（管理科学与工程专业论文）绿色供应链网络设计模型及其算法的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引 用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：赖菇凡 日期：哆年岁月岁日 论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定 机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢 利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室 被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：牡茈凡 日期：砷年岁月广日 导师签名：善彩 日期：弘哆年y 月箩日 绿色供应链网络设计模型及其算法的研究 专业：管理科学与工程 学生：赖晓凡 导师：王帆教授 摘要 随着人类社会的不断发展，环境污染也日益严重，环境问题已成为了企业决 策所考虑的重要因素之一。现代的供应链已逐步重视环保因素，提倡“绿色供应 链”。绿色供应链管理研究得到了学术界广泛的关注，并对企业长期发展有着极 其重要的意义。绿色供应链中的网络设计问题足绿色供应链管理中的一类重要的 战略层问题，是综合考虑了环境保护的供应链网络设计。研究绿色供应链网络设 计问题既能为类似的绿色供应链管理的问题提供定的参考价值，也能为企业的 长期规划提供实际的解决方案，具有较强的理论和实践意义。 目前对绿色供应链网络设计问题的研究集中在逆向网络设计，在这类问题 中，决策者需要建立一定的回收设施并采用一定的回收策略来实现环境保护，这 类问题通常没有全而考虑在整个供应链流程中的环境“预防”，同时，也仪仪偏 重于考虑战术层面。针对这一情况，本文所提出的绿色供应链网络设计问题，强 调在污染产生之前就予以消减，即在产品、服务在其供应链过程中减少污染物的 产生和对环境的不利影响，在战略层面上从一个全新的角度对环境保护进行考 虑，建立模型并给出了相应的求解方法及模型的相关分析。 本文首先综述了绿色供应链管理的有关研究来作为本文研究的基础；接着回 顾了现有绿色供应链网络设计的相关研究以及供应链中多目标规划应用的相关 研究，并根据前人研究的局限性以及企业的新应用需求提出了绿色供应链网络设 计问题。本文所研究绿色供应链网络设计问题主要考虑规划阶段环境保护投资的 决策，通过在设施i - _ 弓i 入环境保护等级因素，建立了一个基于设施选址问题的多 目标非线性优化模型，以平衡供应链总成本与环境污染排放量。在引入若干变量 后非线性模型转化成为了多目标混合整数规划模型，接着运用标准化的法向约束 法( n n c ) 对模型进行求解，通过随机生成的数据进行数据实验。实验结果表明 模型可以作为企业绿色供应链策略规划中有效的工具。最后，对模型的参数进行 了灵敏度分析并提出了有利于企业决策的管理提示。 本文的研究成果为绿色供应链管理方面提供了新的思路，同时，也可作为企 业绿色供应链网络设计的一个有效的工具，为企业的长期策略规划提供决策支 持。 关键词：绿色供应链管理；供应链网络设i l ；多目标规划 r e s e a r c ho nm o d e la n d a l g o r i t h mo fg r e e n s u p p l yc h a i nn e t w o r kd e s i g n m a jo r ：m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r in g m a s t e rc a n d i d a t e ：x i a o f a nl a i s u p e r v i s o r ：p r o f f a nw a n g a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n dt h ee s c a l a t i n gd e t e r i o r a t i o no ft h e e n v i r o n m e n t ，m o r ea n dm o r ef i r m sh a v ec o n s i d e r e dt h ee n v i r o n m e n t a lp r o b l e ma sa c r i t i c a lf a c t o ra l o n gt h e i rp l a n n i n g m o r e o v e r , m o d e ms u p p l yc h a i nh a sg r a d u a l l y c o n s i d e r e de n v i r o n m e n t a lt h i n k i n gi ns u p p l yc h a