（航空宇航制造工程专业论文）逆向供应链中产品回收网络模型设计与算法研究.pdf

西北工业大学硕士学位论文摘要 摘要 逆向供应链属于一个新的领域。二十世纪8 0 年代，逆向供应链一词才在国 外的杂志出现。9 0 年代初期，随着政府和顾客环保意识的加强和绿色制造的提 出，逆向供应链开始逐渐引起国外一些发达国家的重视。虽然在我国对正向供 应链的关注呈现了白热化的状态，但是对逆向供应链方面的研究还甚少。我国 已经加入w t o ，我们的企业要与国际接轨，建立和完善逆向供应链管理体系将 成为必然的趋势。本文正是基于上述背景，在国内外有关逆向供应链管理的理 论等研究的基础上，对逆向供应链的相关概念、产品回收技术和网络设计的研 究现状等逆向供应链的相关内容进行了介绍和分析，着重探讨了产品回收网络 的设计建模及优化的问题。 本文首先对正向供应链模型存在的问题进行了剖析，针对问题提出了正向 供应链和逆向供应链相集成的闭环供应链模型。 产品回收技术作为闭环供应链的重要关键技术之一，对实现闭环供应链管 理起着至关重要的作用。文中分析了目前逆向供应链中产品回收面j 临的问题， 以及产品回收中的不确定性，总结了产品回收类型、回收网络类型及基本结构， 提出了以建立产品回收处理中心的方式来高效率、高效益的实现产品回收。 产品回收网络可以理解为逆向供应链的表现形式，产品回收网络构建的优 劣直接影响逆向供应链的成效。本文主要针对可再制造产品，从正逆供应链结 合的角度建立混合整数规划模型，其中考虑了回收成本、运输成本、固定成本， 并借助模拟退火算法进行求解，通过合理的设计算法的控制参数，得到了较为 满意的结果。 最后，对全文的工作进行了总结，分析了存在问题和缺陷，并对今后的研 究方向做了展望。同时希望文中对逆向供应链问题的讨论和结论，能对企业有 所帮助。 关键字；逆向供应链，产品回收网络，回收中心，模拟退火算法 蹦北t 业火学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t t h e r ei san e wa r e ao nr e v e r s es u p p l yc h a i ni n19 8 0 s ，t h ew o r do fr e v e r s e s u p p l yc h a i na p p e a r e di na l lo v e r s e a sj o u r n a l i nt h ee a r l yo f1 9 9 0 s ，r e v e r s es u p p l y c h a i ni s b e g i n n i n gt ob ew i d e l yc o n c e r n e db ys o m ed e v e l o p e dc o u n t r i e sa st h e g o v e r n m e n t sa n dc o n s u m e r sa r em o r ec o n c e r n e da b o u te n v i r o n m e n t c h i n ah a sp a i d m u c ha t t e n t i o nt of o r w a r ds u p p l yc h a i n ，b u tt h e r ei sl i t t l ec o n c e r no nr e v e r s es u p p l y c h a i n a sc h i n ae n t e r e dw t o ，c h i n e s ec o m p a n i e sw i l lb ec o n f r o n t e dw i t hf i e r c e c o m p e t i t i o n i ti sn e c e s s a r yf o rc h i n e s ec o m p a n i e st os e tu pr e v e r s es u p p l yc h a i n s y s t e m u n d e rt h e s eb a c k g r o u n d s ，t h i sp a p e rh a si n t r o d u c e da n da n a l y z e dt h er e l a t e d c o n c e p t i o n so fr e v e r s es u p p