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逆向物流网络中的设施选址研究 摘要 在逆向物流网络中，各种物流设施的选址定位是一个非常重要的问题。合理的设施选址 能够节约成本，降低费用，提高回收效率和顾客满意度，甚至对于整个逆向物流系统的运作 都具有重要的意义。 本论文在综述了逆向物流网络设施选址研究现状的基础上，针对几种典型的逆向物流网 络的特点，分别建立了选址模型，探讨了求解的算法。全文主要内容如下： ( 1 ) 综述了有关逆向物流网络中设施选址问题的研究现状，阐明了逆向物流网络设施 选址的意义及内容，简单分析了逆向物流网络的功能与结构，为下文的进一步研究奠定了基 础。 ( 2 ) 阐明了集中式回收中心在逆向物流网络中的作用和功能，定性研究了其选址问题， 通过对回收中心选址影响因素的分析，构建了回收中心选址评价的指标体系；在此基础上， 运用多层次灰色评价方法建立了回收中心选址多层次灰色评价模型。最后通过实例分析表明 该模型能够很好地处理回收中心选址问题。 ( 3 ) 分析了可再生逆向物流网络的特点，在考虑材料回收中心规模经济性的基础上， 建立了一个可再生逆向物流网络设施选址的非线性规划模型，然后结合运输问题表上作业 法，用鲍莫尔沃尔夫法得到了问题的近优解 ( 4 ) 分析了可再利用逆向物流网络的特点，基于。成本一服务型”物流战略和经典 p - m e d i a n 问题建立了一个有距离约束的、各物流设施无能力限制的0 - 1 整数规划模型。结合 模型的特点，提出了一种求解该模型的免疫算法，实例分析表明，该算法能够有效地克服标 准遗传算法容易陷入局部最优解的弱点，提高了搜索的成功率。 ( 5 ) 分析了再制造逆向物流网络的特点，在考虑回收再制造产品的二次分销基础上， 建立了一个各物流设施有能力限制的混合整数非线性规划模型。并用软件l i n 9 0 8 0 求得了问 题的最优解 关键词：逆向物流；设施选址；灰色层次分析法；免疫算法；鲍莫尔沃尔夫法；混合整数 规划 s t u d y o nf a c i l i t y l o c a t i o no fr e v e r s e l o g i s t i cn e t w o r k a b s t r a c t f a c i l i t y l o c a t i o ni sa l li m p o t a n ti s s u ei nt h er e v e r s e1 0 # s t i e sn e t w o r k r e a s o n a b l e f a c i l i t y q o c a t i o nc 姐s a v et h ec o s t , b r i n gd o w nt h ee x p e n s e s , r a i s er e c o v e r ye 伍c i e n c y a n di m p r o v ed e g r e eo fc u s t o m e rs a t i s f a c t i o n , a n de v e ni ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c ei nt h e w h o l ei _ e v c s el o g i s t i c ss y s t e mo p e r a t i o n b a s e d0 1 1s u m m a r i z i n gt h er e a s e a r c h i n ga c t u a l i t i e so ff a c i l i t y 1 0 c a t i o np o b l e mi n t h er e v e r s el o g i s t i c sn e t w o r k , t h ea u t h o ra i m sa tt h ec h a r a c t e r i s t i co fs e v e r a lk i n d so f t y v i c 面l e v f f l s el o # s t i c sn e t w o r ks m 】c t u r e , b u l i d st h ef a c i l i t y - l o c a t i o nm a t h e m a t i c a l m o d e l sr e s p e c t i v e l ya n dr e a s e a r c h e st h ea l g o r i t h m sf o rs o l v i n gt h em o d e l s 砸地m a i n c o n t e n t so f t h i st h e s i sa 嘏私f o l l o w s ： ( 1 ) f i r s t l y , t h ew a s e a r c h i n ga c t u a l i t i e so ff a c i l i t y - l o c a t i o ni nt h er e v e f 辩l o g i s t i c s n e