i nw h i c hw ec a l l e d g r e e ns u p p l y c h a i n r e s e a r c ho ng r e e ns u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，w h i c hi sp o p u l a ri na c a d e m i c ，i s s i g n i f i c a n tf o rt h ef i r m sd e v e l o p m e n ti nl o n g t e r mr u n a sp a r t so fg r e e ns u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ，g r e e ns u p p l yc h a i nn e t w o r kd e s i g np r o b l e m ，w h i c hb e l o n gt o t h e s t r a t e g yp l a n n i n go ff i r m s ，c o n s i d e rh o wt od e s i g nas u p p l yc h a i nw i t he n v i r o n m e n t a l c o n c e r n s t h e r e f o r e ，g r e e ns u p p l yc h a i nn e t w o r kd e s i g np r o b l e ms h o u l d b ea n i n s t a n c ef o r t h ea n a l o g o u sg r e e ns u p p l yc h a i nm a n a g e m e n tp r o b l e ma n dc a np r o v i d e d e c i s i o ns u p p o r tf o rf i r m sp l a n n i n gi nt h el o n gt e r m h e n c e ，r e s e a r c hi n t og r e e n s u p p l yc h a i nn e t w o r kd e s i g nm a k e ss e n s e i nb o t ht h e o r ya n d p r a c t i c e t h eu p t o n o ws o l u t i o n so fg r e e ns u p p l yc h a i nn e t w o r kd e s i g np r o b l e mm a i n l y f o c u so nt h en e t w o r kd e s i g nf o rr e v e r s en e t w o r k w h i c hn e e dt os e tu ps o m er e c o v e r y f a c i l i t i e so rr e c o v e r yp o l i c ef o rt h ep r o t e c t i o no fe n v i r o n m e n t ，b u th a s n tc o n s i d e r e d p r o t e c t i n ge n v i r o n m e n td u r i n gs u p p l yc h a i np r o c e s so v e r a l la n dj u s tc o n s i d e r e di n t a c t i cp e r s p e c t i v e a sar e s u l t ，i nt h ep a p e rw ep r o p o s ea g r e e ns u p p l yc h a i nn e t w o r k d e s i g np r o b l e mw h i c he m p h a s i z e dt oe l i m i n a t et h ep o l l u t i o na tt h eb e g i n n i n g i no t h e r w o r d ，w ec o n t r o lt h ep o l l u t i o ne m i s s i o no fp r o d u c t i o no fs u p p l yc h a i na n dt h eb a d i m p a c t0 1 1t h ee n v i r o n m e n t ，w h i c hi san e w r e s e a r c hd i r e c t i o ni ns t r a t e g yp e r s p e c t i v e t oc o n s i d e re