l yc h a i n b e s i d e s ，t h ep a p e re m p h a s i z e so nt h ep r o d u c t r e c y c l i n gt e c h n o l o g i e sa n dn e t w o r kd e s i g no f t h er e v e r s es u p p l yc h a i n b a s e do nt h ea n a l y s i so fe x i s t e n c eq u e s t i o no ft h es u p p l yc h a i nm o d e l ，an e w m o d e lo fc l o s e d l o o ps u p p l yc h a i ni sp r o p o s e dt h a ti n t e g r a t e ds u p p l yc h a i nw i t h r e v e r s es u p p l yc h a i n p r o d u c tr e c y c l i n gt e c h n o l o g i e sa s - eo n eo fi m p o r t a n tk e yt e c h n o l o g yo fr e v e r s e s u p p l yc h a i n i ti ss i g n i f i c a n tt ot h ec l o s e d l o o ps u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t t h e p a p e rh a sa n a l y z e dt h ef a c e dp r o b l e ma n dt h eu n c e r t a i nf a c t o r si np r o d u c tr e c y c l i n g s y s t e m o nt h e b a s i so fe x i s t i n gr e s e a r c h e so fr e c y c l i n gt e c h n o l o g i e s ，p r o d u c t r e c y c l i n gc l a s s i f i e dm e t h o d s ，p r o d u c tr e c y c l i n gm o d e l sa n ds t r u c t u r e sh a v eb e e n d i s c u s s e d i no r d e rt oa c h i e v ep r o d u c tr e c y c l i n gw i t hg r e a te f f i c i e n c ya n db e n e f i t ，t h e p a p e rh a sp r o p o s e dt ob u i l dt h ec e n t r a l i z e dr e t u r nc e n t e r p r o d u c tr e c y c l i n gn e t w o r kc a nb eu n d e r s t o o daf o r mo fr e v e r s es u p p l yc h a i n ，i t w i l la f f e c tt h ee f f e c to ft h er e v e r s es u p p l yc h a i n am i x e di n t e g e rp l a n n i n gm o d e l ( m i p ) h a sb e e ne s t a b l i s h e df r o mt h ev i e w p o i n to ft h ec o m b i n a t i o no ft h et r a d i t i o n a l a n dt h er e v e r s es u p p l yc h a i nw h a ta i m sa tr e m a n u f a c t u r e dp r o d u c t ，c o n s i d e r i n g r e c y c l i n gc o s t ，t r a n s p o r tc o