ) 这些研究的显著不足表现在大部分研究仅从成本最低或者效益最优为单 一目标，追求的是如何用最小的经济成本换取最大的经济效益，很少考虑外部环 境的代价。事实上逆向物流对环境的影响也不可忽视。逆向物流在收集、分选和 再加工过程中，需要消耗能量、水等资源，产生出粉尘、大气排放物、水体排放 物等对环境不利的物质( 向盛斌，2 0 0 2 ) ，也会带来明显的环境影响，如果一味追求 高再利用率或者低废弃率，可能会带来环境的二次污染。许多国家出于环境保护 着手管理一些特定的逆向物流，如电子电器逆向物流。但在现实中，环境保护和 企业成本之间很难实现双赢，一般来说，环境保护会意味着成本的增加。企业关 心的首要问题之一是运作成本，企业一般会在政府法律法规的要求下降低产品的 环境影响，但倾向采用费用最低的物流网络结构，企业一般会在环境保护和成本 降低两者之间进行折衷权衡。对于政府来讲，同样如此，在立法时需要兼顾环境 保护和成本两者之间的关系( 常香云，2 0 0 7 ) 。因此，逆向物流网络设计和网络选址 中也应该重视环境的因素。 ( 2 ) 缺少对不确定环境下逆向物流网络选址问题的研究。已有文献大多以确 定型的建模和优化为主。而事实上，逆向物流具有诸多不确定性因素，多数文献 都指出了时间、数量和质量的不确定性是逆向物流网络与传统的供应链的一个明 显的区别，但是很少有文献涉及解决这一问题。 8 第l 章绪论 ( 3 ) 缺少对竞争环境下逆向物流系统网络选址问题的研究。目前相关文献建 立的模型基本都是无竞争环境下的模型。对于以政府或第三方机构为主导的开环 型网络结构而言，其回收处理的物品来自于消费者或者是制造企业的外包，因此， 在同一区域的不同回收处理工厂就存在着一定的竞争因素。 1 4 2 本文的创新点的提出 在对现有文献进行研究分析的基础上，本文提出了以下两个创新点。 ( 1 ) 针对汽车逆向物流系统，在已有正向物流网络基础上进行扩展，形成集 中式开环物流网络结构。 ( 2 ) 对回收网络模型构建问题上的改进与创新。目前对逆向物流网络的研究 大都采用定量的方法，使网络中设施的投资和运营成本、产品的处理成本以及设 施间的运输成本等之和最小，但是随着科技的进步和社会的发展，人们关注的不 仅是成本这一个问题，其他的诸如环境等问题越来越引起人们的关注，本文就是 集成考虑环境和成本两个因素，构建了废旧汽车回收处理中心的选址模型，并对 所建模型进行了实例验证和优化求解。 1 5 本文的主要工作 1 5 1 主要内容 本文研究的是逆向物流中关注较少的汽车逆向物流领域，主要考察废旧汽车 回收网络的构建和回收处理中心的选址问题研究，提出一个集中式开环逆向物流 网络结构；并且集成考虑环境和成本两方面，利用多目标决策技术，构建了废旧 汽车回收处理中心的选址模型。主要内容如下： 首先，文章介绍了国内外对逆向物流回收网络以及逆向物流回收处理中心选 址问题的研究现状，分析目前研究中仍然存在不完善的地方。 接着，介绍汽车逆向物流产生的原因和研究意义，指出了目前汽车逆向物流 在网络构建和选址问题方面研究的不足。 然后，详细介绍了废旧汽车回收网络的构建环境、具体类型和特征，并对其 单层处理中心的选址中的目标进行细致的分析。 最后是在以上研究的基础上，克服单目标优化模型的缺点，考虑环境和经济 效益两个因素，构建了废旧汽车回收处理中心的多目标选址模型，并对所建模型 进行了实例验证和优化求解，以证明模型的实用性和有效性。 9 第l 章绪论 1 5 2 本文的结构 第l 章绪论。简要介绍了论文的选题背景及研究意义、当前国内外的研究 现状和论文的主要内容及组织结构。 第2 章介绍废旧汽车回收网络的基础研究，包括废旧汽车回收网络的构建 环境、特征、结构和组成。 第3 章介绍废旧汽车回收处理中心的选址模型目标分析，这是文章的创新 之处，主要从环境和成本收益两方面进行分析，反映了环境友好的基本思想。 第4 章在确定废旧汽车回收处理中心的选址模型中有环境和成本两个目 标的基础上，构建数学模型。 第5 章通过算例来验证上一章中提出的废旧汽车回收处理中心的选址模 型，通过结果做相应的分析。 第6 章总结与展望，对本文的研究成果进行总结并指明今后的研究方向。 1 0 第2 章废旧汽车回收网络的构建 第二章废旧汽车回收网络的构建 目前我国己成为世界加工中心，国内自然资源日趋紧张、自然环境日趋恶劣、 环保法规日趋严格，对汽车行业来讲，开展逆向回收物流业务是非常必要的。而 且，逆向回收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。但是实施逆向回收 物流需要适当的物流网络支撑。没有合适的回收网络作为前提，逆向物流就无从 谈起。然而逆向回收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，这给企业开展逆向物流进行产品回收带来了很大困难和 风险，因此有必要对回收物流的网络结构进行规划和构建，这是制造企业实施逆 向回收所要解决的首要问题。对制造企业而言，如何设计自己的逆向回收网络； 如何确定网络中各设施的数量、位置、能力和运输方式；如何使企业的回收物流 在物畅其流的前提下，能够最小化运营成本，这些都是值得深入研究的。 2 1 废旧汽车回收网络的特征 汽车企业进行废旧汽车回收运作的效率直接依赖和受限于逆向物流网络结 构，包括各种回收物流设施的类型、数量和位置，以及废旧汽车及零配件、原材 料在设施间的流动路线、方式等。因而必须合理设计回收网络，即确定废旧汽车 从消费地到起始地的整个流通渠道的结构。 从物流的角度看，废旧汽车回收物流网络具有如下基本特征。 ( 1 ) 网络结构的高度复杂性 在废旧汽车回收网络中，回收的汽车在很大程度上由外部决定，在时间、数 量和质量上具有高度不确定性。此外，很多汽车的回收状况没有统计数据可以借 鉴，因此很难对其进行预测。同时，不完善的汽车逆向物流网络系统导致系统对 废旧汽车回收物流缺乏有效控制，内部活动相互影响，从而增加了网络的复杂性。 在废旧汽车的回收网络中，涉及到汽车销售商、废旧汽车的回收商、废旧汽 车处理中心以及再制造工厂和再利用市场等诸多对象，而这些对象之间的信息沟 通不完善，这使得不同对象之间的供应和需求的有效匹配很困难。 ( 2 ) 回收处理中心的要求高 汽车产品属于机械化程度比较高的大型产品，而废旧汽车的再处理技术涉及 到汽车的拆解、提炼等，无论是操作人员技术水平还是操作设备能力都较高，通 常再处理活动的实施者为原制造商，因此满足废旧汽车处理的规模效益，需要集 l l 第2 章废旧汽车回收网络的构建 中的回收中心，而且逆向物流网络的构建通常依赖于现有的正向网络，需要充分 考虑到正逆向网络的集成。 ( 3 ) 回收网络系统目标的复杂多样性 即回收网络结构的设计除了要满足成本和供应的要求外，还需要考虑其他各 种因素。在本文的研究中，则是将环境保护因素与成本要素并列为回收网络构建 的两大最主要的目标，以此来建立多目标决策模型。 2 2 废旧汽车回收网络的