n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n a n dt h e nw ep r e s e n tas o l u t i o nm e t h o da n dg i v e a na n a l y s i st ot h em o d e l f i r s to fa l l ，ac o m p r e h e n f i v es u r v e yo ng r e e ns u p p l yc h a i nm a n a g e m e n ti sg i v e n a so u rr e s e a r c hb a s i sa n dw ea l s or e v i e wt h er e s e a r c ha b o u tg r e e ns u p p l yc h a i n n e t w o r kd e s i g na n dm u l t i o b j e c t i v e p r o g r a m m i n ga p p l i c a t i o ni ns u p p l y c h a i n a c c o r d i n gt o t h el i m i to ft h er e c e n tr e s e a r c ha n dt h en e wa p p l i c a t i o nd e m a n do f e n t e r p r i s e ，w ep r o p o s et h eg r e e ns u p p l y c h a i nn e t w o r kd e s i g np r o b l e m w ea r e e s p e c i a l l yi n t e r e s t e di nt h ee n v i r o n m e n ti n v e s t m e n t sd e c i s i o n si nt h ed e s i g np h a s ea n d i n t r o d u c ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nl e v e la saf a c t o ro ff a c i l i t y b a s e do nf a c i l i t y l o c a t i o np r o b l e mw ep r e s e n tam u l t i o b j e c t i v en o n l i n e a ro p t i m i z a t i o nm o d e lt h a t c a p t u r e st h et r a d e o f fo fs u p p l yc h a i nn e t w o r kt o t a lc o s ta n de n v i r o n m e n t a li n f l u e n c e t h r o u g hi n t r o d u c i n gs o m ev a r i a b l e s t h em o d e lc a nb et r a n s f o r m e di n t om i p f o r m u l a t i o n ，s o l v ew i t hn o r m a l i z en o r m a lc o n s t r a i n tm e t h o da n dt e s tw i t hs o m e r a n d o mg e n e r a t e dd a t a t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h i sm o d e lc a nb eu s e da s a ne f f e c t i v et o o li nt h es t r a t e g i cp l a n n i n gf o rg r e e ns u p p l yc h a i n f i n a l l y , o u r s e n s i t i v i t ya n a l y s i sp r o v i d e ss o m ei n t e r e s t i n gm a n a g e m e n ti n s i g h t sf o rf i r m s t h i sp a p e rn o to n l yg i v e san e wt h o u g h tt og r e e ns u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，b u t a l s oc o n t r i b u t e st ot h el o n g t e r md e c i s i o n so