s t ，f i x e dc o s ta n dr e - m a n u f a c t u r e dc o s t w i t ht h eh e l po f s i m u l a t ea n n e a la r i t h m e t i c ( s a a ) ，t h ep a p e rg i v e st h em o r es a t i s f i e dr e s u l t s f i n a l l y ，t h ep a p e rh a sas u m m a r i z a t i o no nt h er e s e a r c h i n gw o r k ，a n a l y z i n gt h e p r o b l e m sa n ds h o r t c o m i n g s ，g i v i n gas e r i e so fv i s t a st ot h ef u t u r ed i r e c t i o no f r e s e a r c h a l lt h ea b o v es u g g e s t i o na n dr e s e a r c ha b o u tr e v e r s es u p p l yc h a i nc a l lb e r e f e r r e df o rt h ee n t e r p r i s e k e y w o r d s tr e v e r s es u p p l yc h a i n ，p r o d u c tr e c y c l i n gn e t w o r k ，c e n t r a l i z e dr e t u r n c e n t e r ，s a a 1 1 西j k 工业大学硕士学位论文筇章绪论 1 1 前言 第一章绪论 随着经济全球化和知识经济时代的到来，无国界化企业经营的趋势愈来愈 明显，整个市场竞争呈现出明显的国际化和一体化。与此同时，用户需求愈加 突出个性化，导致不确定性不断增加。此外，高新技术的迅猛发展提高了生产 效率，缩短了产品更新换代周期，加剧了市场竞争的激烈程度。企业现有的生 产、管理模式已不能满足市场的需求，企业之间的关系也发生了巨大的变化， 单纯的供应链与供应链管理已不能满足新的市场竞争的需要。降低生产成本， 提高产品的可再利用性，满足用户不同的个性化的需求，成为企业面临的新的 挑战。在这种情况下，逆向供应链作为种新的经营与运作模式应运而生。 逆向供应链利用现代信息技术，通过改造和集成业务流程、与供应商以及 客户建立协同的业务伙伴联盟、实施电子商务，大大提高了企业的竞争力，使 企业在复杂的市场环境下立于不败之地。因此，可以说“2 1 世纪企业之矧的竞 争，已不再是单个企业间的竞争，而是供应链与供应链之间的竞争。” 1 2 相关领域国内外研究现状 1 2 1 供应链 供应链就是在生产及流通过程中，涉及将产品或服务提供给最终用户活动 的上游与下游企业所形成的网链结构。 在强调供应链管理的今天，企业通过供应链管理，对商品、资金、信息在 供应商、制造商、分销商和顾客组成的网络中进行全面的流动管理，以供应为 基点，将生产、流通直到消费者终端连接起来，实施高度组织化和现代化的管 理。 以制造企业为例，从原材料的采购进厂开始，经过一道道工序加工成半成 品，然后组装成产成品，运至成品库存放或运至用户，自始至终都离不开供应 链。这种在企业内部的物料( 包括半成品或在制品) 按照一定的工艺流程要求， 借助一定的搬运手段和工具，从一个单位进入另一个单位，形成了如图1 。1 所 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 示的企业供应链网络。 图1 - 1 企业的供应链网络 从供应链概念的提出到目前为止，不过短短的二十多年，但是由于供应链 技术源于全球化趋势、降低进入市场的时间，以及日益提高的客户要求水平， 关于供应链技术的研究已经取得了丰硕的成果。 在1 9 9 3 年第二届工业工程国际研究会议上，n o r t h a m e r i c a n p h i l i p s 公司的 s c h m i d t 提出了一个获得集成式供应链的框架结构，该结构包含j i t 、t q m 、并 行工程、定量方法、决策系统技术以及专家系统等不同方法。 