t w o r k 黜r e v i e w e d s e c o n d l y , t h em e a n i n ga n dt h ec o n t e n t so ff a c i l i t y 1 0 c a t i o ni n t h el e v f f p 3 el o g i s t i c sn e t w o r ka 托i l l u n s t r a ：t e d t h i r d l y , t h ef u n c t i o na n dt h es t m c m 北o f l * c v e l - s el o g i s t i c sn e t w o r ka r ea n a l y z e d t h i sp r o v i d e sab a s eo nf u r t h e rr e s e a r c h ( 2 ) 1 kf u l t o no f t h e c e n t r a l i z e dr e m m e dc e n t e r s ( c r c s ) i si l l m 位| t e da n dt h e c r c sl o c a t i o ni sr e s e a m h e dq u a l i t a t i v e l y t h ei n d e xs y s t e mo fl o c a t i o na s s e s s m e n tf o r c r c si sc o n t a c t e db va n a l y z i n gi n f l u e n c i n gf a c t o r so fc r c sl o c a t i o n o nt h eb a s eo f i t ah i - - b yg r e yc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tm o d e lo fc r c sl o c a t i o ni se s t a b l i s h e d b yu s i n gh i e r a c h yg r e yc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tm e t h o d a ne x a m p l ed e m o n s t r a t e s t h a tt h em o d e l 啪s o l v et h ep r o b l e mo f c r c sl o c a t i o ne f f e c t i v e l y ( 3 ) 1 1 屺c h a r a c t e r i s t i co ft h er e c y c l i n gl - e v 蹦3 e1 0 9 i s t i c sn e t w o r ki sa n a l y z e da n d t h ee c o n o m i c so f s c a l ei sc o n s i d e r e d , b a s e do nw h i c han o n - l i n e a rp r o g r a m m i n gm o d e l i sb u i l t c o m b i n e dw i t hc a l c u l a t i n gm e t h o do nt a b l eo ft r a n s p o r t a t i o np r o b l e m b a u m o l - w o l f em e t h o di su s e dt os o l v et h em o d e la n df i n dt h en e a r l yo d 丘i n a l s o l u t i o n ( 4 ) 1 1 壕c h a r a c t e r i s t i co f t h er e u s i n gr e v e r s el o g i s t i c sn e t w o r ki sa n a l y z e da n da b i n a r yi n t e g e rp r o g r a m m i n gm o d e li sb r o u g h tf o r w a r dc o n s i d e r i n gb o t hs e r v i a n d c o s t 1 1 地m o d e li sb a s e do nt h ec l a s s i c a lp - m e d i a np r o b l e mw i t l ld i s t r l l c cr e s t r i c t e d a n da s s u m e dt h a tt h ec a p a c i t yo f 棚k i n d so fl o g i s t i c sf a c i l i t ya r cu n l i m i t e d a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h