ff i r m ss t r a t e g yp l a n n i n ga sa ne f f e c t i v e t o o lo fg r e e ns u p p l yc h a i nn e t w o r kd e s i g n k e y w o r d s ：g r e e ns u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ；s u p p l yc h a i n n e t w o r kd e s i g n ； m u l t i o b j e c t i v eo p t i m i z a t i o n i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v 图表目录v i i 第一章绪论1 1 1 研究背景与问题的提出1 1 2 研究的理论价值与实践意义4 1 3 研究的方法与过程5 1 4 内容安排6 第二章文献综述8 2 1 绿色供应链管理的相关研究8 2 2 现有绿色供应链网络设计的相关研究1 4 2 3 绿色供应链t 多目标规划应j l j 的相关研究2 0 2 4 多目标规划求解方法的相关研究2 2 2 5 综述总结2 4 第三章绿色供应链网络设计模型的研究2 6 3 1 绿色供应链网络设计模型的应用需求2 6 3 2 绿色供应链叫络设计的问题提出与假设：2 7 3 3 绿色供应链网络设计模型的目标辨析与约束3 2 3 4 模型线性化与优化过程3 6 第四章绿色供应链网络设计模型的求解4 0 4 1 求解算法的对比与选择4 0 4 2n n c 算法的求解框架与其体应用4 2 4 3n n c 算法的改进方案4 6 v 第五章实验与模型分析4 8 5 1 计算实例4 8 5 2 模型的灵敏度分析，5 4 第六章结论与展望5 9 6 1 全文结论5 9 6 2 局限性与展望6 l 参考文献6 2 附录i 6 7 附录l 六点实例相关数据6 7 附录2 应用实例相关数据6 8 后记7 1 图表目录 图卜1 本义所应用的研究方法s 图卜2 本文的技术路线6 图2 1 综述的内容结构图8 图2 2 绿色供应链管理问题集成9 图2 3 绿色供应链管理示意图1 0 图2 4 两层单一类型的供应链网络图1 5 图3 一l 考虑环境因素的供应链网络3 0 表4 1 多冗标规划求解方法对比4 l 图4 1 多目标求解示意图4 3 图4 2 帕累托过滤器的原理4 5 图4 3 帕累托过滤算法实现伪代码4 s 图4 - 4 帕累托过滤器的流祥图4 6 图5 一l 经过修正的六点网络4 9 幽5 2c 0 2 排放镀为1 6 5 0 0 k g 时的最优网络配置5 0 图5 3c 0 2 排放量为1 2 0 0 0 k g 时的最优网络配置s 0 图5 - 4 应用实例供应链网络结构5 1 图5 5 ( a ) 模型的帕累托曲线：c 0 2 排放v s 总成本5 3 图5 5 ( b ) 模型的帕累托i i | l 线：c 0 2 排放v s 总固定投资成本5 3 图5 - 6c 0 2 排放限定在2 1 0 0 0 0 0 时的供应链网络配置s 4 图5 - 7 不同容最比率下的帕累托曲线s 5 图5 - 8 相同需求比率在不同供应区间下的帕累托曲线5 6 表5 一l 不刚需求比率下c 0 2 排放量以及网络总成小的最小值、最大值及两者问增长万 分比一s 7 v 1 1 研究背景与问题的提出 第一章绪论 自从人类社会进入工业时代以来，整个世界发生了翻天覆地的变化，尤其是 科学技术的迅速发展，更是创造了前所未有的巨大精神财富和物质财富，极大地 推动了社会进步，促进了整个社会的全面发展。但是由于人们毫无节制地向自然 进行索取，给我们的家园也带来了巨大的破坏，工厂中林市的烟囱和轰鸣的机器， 天空中的滚滚浓烟，生活区密集的人口，堆积如山的垃圾和恶臭的水沟，环境污 染、自然灾害、人类疾病这些信号似乎表明地球对人类的忍耐已接近了它的 极限，各种自然资源u 趋枯竭，恶劣的气候4 i 断出现，生态环境也持续恶化，除 人类以外的许多物种都面临着灭绝的危险，整个自然生态系统受到严重的威胁。 进入二十世纪以来，全球更是发生了许多严重的灾害，而每一次都对自然环 境造成巨大的损害。如1 9 3 0 年1 2 月在比利时的马斯河谷工业区1 ，许多重型工 厂排放有毒硫化物气体，由于气候反常形成逆温层，不能排散，造成6 0 人死亡， 数千人呼吸道发病。1 9 4 8 年美国“多诺拉事件”2 ，美因宾夕法尼洲多诺拉镇 大气 i 的二氧化硫以及其它氧化物与大气烟尘共同作用，生成硫酸烟雾，使大气 严重污染，4 天内4 2 的居民患病，1 7 人死亡。1 9 5 3 年英困伦敦烟雾事件3 ，在 仅仅4 天时间里，死亡人数达4 0 0 0 多人，在随后的2 个月后，又有8 0 0 0 多人陆 续丧生。