美国w a l t h a m 公司电子系统部的r a y t h e o n 在1 9 9 5 年的国际仿真会议上介 绍，他们进行了仿真模拟整个虚拟企业供应链过程的研究，其虚拟企业仿真模 型重点放在精益生产和全球优化上。在过程设计和实施阶段使用仿真，为人们 提供了有价值的视点，往人们可以在合同签订、确定安排或设备安装之前了解 供应链的影响。这一成果使m o t o r o l a 公司每周可以生产一颗卫星，这种速度是 以前无法想象的。 1 9 9 6 年4 月，由美国先进制造研究( a m r ) 公司和p i t t i g l i or a b i nt o d d & m c g r a t h ( p r t m ) 国际咨询公司联合成立了供应链委员会( s u p p l yc h a i n c o u n c i l ) ，由供应链管理委员会支持开发的供应链作业参考模型( s u p p l yc h a i n o p e r a t i o n sr e f e r e n c e s ，s c o r ) 提供了通用的供应链结构、标准的术语定义、 与评价有关的通用标准和最佳实施分析，可用于评价、定位和实施供应链应用 软件的公共模型。 1 9 9 6 年的制造工程师杂志上介绍，威尔士大学的后勤系统动力集团开 发了一个动态建模、分析和仿真系统，利用该系统进行过程决策能够很好地实 现后勤管理目标。该系统体现了“软”的系统理论和“硬”的系统1 ，程定量理 _ 西北= 【：业人学硕士学位论文第一章绪论 论的结合。 在1 9 9 6 年的( t r a n s a c t i o n so f t h ei n s t i t u t eo f m e a s u r e m e n ta n dc o n t r 0 1 ) ) 杂志 上，英格兰l o u g h b o r o u g h 技术大学的w r i g h t ，d a v i dt 等提出了将面向对象技 术与定量分析方法相结合，形成面向对象的实时制造和经营过程分析方法，辅 助进行过程模型的设计，并进行了供应链范例研究。 1 9 9 7 年的( ( j o u r n a lo f e n g i n e e r i n ga n da p p l i e ds c i e n c e ) ) 杂志上，加拿大多 伦多大学的b a r b u c e a n u 教授报告了利用代理和协调技术进行全球、分布供应链 的建模、设计和仿真。他们认为代理技术提供了一种供应链信息结构全寿命周 期支持的有效方法。 2 0 0 0 年4 月，供应链委员会指出：“供应链软件市场的前景是光明的，与 供应链相关的软件正在迅速增长，预计在未来的几年里还将有大幅增长”。目前 与供应链相关的最大软件供应商是4 家，即德国b a a n 、s a p 两大公司、美国 o r a c l e 和j d e d w a r d s 两大公司。 2 0 0 1 年3 月，p i t t i g i l o r a b i n t o d d m c g r a t h 公司通过一项调查，得出统计 结果，企业实施完整的供应链管理后，可获得如下效益：发货能力提高1 6 18 ；库存量减少2 5 6 0 ；定单履约周期缩短3 0 5 0 ；预测准确性提 高2 5 8 0 ：总体生产率提高1 0 1 6 ；供应链成本降低2 5 5 0 ；产 量提高1 0 2 0 。 供应链管理不但是门技术，更是一种思想和观念。经济全球化和市场复 杂化，使企业认识到供应链的复杂性和管理的重要性。通信、网络技术的发展， 为供应链管理的发展和应用创造了新的机遇，使供应链管理的研究和应用进入 了崭新的时代。 1 2 2 逆向供应链 根据前述，供应链可以简单的理解为从采购地到顾客的产品流动。大部分 的企业所设计的供应链和建立起来的供应链网络往往只是针对从企业到用户这 一单一方向的。然而我们看到产品送到消费者手中后，不是所有的产品都停止 了流动，有的产品会过期、损坏或出现故障，需要返回供应地进行维修。这样 就产生了反向的供应链活动，即产品从用户到企业的流动，这就被称为逆向供 应链( r e v e r s es u p p l yc h a i n ) 。 举例说明，消费者从零售商的商店里购买了一台电视机，买回后发现电视 机有缺陷，消费者将电视机退给了零售商，这样就产生了逆向供应链。