em o d e l ，a l li n l m u n ca l g o r i t h mi ss u g g e s t e dt o s o l v et h ep r o b l e m t h ee x p e r i m e n t sd e m o n s t r a t et h a tt h em e t h o dc a no v e r c o m et h e w e a k n e s so fs t a n d a r dg e n e t i ca l g o r i t h mw h i c ho n t e nd r o p si n t ot h el o c a lo p t i m u m s o l u t i o na n df i n dt h eg l o b a lo p t i m a ls o l u t i o no rt h en e a r l y2 l o b a lo p t i n l a ls o l u t i o n e f f e c t i v e l y ( 5 11 1 c h a r a c t e r i s t i co ft h er e m a n u f a c t u r i n gr e v c l s el o g i s t i c sn e t w o r ki s a n a l y z e da n dt h er e - d i s t r i b u t i o no ft h er e t u m e dp r o d u c t si sc o n s e d e r c d ，b a s e do n w h i c ham i x e di n t e r g e rn o n - l i n c a rp r o g r a m m i n gm o d e li sb u i l t a l lk i n d so fl o g i s t i c s f a c i l i t yi nt h i sm o d e la r ec a p a c i t a t e d s o f t w a r el i n 9 0 8 0i su s e dt of i n dt h eo p t i m a l l l s o l u t i o n k e y w o r d s ：r c v e r s el o g i s t i c ；f a c i l i t yl o c a t i o n ；g r e ya n a l y t i ch i e r a c h yp r o c e s s ；i m m u n e a l g o r i t h m ；b a u m o l - w o l f em e t h o d ；m i x e di n t e g e rp r o g r a m m i n g i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文 被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：荭! l ：碴导师签名：研究生签名：臼! l ：连导师签名： 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 逆向物流网络 第一章绪论 随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，消费者对产品多样化和个性化的要求越来 越高，由此导致产品生命周期日渐缩短，更新换代速度加快，被人们淘汰和废弃的物品也越 来越多。与此同时，随着公众环保意识的日益增强，许多国家加大了环保的立法力度。开始 要求生产企业对产品生命周期全过程负责，尤其是废旧产品的回收处理。从物流的角度来看， 废旧产品的回收和重新利用，形成了一种从消费者到生产商的附加物资流，这就是逆向物流 ( r e v e r s el o g i s t i c s ) 1 1 1 逆向物流的系统功制1 l 不同的逆向物流系统涉及的具体活动可能不一样，但一般包括以下五项功能： ( 1 ) 收集：通过有偿或无偿的方式，将分散在各地的废旧物品收集起来，运往处理的 地点。该步骤可能包括收购、运输和仓储等环节由于从分散的消费者处收集废旧物品涉及 大量的小批量运输，因而导致收集费用很高，在逆向物流总成本中占据相当大的比重。此外， 该过程的运输也是逆向物流中引起环境污染的关键因素之一因此，废旧物品收集过程应该 尽量采用合并运输策略，如利用正向物流中的回程运输，以减少不必要的运输 ( 2 ) 检测和分类：对回收产品的质量进行检测，以确定合适的处理方案，并据此进行 分类该步骤可能包括拆卸、破碎、检测、分类和仓储等环节。早期检测和分类可以尽早识 别没有回收价值的废品，节省对无用废弃物的运输成本，但检测和分类需要昂贵的设备，只 能在有限的地方设置，因而必须在两者之间进行权衡。 ( 3 ) 再处理：对回收产品或其零部件进行处理，以重新获取价值。