1 9 9 8 年，中国长江出现了罕见的洪水泛滥4 ，共有2 9 个省、市、自治 区都遭受了这场无妄之灾，受灾人数上亿，近5 0 0 万所房屋倒塌，2 0 0 0 多万公 顷土地被淹，经济损失达1 6 0 0 多亿元人民币。长江洪水泛滥和地球温暖化之间 的密切关联使专家们不无担心如果大气巾的二氧化碳( c 0 2 ) 浓度增加一倍 的话，地球上的降水量将增加3 一1 5 ，大雨和洪水的增加与地球温暖化状况 1 h t t p ：w w w g d e p b g o v c n z t z t j d t q j d t q 2 0 0 8 0 2 t 2 0 0 8 0 2 0 2 5 1 7 7 0 h t m l ，2 0 0 8 0 2 0 2 2 h t t p ：w w w g d e p b g o v c n z t z l j d t q j d t c l 2 0 0 8 0 2 t 2 0 0 8 0 2 0 2 _ 5 1 7 7 2 h t m l ，2 0 0 8 0 2 0 2 3 h t t p ：w w w g d e p b g o v c n z t z l j d t q j d t q 2 0 0 8 0 2 t 2 0 0 8 0 2 0 2 _ 5 1 7 6 1 h t m l ，2 0 0 8 0 2 0 2 4 h t t p ：w w w g d e p b g o v c n z t z l j d t q j d t q 2 0 0 8 0 2 t 2 0 0 8 0 2 0 2 _ 5 1 7 6 7 h t m l ，2 0 0 8 0 2 0 2 1 是并行进展的。这些事件都是由于工业排放烟雾造成的大气污染公害事件，无不 给人类生存带来巨大威胁。 从一卜面可以看出，虽然人类社会经济取得了飞速的发展，但是由于人们对环 境问题不够重视，因此导致资源短缺、环境污染( 表现为全球变暖、臭氧层受破 坏、酸雨、空气污染：水源污染、土地沙化) 等一系列问题，使得人口、资源、 与环境三者之间的矛盾日益突出。因此，资源、环境、人口成为2 1 世纪全球关 注的三大热点问题，特别地，环境己经日益成为影响和制约社会经济发展的一个 关键因素。各国政府制定了相关的完善的环境保护法律来保护环境，节能减排与 每一个企业以及每一个公民的生活息息相关，参与节能减排也是每一个企业及公 民应尽的义务。例如，在我国，节能减排和应对气候变化已经成为当前经济社会 发展的一项重要而紧迫的任务，国家对此高度重视，并将此列入了国民经济和 社会发展第十一个五年规划纲要作为一个主要目标来实现。又如最近所发生的 “地球熄灯一小时”，世界上的人们通过美丽的黑暗瞬间中表明了对节能减排、 应对全球气候变化的支持。 另一方面，到了经济目益飞速发展的今天，企业之间的竞争己经演变成为供 应链和供应链之间的竞争，供应链管理已成为了企业最根本、最核心的竞争力。 企业如果要在日益激烈的竞争中取得竞争优势，寻求长远发展、增强竞争力，掌 握供应链管理的技术和方法有着重要的战略意义。实践证明，优化的供应链管理 将能保护企业的核心价值。一些知名大公司如宝洁、戴尔、i b m 、耐克、海尔等 都已经意识到这点，并实施相应的供应链战略，力求以最短的时间、最经济的成 本，将最恰当的货供应给需要的客户。然而，现代的供应链管理不仅仅是对原材 料供应商、制造商、分销商、仓库和客户之间活动的管理以及对物流、信息流和 资金流的管理，通过优化和改进这些活动来提高供应链整体的竞争力。而是，随 着人们环保意识的增强，人类社会正逐步进入绿色时代，企业的现代供应链管理 已不再忽略供应链对人类社会环境带来的负面影响，已逐渐地从传统单纯的供应 链管理演变成了考虑了环保因素的供应链管理，即“绿色供应链管理”这一新兴 概念，它是生态环保、绿色制造和供应链管理等学科的交叉。企业只有做好了绿 色供应链管理，才能适应这个时代，才能在激烈地竞争中生存，否则将会被淘汰 出局。众所知道，企业在供应链的各个环节包括从原材料获取到产品的制造、运 2 输、使用过程都会产生各种废弃物和温室气体，对环境造成严重的污染，威胁人 类的健康和生态平衡，作为社会的一员，企业很有必要在这一阶段对环境进行保 护，提高企业的影响力和竞争力。现在不少知名企业已意识到了此必要性，渐渐 地溶入“绿色”的理念进入企业的供应链管理。例如，i e k a ( 宜家家居) ，最大 的家居产品制造商，建立了强调“绿色返营”的火车运输网络；又如，d h l ( 中 外运敦豪) 则在最近提出了“g o g r e e nc l i m a t ep r o t e c t i o np r o g r a m 来控制温室气 体的排放；而h p 、i b m 、g e 都将“绿色理念”溶入到了企业的价值链系统里来 维持企业的形象。因此，绿色供应链管理顺应了时代的要求，它是今后一段时间 内企业研究和发展的重点。 