现在， 零售商的商店内存货多了一台有缺陷的电视机，之后零售商将电视机送到回收 中心，回收中心的工作人员对电视机进行检测分析，确定是否要退回给制造商。 两北工业人学硕士学位论文第一奄绪论 当电视机被运回给制造商，制造商的回收中心收到电视机后，再对它进行检测， 并决定是否进行修复处理。处理后的电视机被运到二手市场再销售。这样制造 商就实现了这一有缺陷产品的价值。如图l 一2 所示。 一一一一善 1 消费者卜叫零售商卜叫回收中心卜叫制造商卜+ - h 二手市场 l 一消费者】 l ，一。j 图卜2 逆向供应链 逆向供应链是一个新的课题，国际上关于逆向供应链的研究起源于上世纪 九十年代初期，经过十多年的研究，已经取得了不少的成绩。s t o c k l l l 提出了逆 向物流领域与商业和社会的相关性；k o p i c k i 等学者对逆向物流的实际操作和规 则作了研究，指出再利用和再循环的观点；d a l es r o g e r s1 2 从w h y w h a t h o w 三 个方面对逆向物流的定义范围以及框架进行了定义和描述；k o s l e c k i 论述了再 利用的回收方式对市场的影响以及延长的产品生命周期：m o r i t zf l e i s c h m a n n 口1 从分发计划、库存控制、生产规划三个方面定量的阐述了针对逆向物流的数学 模型；r o g e r 和t i b b e r - - l e m b k e 广泛收集了关于逆向物流的商业操作实例；s h a d d o w t a t s h a h i 川从策略层和操作层描述了如何成功设计使用反向物流系统的关键 要素。d e n n i swk r u m w i e d e a 1 建立逆向物流决策支持模型来指导第三方物流公 司实施逆向物流。 1 2 3 产品回收网络 在逆向供应链中，回返产品需要从上一任使用者运送到有需要的下一处， 或者从购买者再运回到发货入，运输费用极大地影响着产品回收可获得的经济 效益。因此，如何构建逆向供应链中的产品回收网络，是逆向供应链中最重要 的问题。产品回收网络应包括逆向供应链中的每条渠道，每个节点，从某种程 度上说，产品回收网络是逆向供应链的表现形式。产品回收网络应包括回收市 场、回收中心，再加工制造厂、再利用市场等联结点，构建时应从产品回收出 发，针对需求，以尽可能少的回收费用，实现产品回收网络结构、布局的合理 化。 目前关于产品回收网络的研究主要包括以下几个方面： 再循环网络 再循环主要是指具有原材料性质的产品经过一定的处理后可以多次循环利 4 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 用。 1 9 9 8 年，b a w o s 6 1 等对在建工地多余的污沙如何进行循环利用提出了网络 设计，该污沙循环利用网络包括四个层次：粉碎公司( 过滤、粉碎) 、区域仓库( 分 类、储存) 、处理装置( 清洗、储存) 、基建工地( 再利用) 。 1 9 9 9 年，l o u w e r s f 7 】等设计了地毯回收模型。指出由于欧洲大量的废旧地毯 的产生，以及政府对环保要求的提高和地毯中潜在的大量尼龙原料，使得欧洲 地毯行业开始与化工企业联合建立回收网络。而a m m o n s 8 1 等则对美国的地毯 回收状况进行了探讨。 s p e n g l e r t g 等则对钢铁工业的副产品回收进行了研究。 再制造网络 再制造主要应用于具有许多模块和零部件的复杂的机械设备，通常是劳动 强度型工作。 1 9 9 9 年，k i k k e 旧1 等人论述了影印机重新加工制造，研究表明再制造的设 施应该考虑两个要素：一个是设备要与生产设备规格一致，另一一个是要考虑建 设在劳动力廉价的地区。该研究还估算了这两个因素会产生的费用以及运输方 面的影响。 j a y a r a m a n h 等分析了美国的电子产品再制造企业，企业的活动围绕收集、 再制造以及再分配来进行。 2 0 0 0 年，d ek o s t e r l l 2 等人进行了白色物品和棕色物品的再制造研究，白色 物品包括电冰箱、洗衣机等，棕色物品如音响、电视机、影印机以及传真机等。 2 0 0 2 年，f l e i s c h m a r m 3 j 对原件组装商和独立制造商分别构建的网络做了 进一步的区分。 再利用网络 再利用网络主要是针对包装材料而言的。集装箱、包装和饮料瓶是典型的 再利用物。 