该步骤可能包括清 洗、零部件替换和重新组装等环节其中，再处理方式主要有再使用( r e u s e ) 、再制造 ( 髓n k 删和再循环( r e c y c l i n g ) ，再使用针对只需清洗或少量维修工作即可直接再使 用的包装、产品或零部件，如玻璃瓶、塑料瓶、罐、箱、托盘等包装容器，复印机和打印机 的墨盒、一次性相机、二手家具、服装和书等；再制造是指保留废旧零部件的结构和功能特 性，通过必要的拆卸、检修和替换，使其恢复得同新的一样，如飞机和汽车的发动机、计算 机、复印机和打印机部件等；再循环是指循环利用废旧物品中的原材料，如废旧金属、纸、 玻璃、塑料等。专业的再处理设备需要高昂的投资。它们在很大程度上决定着整个逆向物流 系统的经济可行性，因此一般要求回收品数量较大且集中处理，以形成规模效应。 ( 4 ) 废弃处置：对那些出于经济或技术上的原因无法再利用的废旧产品或零部件进行 销毁。该步骤可能包括运输、填埋或焚毁等环节 ( 5 ) 再分销：将处理后的再生产品运往市场进行销售。该步骤可能包括销售、运输和 仓储等环节。该过程与正向分销物流类似，需要在运输的合并和快速反应之间进行权衡。 1 1 2 逆向物流网络的类型与结构瑚 废旧物品的回收处理需要适当的基础设施，也就是要有一个逆向物流网络。对于少数逆 向物流流量较小或逆向处理过程较为简单的企业，可以利用已有的正向物流网络，使逆向物 东南大学硕士学位论文第一章绪论 流沿着正向物流网络反向流动；但对于多数逆向物流流量较大或逆向处理过程较为复杂的企 业而言，有必要设计专门的逆向物流网络，采用专业化的设施、人员和技术，以提高逆向物 流运作的效率和效益。下面根据不同的分类方法对逆向物流网络进行划分： 1 根据废旧物品种类及其回收处理方式的不同，主要分为可再利用逆向物流网络、再 制造逆向物流网络、可再生逆向物流网络和商业退回逆向物流网络等。 ( 1 ) 可再利用逆向物流网络 可再利用物品中最常见的是各类包装，包括玻璃和塑料瓶、柳条箱、纸箱、货盘等，广 泛应用于啤酒或软饮料、食品、化工、集装箱运输、鲜花拍卖等行业其中，玻璃瓶等商业 包装的回收再用物流网络类似于再制造逆向物流网络，不同的是前者只需简单的清洗和检 测，而后者需要复杂的修复或再加工。对于集装箱等工业包装，闲置时一般存放在物流服务 提供商的集装箱堆场，一旦有用箱请求，则被送往发货方；用过的空集装箱从收货方收回( 未 考虑从发货方到收货方的外部运输过程) ，并进行简单的清洗和维修 由于回收的物品不要经过复杂的设备处理就可直接再用，其网络的功能主要是收集，运 输和储存回收的物品，故此问题比较简单，研究的关键是根据包装的期望供应量和回收量确 定设施地点和运输计划 ( 2 ) 再制造( 含再修理) 逆向物流网络 典型的可再制造物品包括飞机和汽车的备用部件、机电设备、复印机和计算机部件等价 值较高的产品，其主要驱动因素是对上述物品进行增值修复以获取经济效益。再制造需要产 品生产的有关知识，因而通常由原始设备制造商( o e m ) 来完成。由于新产品加工和旧产品修 复之间的密切关系，并且新产品和修复产品的销售市场可能重合，因而可以将再制造物流网 和传统生产分销物流网进行集成，综合考虑两者的设施共用和运输合并。目前，再制造逆向 物流网络大多是在已有正向物流网络基础上进行扩展，形成多级闭环物流网络。 ( 3 ) 可再生逆向物流网络 物料再生由来已久，其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，如废旧金属、纸、玻璃、塑料等。收集的废旧物品价值一般较低，但需要先进的处理技 术和专用设备，投资成本很高，因而要求回收处理设施比较集中。进行大批量处理，以形成 规模经济效应。可再生逆向物流过程涉及的活动不多，网络结构较简单。 ( 4 ) 商业退回逆向物流网络 商业退回主要源于商业回收或客户投诉退货，如错发或有缺陷的商品、零售商的积压存 货等。为了减少成本、降低库存和增加灵活性，可以在较大区域范围内设置一个分销中心， 集中处理来自不同地区的退回商品对退回的商品有多种处理方法可以选择；质量好的商品 可以送回原商品库，进行再次销售；质量不好的商品，可以作为处理品销售；如果退回商品 无法直接销售，或通过修复、改制可以显著增加商品售价，那么在出售前可以先完成上述操 作，然后作为修复品或再制品进行销售；如果上述选择都无法进行，则对贵重的或可循环的 材料进行回收，再以最低的成本对其进行废弃处置。 2 根据逆向物流的网络结构的形式来划分，可以分为开环和闭环两种闭。 ( 1 ) 开环型结构主要指回收的物品不回到初始的生产商而用于其他企业( 第三方生产商) 的情况此时，由于逆向物流渠道与正向物流渠道不同，整合这两种渠道的可能性很小，故 一般构建一个独立的回收系统。可再生逆向物流系统通常为开环型网络。 ( 2 ) 闭环型结构主要指回收的产品或包装材料回到初始的生产商的情况此时，利用 传统物流渠道中的现有企业成员，在原有网络上或通过专业物流服务商来构建逆向物流系 统。再制造或可再利用等系统常常构成闭环型网络。 3 根据与正向物流网络的关系来划分，逆向物流网络可分为以下三种类型 3 1 ( 1 ) 全部使用原正向配送网络的设施 充分利用原有的正向物流设施来实现逆向物流功能。