尽管如此，通过研究叮以发现，现在在工业界中被厂“泛关注的绿色供应链管 理主要是对传统供应链管理范畴的拓展和延伸，企业通过对产品进行生态设计、 绿色采购、绿色制造、投资刚收等一系列手段实现整个供应链上能源、资源消耗 最少，达到环境污染最小，社会效益最人的l 1 标；或者在产品的使用周期结束以 后通过回收处理系统、废料处理系统等将全部或部分的材料或零部件回收利用， 使之再次进入供应链系统，提高了系统的资源利用率降低了系统的环境影响。上 述的在对产品进行绿色设计( 如果产品的设计方案受限，则此方法则会失效) ， 以及对废品通过逆向物流来实现回收利用等处理措施来完成绿色供应链的管理 的做法( 可能增加建立回收中心等设施，会增加成本) ，都存在一定的局限性； 现有的做法虽然强调丫绿色运营和管理，但坫奉卜都仅仅足定性的提m 该理念而 已，缺少定量的模型来分析绿色运作和管理以及综合考虑在食业长期策略上的资 源、环境以及经济因素，因此，本文旨在解决企业所存在的上述局限性，在供应 链网络设计时考虑“绿色因素”，即在初始进行供应链网络设计的阶段就着手考 虑环保因素，使得在供应链的网络最初规划以及供应链的运作过程中有环境保护 作用，从企业的规划阶段开始考虑环保因素，有效的控制环境污染的产生，而不 仅仅现有的对污染产生后进行处理这一单一的环境保护措施。对于已形成一定规 模网络的食业，则可实施网络再设计，使氽业在其运营过程中得以保护环境，控 制污染排放。本文对绿色供应链的网络设计问题进行优化建模与优化求解，使得 结果对工业界的企业相关部门在自身企业的规划与网络设计方面提供决策支持 及商业智能支持，最终形成的绿色供应链网络设计的模型与解法，能为企业的绿 色供应链管理提供定量的计算方法与依据。 1 2 研究的理论价值与实践意义 1 2 1 研究的理论价值 绿色供应链的网络设计问题的研究选题是一个较新的研究领域。据本人对相 关的文献和成果检索，发现与此题目完全相关的文章几乎是没有，说明本研究目 前是一个较前沿的课题，相对而言是一个很有意义且颇具有研究价值的选题。本 文在已有的供应链网络设计问题的基础之卜综合考虑了“绿色环保”的因素，建 立运筹模型并对其做进一步的优化，并使用适合的方法求解，这样就为这一领域 此方面的问题的进一步研究奠定了基础。本文的理论价值体现在以下两点： 第一，在环境保护与企业的长期规划之闻形成了一个交叉的研究领域，拓展 了企业运营管理的研究领域； 第二，提出的绿色供应链网络模型，为进一步的更深层次的研究提供了参考， 同时，分析此模型的方法能为同类的模型提供一定的参考价值，在方法论上将是 一个扩充。 1 2 2 研究的实践意义 从企业的角度来看，对于一个需要长久发展的大企业或者是刚刚起步的小企 业，绿色供应链管理理论虽然还处于起步阶段发展，但工业领域的一些实践已经 表明绿色供应链管理能够为企业带来良好的环境效益和经营效益，提高企业的公 众形象，增强企业的竞争优势。在国内外都已有很多企业开始注重绿色供应链管 理的实践，并且取得了良好的效果。对于供应链管理的理论研究也将更多的集中 在如何实施这种绿色战略以提高竞争优势，改善企业绩效改善社会环境的问题 上。另一方面，企业的规划与运营都与网络设计息息相关，较优化地网络设计能 使得企业的运营成本降低，提高企业的竞争力。 本文从理论上结合了绿色供应链管理与企业设施的网络设计，提出了绿色供 应链网络设计的数学模型，并求得供应链网络设计的结果，因此为企业做企业规 划与企业网络设计提供定性与定量的指导与决策支持，从而提高企业的竞争力。 4 1 3 研究的方法与过程 1 3 1 研究的方法 本论文所使用的研究方法是，采用了文献研究法广泛地阅读国内外相关研究 文献，以运作管理和运筹优化等方面知识为基础，运用运营管理和运筹优化的理 论研究方法，在前人的供应链网络设计及设施选址问题的基础之上，综合考虑了 环保因素，对绿色供应链的网络设计问题进行优化建模，选择符合实际情况的求 解方法，并通过m i c r o s o f tv “+ 编程语言进行实现及规划求解工具c p l e x9 0 进行 优化求解，最后通过定性与定量分析相结合的方法，随机生成企业的数据进行实 验数据分析与对比，结合研究对象的实际情况，将所求得解为工业界的企业相关 部门在自身企业的规划与设计方面提供决策支持及商业智能支持( 如图2 - 2 所 示) 。 ， “* 。； 文献研究法j ，； 理论研究 法7 左 定性与定 量分析相 厶厶 日ll 图1 - 1 本文所应用的研究方法 其中，文献研究法在本文中主要是体现在通过广泛地阅读国内外相关绿色供 应链管理、设施选址问题及多目标规划求解算法等研究文献，对此类研究中进行 总结并结合自已的想法，提出前人的不足之处，最后，通过借鉴前人研究中所运 用到的算法对自己模型进行求解；理论研究法的原理是从现实中概括抽象出研究 对象的基本关系，并以此为起点进行理论上的逻辑演绎。具体到本论文，就是通 过数学语言对现实企业中的网络设计问题进行抽象概括并进行建模，然后冉运用 运筹优化理论对模型进行分析优化，最后运用恰当地算法进行求解：而定性与定 量的分析相结合则主要表现在通过对求解出来的结果以及对建立的模型进行分 析，结合现实情况获得较优的决策，并最终为企业决策者提供决策支持的意见。 