k r o o n 和v r i j e n s i t 4 考虑了可再利用的包装材料的物流系统设计，指出该再 利用系统涉及五个角色：包装物的所有者、物流服务供应商、货物发送者、货 物接收者、运货者。其中由物流服务供应商负责储存、供应和收集空的包装物。 1 2 4 算法研究现状 目前，国内外的研究者针对不同的情况给出了多种回收网络漫计模型，但 这些模型大部分都是单独考虑逆向供应链物流部分的，较少有学者从正逆结合 的角度进行规划，而且由于网络本身的复杂性，往往是只建立了模型，对于采 用何种方式实现也未进行研究。基于此，本文从正逆结合的角度建立产品回收 西北工业大学硕七学位论文第一章绪论 网络模型，同时借助于现代的优化算法一一模拟退火算法对网络优化进行了实 现。 1 3 论文内容 1 3 1 研究背景 随着消费品品种的增多，产品生命周期的缩短，使得废旧产品猛增。这些 废旧产品丧失了使用价值却还有经济价值，通过合适的方法处理后，仍可以恢 复其使用价值。但是多年来，对回返物品的处理往往采取抛弃、掩埋的方式， 从而引起社会资源的枯竭和自然环境的恶化，对许多商家而言，更是丧失了太 好的“节流”的机会，虽想尽办法降低成本，仍居高不下。因此，企业建立产 品回收网络对促进经济发展，保护自然环境，维持全球经济的可持续发展有着 至关重要的意义。 对生产企业而言，回返产品所占的比重很大，回返率相当高，可以带来巨 大的经济利益，是有其存在空间的。表1 1 给出了一些行业及其产品的回返率。 从表中所显示数据说明，企业建立产品回收网络可以节约原材料，降低生产成 本，同时对使用过的产品及材料再生恢复，循环使用，也减少了对环境的影响， 增强了企业的竞争能力。 表i - 1 生产企业及其回返率 行业回返率行业回返率 杂志出版业 5 0 c d r o m1 8 2 5 书籍出版业 2 0 3 0 打印机4 8 书籍发行业 1 0 2 0 汽车部件 4 6 贺卡 2 0 3 0 消费型电子产品4 5 电脑制造业 1 0 2 0 家用目化品2 3 来源： s t r a t e g i ci s s u ei np r o d u c tr e c o v e r ym a n a g e m e n t 1 3 2 研究内容 逆向供应链是随着全球制造业的发展以及可持续发展理念的兴起而产生的 一种新型技术，近几年它已成为世界各国研究的热点。 本文研究了供应链和逆向供应链，建立了闭环供应链。针对供应链和逆向 供应链进行分析、建模，着重研究了产品回收网络的类型、回收技术、回收中 心等，建立了产品回收网络模型，并利用模拟退火算法对模型进行求解和数据 6 西北一l ：业大学硕士学位论文第一章绪论 验证。 主要研究内容如下： 供应链和逆向供应链研究：本论文分析了供应链和逆向供应链的特点、 模型以及存在的问题，并就对象单一性、网络单向性、产品全生命周 期管理、产品环保要求和用户需求方面进行了探讨。结合正、逆向供 应链研究闭环供应链系统，将供应链的供应、制造、物流、销售和逆 向供应链中的回收、检验、分拆、处理相结合组建封闭循环的供应链 系统。 产品回收网络的建立：产品回收网络是逆向供应链中的重要组成部分。 本文从产品回收类型和特点出发，对三种产品回收网络：再循环网绍、 再制造加工网络、可再利用产品回收网络进行了研究，并对每一类产 品回收网络进行了详细案例说明。 产品回收网络优化设计：本文以产品回收网络中可再制造加工网络为 主，根据正向、逆向供应链在运输渠道上费用构成的不同，建立混合 整数规划模型，并利用模拟退火算法对该模型进行实现。 产品回收网络相关技术：本文在研究逆向供应链，产品回收网络建立 和优化设计的基础上，对产品回收网络中的相关技术也进行了探讨。 1 3 3 重点解决问豚 从上面可以看到，逆向供应链对制造业节约原材料、降低生产成本、促进 环境保护方面有着无可比拟的优点。但由于关于逆向供应链的研究是一个新的 课题，对逆向供应链系统化、科学化的研究还处于起步阶段，大量地、有效地 利用回收物，节约资源的探索是远远超出了传统的“拾破烂”的概念。本文从 供应链的背景出发，对逆向供应链从概念到操作流程、环节、甜象都做了一定 的阐述，提出了正向供应链和逆向供应链相集成的闭环供应链这一观点，从而 把逆向供应链上升到一个系统化、科学化的高度。 本文的核心是对逆向供应链中产品回收网络的研究。在文中详细论述了产 品回收网络的类型、布局，产品回收网络中回收中心的选择和建立，以及对回 收过程中产品的不确定性的研究。