逆向物流的设施、运输线路相对正 向物流系统基本没有变化但必要时对正向设施进行扩建和整修，来减小正向与逆向物流之 2 东南大学硕士学位论文第一章绪论 间的相互影响。 该种逆向物流系统的优点是几乎完全依附于正向物流，比较容易进行统一管理，新的投 资很少。但缺点是正向物流与逆向物流之间的相互影响，导致运营价格很高。因此该种逆向 物流系统比较适合回收物品较少。处理过程较简单的情况。 ( 2 ) 建立独立的逆向物流网络 不再使用原有的正向配送网络来实现回收功能，而是建立专业化的逆向物流网络。在这 种逆向物流系统里，专门设立逆向物流回收中心以处理回收物品，进行收集、分类和配送等。 该种结构的优点是：在与传统的正向配送网络分离后，系统专业化程度得到加强，系统 反应时间缩短，运营成本降低，提高了逆向物流的效率和效益。但缺点是往往需要大量的固 定成本来构建网络。 ( 3 ) 建立混合型的逆向物流网络 该系统结构介于上述两种结构之间，即先扩建部分正向设施。使其在不过多影响正向配 送的基础上具有逆向处理功能，另外再建立一些专门的回收设施，将它们整合为一个混合的 逆向物流网络。 1 2 逆向物流网络中的设施选址问题 1 2 1 逆向物流网络中设施选址问题的研究意义及内容 随着逆向物流的迅速发展，战略地位的不断提高，企业必然会投入更多的精力、财力对 逆向物流的各项活动进行优化。其中，逆向物流网络中各种物流设施的选址定位是一个非常 重要的问题。合理的设施选址能够节约成本，降低费用，提高回收效率和顾客满意度。甚至 对于整个逆向物流系统的运作都有重要的意义 在正向配送网络中，由于网络结构简单且比较固定，选址时只需要确定配送中心的位置 和容量。而在逆向回收网络中，尽管多数物品都经过检测、分级、修复等类似的工序，但由 于回收物品不同。回收方式也不同，导致网络结构仍存在一定的差异。所以，在逆向物流网 络的设施选址时，决策者首先要针对回收品的特点，设计好逆向物流的网络结构。再进行具 体的选址定位田具体考虑以下几个方面： ( 1 ) 该逆向物流系统由哪些企业成员构成7 - - j - 能有正向物流榘道成员( 如制造商、销售 商、物流服务商等) 也可能有其它服务商( 如二手市场经销商，回收物品处理商等) ( 2 ) 该逆向物流系统必须具备哪些功能( 收集、测试、分类、运输、拆卸、修复或处 理等) ? ( 3 ) 正向物流渠道与逆向物流渠道的关系是什么? 是完全利用正向配送网络进行回收 还是建立独立的逆向物流网络，或是采取二者混合的办法? ( 4 ) 在确定了大体的网络结构图后，再详细研究各类设施的数量、位置以及废旧物品 在设施间的运输方式。 1 2 2 逆向物流网络设施选址的特点1 2 1 1 4 l 目前，许多学者采用对传统的设施选址模型进行修改或拓展来研究逆向物流网络中的设 施选址问题，基本上采用混合整数线性规划( m i l p ) 模型对该问题进行建模和求解。一般 来说目标函数是从运行周期的角度要求各类费用( 包括设施投资费用、运输费用、仓储费用、 废旧品处理费用等) 之和最小。约束条件则一般包括物流运输的平衡约束、生产处理能力约 束、库存容量限制约束、设备数量约束以及决策变量的非负约束或非负整数约束，在这些方 3 东南大学硕士学位论文第一章绪论 面这与传统的设施选址问题是基本一致的。 然而，尽管现有的逆向物流网络设施选址模型与传统的设施选址模型很类似，但以下 几个重要特点是传统模型所没有考虑到的。 ( 1 ) 网络的拓扑结构 正向物流模型一般用来处理分叉网，即众多的消费地由少数的配送中心来供应，其选址 具有“少对多”的特性；而在逆向物流网络中，既有分叉又有聚集。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，是典型的聚集网。 另外，就逆向物流本身来说，不同产品的逆向物流网络拓扑结构也不同。零部件和原材 料的再生利用一般具有开环型结构，即逆向物流的终点并不返回到原来的制造商或供应商。 而是被其他厂商重新利用。需要修理或翻新的逆向物流终点则通常指向其原先的起点来源， 具有闭环结构。而且。逆向物流网络的拓扑结构也和其产品的回收价值高度相关：具有较高 回收价值的产品可能值得付出较高的运输费用以运送到为数不多的再处理中心进行加工，这 就具有较集中的网络结构。与此相反，回收利用价值不高的产品需要数量较多的再处理中心 在当地进行简单处理以节省运费，这就具有较分散的网络结构 ( 2 ) 高度的不确定性 逆向物流系统中具有诸多不确定因素。首先，逆向物流的来源是分散的，其起点具有不 确定性其次，逆向物流的终点可能是销售商、生产商、甚至是其他产品的生产商，也具有 不确定性最后，整个逆向物流系统中的回收数量、再生产品需求量以及各种时间因素也都 很难预测逆向物流特有的不确定性和正向物流适时( r i g h tt n n e ) 、适地侧2 蛳p l a c e ) 、适质 ( r i g h t q u a u t y ) 、适量( r i g h t q u a n t i t y ) ，适价( r i g h t p t a c e ) 的。5 r ”，形成了鲜明的对比 ( 3 ) 正向物流与逆向物流的关系 逆向物流可以有三种流通渠道，即沿着传统的正向物流网络逆f 甸流动；建立独立的逆向 物流网络结构；建立正向、逆向相整合的混合网络。