1 3 2 研究的过程与技术路线 在完成本论文过程中，首先要参考三个方面文献：( 1 ) 绿色供应链管理问题 ( 2 ) 设施选址问题及绿色供应链上网络设计问题( 3 ) 绿色供应链中多目标规划 的应用及求解多目标规划问题的算法。通过以上的综述建立本论文的模型，选取 适合模型的规划方法和模型，并对求解算法进行对比分析，找到兼顾效果和时间 复杂度的求解方法，运用c p l e x9 0 实现模型的规划求解，用随机生成的数据针 对不同的参数进行数据试验，对参数进行灵敏度分析，最后完成对结果的评价， 提出管理上有用的观点以完成企业决策支持的功能。下图1 2 为本文的技术路线 示意图。 夥泐彬鳓驴猡嬲嬲黝嬲彬缈强缳黪黪移穗矽碍戮黪黝彬咿嬲獬咿蟹嗍7 鬻 貔。，以以j 一一一； ；，。参寥跨镶氟荔。，j -镶 ，绿色供应链管理问题饿醋霎凳髫蔷警绿髅霎蓄寡荔囊群磐 飞。? 渺 基本的设旋选址模型综合环境因素的设施逸址模型； 爨 运用多目标规划算法求解模型分析 j 。5。，。 图1 _ 2 本文的技术路线 1 4 内容安排 本文共分六章，第一章是绪论，介绍研究背景、研究的理论价值与实践意义、 研究所采用的方法和研究过程，给出了技术路线并简要介绍文章的整体安排。 第二章为文献综述，首先对绿色供应链管理相关研究进行了综述，作为本文 研究的基础；接着从基本的供应链网络设计模型以其应用出发，研究了现有的绿 色供应链的网络设计问题；然后多目标规划在绿色供应链中的应用进行了相关的 6 综述，最后介绍了多种经典的多目标规划求解方法，从而为模型的求解提供合适 的方法。 第三章是对绿色供应链网络设计模型的研究。首先叙述了绿色供应链网络设 计模型的应用需求，阐明了其对企业的重要应用价值，从中提出需要解决的问题 并设定假设条件；接着给出了模型的目标函数以及对应的约束条件；最后将拈线 性模型线性化成为混合整数规划模型。 第四章是绿色供应链网络设计模型的求解过程，通过结合问题的实际情况以 及经典算法的对比，选择了标准化法线约束法( n n c ) 进行求解，并对算法进行 了改进。 第五章将通过随机生成的数据并结合第四章所选择的求解算法对g r n d m 进 行检验。首先，从微观方面出发，给出了一个经典的检验网络模型的六点实例来 检验g r n d m 的具体作用以及网络配置改变的具体原因，接着，从实际应用出发， 运用了随机生成接近实际情况的应用实例来对模型进行实验，并根据此实例的数 据对模型中的参数进行灵敏度分析，得出企业决策有用的管理观点，为企业的决 策支持提供必要的工具和有效的依据。 第六章为结论，对论文的主要工作进行了总结，阐述论文在理论和实践方面 的丰要创新和贡献，并指出了论文存在的不足和今后值得进一步研究的方向。 7 第二章文献综述 本文所研究的主题包含两个主要的对象：一个是绿色供应链；另一个是在此 供应链网络中的网络设计。绿色供应链是指综合考虑了绿色因素的供应链，在这 一特殊的网络上所实行的网络规划与设计称为绿色供应链的网络设计。传统供应 链中网络的规划与设计则主要是在企业的供应链网络上进行设施选址、工厂配置 等，绿色供应链中的网络设计将涉及到基于设施选址问题的环境保护问题，这将 会处理至少两个相互冲突的目标，本文将运用多目标规划来建立模型。因此，在 本章中，本文将分别按以上两个主要对象来对所研究的主题所涉及的内容进行综 述，首先给出了与绿色供应链相关的绿色供应链管理相关研究的综述，作为本文 研究的基础，接着给出了与网络设计相关的设施选址经典问题相关研究的综述， 然后再总结了现有绿色供应链中多目标规划应用的研究，最后，将给出所提出的 模型求解所需要的方法的综述( 综述思路如图2 1 所示) 。 ”：缨b 4 缨黟警琴黪麓缪驾踊i 鼍臻移孙i 7 髫缨 囊 。、 ，荔 谖“。_ l j j 。氛o j j 麓蠢j ：。j ，毛。i 。：氛，3 。j 。j 。f ? j “毪 物铲鬻 羧。；一 鹱瞒蠢激汰 图2 - 1 综述的内容结构图 2 1 绿色供应链管理的相关研究 2 0 世纪人类社会得到了飞速发展，但同时也带来了资源枯竭、环境严晕污 染( 表现为全球变暖、臭氧层受破坏、酸雨、空气污染、水源污染、土地沙化) 和生态失衡的威胁，这就直接导致了现代社会越来越重视环保。随着现代供应链 的不断发展与社会上对环境保护的重视，绿色供应链管理( g r e e ns u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ，g r s c m ) 这一概念应运而生，最初绿色供应链管理是由美国密歇 r 根州立大学制造协会( m a n u f a c t u r i n gr e s e a r c hc e n t e r , m r c ) 于1 9 9 6 年提出来的。 美国国家科学基金( n a t i o n a ls c i e n c ef o u n d a t i o n ，n s f ) 为该协会资助4 0 万美元 进行“环境负责制造 研究，而绿色供应链则被作为一个重要的研究内容【1 l 。另 外，英国工程和物理研究委员会( e n g i n e e r i n ga n dp h y s i c a ls c i e n c e s r e s e a r c h c o u n c i l ，e p s r c ) 和英国汽油股份有限公司等2 0 多个公司资助了一项称为“e s r c 全球环境变化计划”的研究【2 l ，也将绿色供应链作为一个主要研究方向。绿色供 应链理论从本质上来说是把“绿色文化”融入到供应链管理的过程当中，在实施 供应链管理的同时，强调环境与经济的协调发展。它是在传统供应链的基础之上 发展起来的。绿色供应链管理旨在综合考虑制造业供应链中的环境影响和资源优 化利用，其目的是使整个供应链对环境的负面影响最小、资源利用效率最高3 l 【4 1 。 绿色供应链管理涉及的问题领域包括以下三部分：( 1 ) 供应链管理问题；( 2 ) 环 境保护问题；( 3 ) 资源优化问题。绿色供应链管理就是这二三部分内容的交叉和集 成【5 l ，如图2 2 所示。 供应链管理问 题； 绿色供应链管理 “境保护 问题 资源优化 闷题 ，f ， 图2 - 2 绿色供应链管理问题集成 绿色供应链管理作为一个新颖、前沿且实际应用价值高的研究领域，已得到 了学术界和工业界的重视。其中，s r i v a s t a v a ( 2 0 0 7 ) 全面地综述了自1 9 9 0 年以 来国外学者对绿色供应链管理的研究与实践【6 】。作者首先给出了绿色供应链的定 义与相关的研究方法，并根据问题背景从三个方面讨论了绿色供应链管理问题： 绿色供应链的重要性，产品的绿色设计以及绿色运营( 如图2 3 所示) ，最后又 根据研究方法进行分类，并进一步地讨论了经验研究与相关的数学模型。该研究 给以后的学者研究绿色供应链管理指出了一个较好的方向，理清了绿色供应链管 理的脉络。考虑“绿色因素”将可以从以上综述所提及的两个方面入手，即在产 9 品层面的绿色设计及运作层面的绿色运营。接下来我们将简要地围绕以上两方面 来进行综述。 豳围 篱黼| 彩戮缪缨嬲锅黪g 绣缓。 i - * ，_ q * _ - _ - q - _ h _ _ * “_ _ h o _ _ _ _ _ p 图2 - 3 绿色供应链管理示意图 资料来源：s r i v a s t a v ask ( 2 0 0 7 ) g r e e ns u p p l y - c h a i nm a n a g e m e n t ：as t a t e - o f - t h e a r tl i t e r a t u r e r e v i e w f i g u r e1 过去的几十年，环保技术在产品制造中已取得了相当大的进步，如采用适当 技术和清沽生产等，但是这些技术和手段还远远达不到环保的要求。在相当长的 一段时间里，设计在为人们创造了现代生活方式和生活环境的同时，也加速了资 源和能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了巨大的破坏。为此，节省能源、保 护环境已成为人类活动的主导思想，这一思想已贯穿于生活的各个方面，其中就 包括产品的设计方面，“产品的绿色设计 已成为人类关注的焦点。现代产品设 计中，如果仅注重产品的功能性和审美性，而忽视节能与环保，那么它就不能称 为优秀的设计。“绿色设计”是一种着重考虑产品环境属性的设计，是指在产品 整个生命周期内要符合特定的环境保护要求，对人类生存无害或危害极小，资源 利用率高，且能源消耗最低的产品设计。绿色设计主要通过采用绿色原料，进行 绿色生产，同时还要开展绿色营销，最后对于废弃物资，还要进行回收处理。这 样就可以从产品的源头控制污染，使设计结果在整个生命周期内资源利用率最 高。产品的绿色设计主要包括以下两种方法：生命周期分析( l i f e c y c l e a s s e s s m e n t a n a l y s i s ，l c a ) 及环保设计( e n v i r o n m e n tc o n s c i o u sd e s i g n ，e c d ) 。生命 周期分析主要是指分析产品的整个生命周期，通过检查自身产品在生命周期中的 各个物流环节评估产品对环境所造成的影响( 如提取和处理原材料、生产、运输 1 0 与配送、使用、再制造、回收直至最终的抛弃等产品的生命周期过程中所对环境 的影响) ，对某些不足之处进行改进。如国外学者b l o e m h o f - r u w a a r de ta 1 ( 1 9 9 6 ) 作者通过重点分析制作纸浆与纸的整个生命周期，结合了材料清算方法与线性规 划网络流模型讨论了欧洲制作纸浆与纸的环境问题，并用环境