我们在处理正向物流和逆向物流的空问 关系时，要统筹兼顾，既要考虑到成本费用因素，也要考虑到其他因素，如回收效率、顾客 满意度等方面 1 3 逆向物流网络中设施选址问题的研究现状 本节按照废旧品种类及回收处理方式的不同，对现有文献进行综述 ( 1 ) 可再利用逆向物流网络 k r o o n 和v r i j e n s 于1 9 9 5 年设计了一个可再用运输包装容器( 袋) 物流系统，他们根据系 统参与成员( 代理中心，负责空包装容器( 袋) 收集、存贮、交付的物流服务商、货物发送 人、货物接受人、货物运输商) 所承担服务角色的不同，重点研究空包装容器( 袋) 的运输、 维护、储藏工序，并从历史运输数据中估计出系统中包装容器的期望数量以及需求服从的几 何分布，建立了一个能确定空包装容器( 袋) 仓库数量和设置地点的选址定位m i l p 模型， 该模型与经典的无容量限制的仓库选址定位模型非常相似1 5 d e l c a s t i l l o 和c o c h r a 于1 9 9 6 年建立了一个可再用灌装容器的运输分销网络模型，他们 分析了空容器返回原先企业当作新资源后对企业的生产计划，运输计划的影响，并将模型应 用到一个软饮料企业中”。 ( 2 ) 可再生逆向物流网络 m i n 于1 9 8 9 年设计了一个多目标的整数规划模型，用于确定回收产品是采用直接运送 还是采用联合运送，以及最佳的运输方式。尽管他权衡考虑了与逆向物流相关的运输时闻和 运输成本，但模型使用o f - t h e - s h e f f 商业软件求解，只适合于小规模问题研 c a r u s o 等于1 9 9 3 年描述了一个固体废弃物的管理系统，包括废弃物的收集、运输、焚 化、堆肥、再生和处理等过程，并提出了一个多目标的选址模型，用于确定废弃物处理工厂 4 东南大学硕士学位论文 第一章绪论 的数量和位置、废弃物处理的数量，以及每个处理厂的服务区域。文中将该模型应用于意大 利l o m b a r d y 地区的废弃物管理中，并构造了启发式的算法进行求解p j 。 s p e n g l e r 等于1 9 9 7 年从环境和经济的角度研究了德国钢渣等废料的再生过程中处理能 力、成员合作的可行性以及再生设备的选址定位问题由于再生处理设备的处理能力、安装 地点等涉及到不同的费用，故该模型对传统的m i l p 模型作了修改，添加了设备最大处理能 力有限及运输成本为分段线性函数等假设条件，得到了一个多级选址定位模型例 a m m o n s 等人于1 9 9 7 年在研究美国的地毯回收系统后，提出了一个多级的容量限制设 备选址模型。目前，全美仅有一个回收中心在田纳西州的c h a t t a n o o g a ，所有回收的产品都 通过卡车或火车运往该中心。有两种选择可供考虑：一是简单地掩埋回收产品：二是在美国 西部的建立第二个处理点，因为那里的收集点相对比较集中，然后将从旧地毯中产生的可循 环原料运往指定的不同终端用户文中提出的数学规划模型以整个网络的收益最大化为目 标，收益等于最终产品的价值减去处理和运输成本；同时模型考虑了物流的平衡、容量和上 下界；决策变量包括收集、处理点的地址，每条路径上的流量i l q 。r e a l 等于1 9 9 9 年对这一 模型进行了参数分析，得出了所收集地毯数量是网络布局的关键因素的结论l i “。 b a r r o s 等于1 9 9 8 年研究了荷兰的一个从建筑废弃物中回收沙子的逆向物流网络根据 对建筑废弃物的分类以及污染程度的检测，可将沙子分成三类：净沙、半净沙和脏沙。净沙 可以无任何限制地直接使用，半净沙需要选择性地使用，脏沙则必须先净化后才能使用，脏 沙的净化需要昂贵的清洗设施。基于以上考虑，沙子的回收网络由4 个部分组成，即需要从 建筑废弃物中回收沙子的企业，确定污染水平和存储净沙、半净沙的地区仓库，净化、存储 脏沙的清洗设施和使用沙子的基建项目。文中沙源是已知的，供应量根据历史数据估计，并 假设出需求量，需要确定的是地区仓库和清洗设施的最佳数量、容量和地址。针对该问题， b a r r o s 等提出了一个多级的容量限制选址模型，并通过拉格朗日松弛法和启发式的方法迭代 求出了问题的近似最优解的上下界1 l i s t c s 和d e k k e r 以不确定性的观点重新研究了此问 题，提出了一个多阶段随机规划模型。并利用g a m s 建模、c p l e x 6 5 进行求解i l 习。 j a y m - a n m m 等于2 0 0 1 年在p i r k u l 0 9 9 6 ) 模型的基础上，构造了一个回收有毒产品的数学 模型。j a y a r a m a n 的模型将初始收集点的个数拓展到多个，但可以建立的初始收集点和翻新 点的个数有严格的限制，这无疑增加了问题的复杂性为求解这个混合整数线性规划模型， j a y a r a m a n 提出了一种启发式的算法，并借助m v l p l 和c p l e x 软件实现了该算法，找到一 种有效的从初始收集点回收缺陷产品到特定收集点的策略l i q 。 h u t m l g - l a i 等人在2 0 0 2 年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( h w r l s ) 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 a n - t z i 工业加工园区，并利用l i n d 0 6 0 求出了最优方案” m i nh o k e y 等于2 0 0 3 年研究了由初始收集点、回收中心构成的一个双层逆向物流系统。 回收系统中，产品首先从客户手中回收到初始收集点，然后将汇总的产品从初始收集点运往 回收中心处理，其中初始回收点有服务能力的限翻，回收中心也有容量的限制。为确定初始 点、回收中心的最佳位置和数量，他们提出了一个单目标、非线性的i v i _ i n l p 模型，并构造 了求解的遗传算法最后，他们将该模型应用于具有5 个各选回收中心地址，1 0 个备选初 始点地址和1 5 个顾客的算例，并对初始收集点的单位库存成本、地址和存储时间，以及遗 传算法中的参数进行了灵敏度分析“o j 。 ( 3 ) 再制造( 含再修理) 逆向物流网络 b e r g e r 和d e b a i l l l e 于1 9 9 7 年研究了一个将已有的生产分销网络扩展成一个具有拆卸、 检测处理中心的网络结构。他们假设已有的生产分销网络包括工厂、配送中心、顾客三个 部分。在扩展后的网络中，从顾客手中回收的废旧产品在处理中心经过拆卸，检测分成三类： 可直接运送到配送中心再销售的产品、含有可再用于工厂生产过程之零部件的产品和其它无 用废弃物。由于已有网络的设施数量及其位置均已确定，所以此时问题的关键在于确定拆卸、 东南大学硕士学位论文第一章绪论 检测处理中心的处理能力及其选址定位。为此，他们建立了一个m i l p 模型来确定最优的设 备安装地点和处理能力i i “。 t h i e r r y ( 1 9 9 7 ) 提出了一种集生产配送和回收恢复为一体的线性规划模型，由制造商 生产新产品的同时负责回收、恢复、再制造和再配送，构成一个闭环的网络结构。他们通过 建立一个m i l p 模型来确定回收设施的位置等现。 k r i k k e h r ，v a i l h a r t e n a ，s c h u u r p c 发展了t h i e r r y 的模型，于1 9 9 9 年针对耐用消费 品( 如复印机等) 提出了一个构建多级回收系统网络的m i l p 模型。他们重点研究了荷兰某一 复印机制造商对某一型号复印机建立一套再制造运作( 分解、修理更换和再组装) 的情况。在 再制造过程中，对拆卸分解下来的零件进行检测，剔除已坏或无用的后便得到可再利用零件， 假设其数量达到某一固定水平，从运作成本最小的角度在设定的方案中选择出最优的设置地 点【1 9 1 。 j a y a r a m a 等于1 9 9 9 年研究分析了美国电子设备再制造公司的物流两络结构，根据对旧 产品( 或核心部件) 的收集、再制造和再制造产品的分销等处理流程，考虑投资、运输、处理、 存贮等成本因素，并在假设消费者对再制造产品的需求与其对旧产品的处理无关等条件下 建立了一个确定仓储容量和位置的m i l p 模型，以确定网络结构中最优的机构设置数量和设 置地点1 2 0 1 s h i hl i - h s i n g 于2 0 0 1 年提出了一个优化设计回收计算机和家电的逆向物流网络的 m i l p 模型。逆向物流系统中包括收集点，存储点、分解，回收工厂和处理收回材料的最终 市场。模型的目标是最小化总成本，即运输成本、运作成本、新设备的固定成本，最终的处 理成本和掩埋成本之和，再减去销售回收材料的收益。最后作者讨论了模型在台湾北部地区 的应用 k o h 3 a m - j e u n g 等于2 0 0 3 年为研究逆向物流网络中维修设施和仓库的数量、地址和容量 闯题，提出了一个单目标的m i l p 模型。维修设施和仓库可以作为收集点、汇总点或转运点， 同时仓库也可以建立维修设施。为求解该问题，他们首先将该问题转化为两个平衡的运输问 题正向配送和逆向回收两个运输问题，然后编制了c h 的遗传算法程序求解阎 米宁予2 0 0 3 年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 再制造逆向物流网络的设计问题。模型l ：在原有的物流网络基础上进行扩建来构建回收网 络模型( 策略性) 模型2 ：整合构建回收网络模型( 战略性) ，用发展的眼光来看待物流网络 规划问题，通盘考虑。将正向物流和逆向物流联合起来。同时进行优化设计；模型3 ：逆向 物流的非线性规划网络模型( 业务操作性) ，突出在拆解中心的营运费用对整个网络规划的影 响，考虑回收的规模经济效益，即逆向物流费用与拆解中心处的回收产品流通量呈非线性关 系。来构建收回网络针对上述三个模型，结合算例，作者使用了b e n d e r s 分解算法，利用 软件l i n d o ( 模型l 、2 ) 和l i n g o ( 模型3 扮别进行了优化求解硎。 h o k e ym i n a 等于2 0 0 3 年提出了一个优化设计回收计算机的逆向物流网络的多层 m i n l p 模型( 逆向物流系统中包括消费者、区域收集点、集中式回收中心和回收工厂) ， 最后通过遗传算法进行了求解。与其他回收模型不同的是，该模型在目标函数中考虑到库存 和运输的规模经济性，其费用是回收周期、回收量的非线性函数，而运输单价是运输批量、 运输距离的分段函数，同时在约束条件中通过限定配送和回收的距离来提高顾客满意度和回 收效率，但他们在模型中并没有考虑到与正向物流的整合1 2 4 j 马祖军等于2 0 0 4 年在阐述了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 m i l p 模型，目的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。模型中考虑了检测中心、再处理工厂和分销中心3 个层次的回收处理设燕，以及再剖造 和废弃处置两种回收处理方式，用l i n d o 软件进行了求解【2 5 l 。 n a g u r m u y 和t o k a s a k i 于2 0 0 5 年在市场价格平衡模型基础上，用变分不等式构建了关 于电子产品的多层次逆向物流网络模型。此模型指出电子产品逆向物流供应链管理中的不同 6 东南大学硕士学位论文第一章绪论 决策者包括逆向物流的供应方、回收方、运输方和需求方在市场价格的指导下都存在各自的 最优策略，并在一定的单调性和连续性前提下，各决策方的最优策略存在一个平衡状态口“。 o v i d i u l i s t e 等于2 0 0 5 年在考虑了市场需求的不确定以及回收产品的数量、质量不确定 的情况下建立了一个通用的再制造产品回收网络的随机模型。该网络既包含了配送，又包 含了回收t 构成了一个闭环型结构，最后用拉格朗日松弛法进行了求解。但其正向配送过程 是从制造厂直接到各个需求地，没有考虑使用配送中心1 同年，m a r i ai s a b e lg o m e ss a l e m a 等在上述模型的基础上，将单产品发展为多产品，并且加入了正向配送设施。但其模型只考 虑到库存、回收、运输等费用是相应数量的线性函数，并没有考虑到规模经济性的因素，也 没有考虑到如顾客满意度、回收效率的因素删。 k r i sl i e c k e n s 等于2 0 0 5 年提出了一个与以上都完全不同的模型，该模型引入排队论的 有关理论来反映逆向回收网络中一些动态的因素( 提前期，仓储位置等等) 以及其他随机性 因素。文中用具有g g 1 特征的经典排队论模型来描述废弃物品从多个收集点运往少量回收 处理中心盼这一动态过程，分别就开环和闭环两种网络结构展开讨论。由于目标函数变为非 线性函数。复杂性大大增加，文章只利用免疫算法求解单产品，单层次的再制造产品回收网 络的设旅选址闯题 1 4 本文工作 目前，尽管对逆向物流网络设施选址问题的研究取得了一些成果，但仍存在不足之处： ( 1 ) 多数文献研究了开环型结构的逆向物流网络，而没有将其与正向配送网络有机整 合在起，共同进行设计，构成闭环型结构。 ( 2 ) 从正向物流与逆向物流的关系来看，大部分文献研究了与配送设施完全分离的回 收设施的选址问题。然而，从我国的现状来看，为避免大量固定成本的投入，一般在二者不 过多冲突的情况下，通过扩建和整修正向配送设施使其具备逆向回收的功能。以及在必要时 建立少量回收中心的方式来构建逆向物流网络所以。当企业的正向配送网络还未构建时。 若回收处理过程较简单或回收量较少，可将正向物流设施与逆向物流设施合二为一。同时设 计。 ( 3 ) 多数文献建立了m i l l ) 模型，将运输费用以及回收中心的处理费用考虑成为运输 量、处理量的线性函数。但事实上，由于规模效应，它们之间往往呈非线性关系。 ( 4 ) 逆向物流网络设旖选址涉及的因素很多，其中有不少定性因素。但绝大多数文献 都是以逆向物流系统建立和运作成本的最小化为目标来建立定量模型，很少有人用各种综合 评价方法对回收设施的选址进行全面的定性评价而在定量模型的构建中，也很少有人从其 他方面，比如服务水平，回收效率等方面去考虑 ( 5 ) 从求解模型的算法上看，多数文献中使用了启发式的算法，个别文献使用了传统 的l p 松弛法、分支定界法、拉氏分解法，o u t - o f - k i l l e r 算法、i m l p o s e 算法。当然也有多种 算法的混合使用，这说明了对于这类逆向物流网络设计问题缺乏快速有效的算法。 ( 6 ) 从求解的工具来看，多数文献中选择了商业规划软件a m p l ，a m m i s ，c p l e x ， g a m s ，l i n d o ，l i n g o 等来实现各自提出的算法，也有少数是自行编写c c 什程序来实现 一般而言，商业软件往往通用性比较强，但由于软件在设计的过程中存在一定的局限性，可 能对于某些特殊的问题并不适合， 本文在充分认识到逆向物流设施选址重要性的基础上，结合我国国情和当前的研究现 状，针对几种常见的逆向物流网络结构，着重解决以下几个问题： ( 1 ) 定性选址 首先陈述了集中式回收中心在整个逆向物流网络中的核心地位，然后详细地分析其涉及 的各种定性因素，进而建立了回收中心选址评价的指标体系，最后提出