同时，利用混合整数规划的方法建立了以市 场、回收产品、资源为背景，回收点、回收中心，再加工生产工厂为节点的产 品回收模型，结合正向供应链，对产品回收网络进行分析，决定节点的最优位 置和最优规模，以使达到回收网络投资与营运费用最小。 最后，对回收网络实施中的一些相关技术进行了阐述，以期使产品回收网 络的功效达到最大化。 7 西北_ _ l 业人学硕士学位论文第一章绪论 1 3 4 研究意义 根据可持续发展的要求，结合制造业的发展，本文提出和研究了一种适合 制造业可持续发展的管理模式一一逆向供应链，其核心问题是产品回收。如何 有效地利用废旧产品已经成为全球所面临的共同挑战，许多国家通过立法来要 求企业对其产品的回收过程负责。同时，随着市场压力的不断加剧，许多消费 者在购物时提出以回收作为再购或更新的条件。目前，许多废旧产品都被直接 送往垃圾填埋场，不再考虑资源的回收再利用，也不对废旧产品进行环境无害 化处理。这种废旧产品的处理方法不仅造成资源的浪费，也对环境产生严重的 污染。解决这些问题最好的方法就是不要把废旧产品当作废物垃圾来处理，而 是把它看作一种可以回收再利用的、能生产出同样的或其它有用产品的物资资 源。这样不仅可以有效地解决废弃产品处理过程带来的环境问题，同时也减少 了对新资源的消耗。 无论从哪一方面来讲，系统地研究废旧产品的回收再利用技术，对企业实 现可持续发展，资源能源的有效利用，环境保护等各方面都具有重要的意义。 1 4 章节安排 第一章绪论：结合当前制造业现状，可持续发展理念的提出，引出供应链及逆 向供应链的管理技术，着重论述逆向供应链的发展和研究现状，对改 善目前制造业现状的重要意义，提出本文的研究内容和研究的现实意 义。 第二章逆向供应链模型：主要从供应链的背景、模型以及存在问题到逆向供应 链的概念、内涵、研究现状开始，结合供应链和逆向供应链形成闭环 供应链，并针对闭环供应链进行分析和研究，最后提出逆向供应链中 产品回收面临的现状。 第三章产品回收网络：归纳了产品回收类型，产品回收网络的三种类型，产品 回收网络的网络特征和网络布局。重点讨论了回收中心的选择和建立， 回手中心地理位置，成本核算等方面的问题，以及产品回收的不确定 性研究，为进一步对产品回收网络的优化奠定了研究的基础。 第四章产品回收网络优化设计：在前面研究的基础上，根据产品回收的特点建 立产品回收网络模型，并利用模拟退火算法对数学模型进行设计和实 现，确定节点的最优位置和最优规模，以期达到回收网络投资与营运 费用最小。最后对产品回收网络中的一些相关技术进行了讨论。 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 第五章结束语：本章总结了论文的主要研究内容，并对研究中的一些问题进行 讨论，最后，对后续工作做出展望，并就在后期研究中的一些方向进 行了探讨。 西北工业大学硕士学位论文第二章逆向供应链模型 2 1 前言 第二章逆向供应链结构模型 本章主要分析了供应链和逆向供应链的结构模型及其存在的问题，提出了 正向供应链和逆向供应链相结合的闭环供应链模型，并对产品回收中面临的问 题进行了探讨。 2 2 供应链的基本结构模型 2 2 1 供应链结构模型 供应链迄今为l 卜尚无一个公认的定义，但是最近几年对供应链的研究逐步 形成了一个网链的概念【l ，即侧重于围绕核心企业的网链关系，如核心企业与 供应商、供应商的供应商乃至与一切前向的关系，与用户、用户的用户及一切 后向的关系。以企业为核心，通过对信息流、物流、资金流的控制，从采购原 材料开始，制成中闻产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到消费者手 中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体的功能 网链结构模式。这条链不仅是一条连接供应商到用户的物料链、信息链、资金 链，而且是一条增值链，物料在供应链上因加工、包装、运输等过程而增加其 价值，给相关企业带来收益。由此可以将供应链的结构简单地归纳为如图2 - 1 供应商的供应商 供 应 源 用户的用户 需 求 漂 资金流 图2 - 1 供应链的结构模型 西北工业大学硕士学位论文 第二章逆向供应链模型 所示的结构。 从图2 1 中可以看出，供应链由所有加盟的节点企业组成，其中一般有一 个核心企业( 可以是产品制造企业，也可以是大型零售企业，如美国的沃尔玛) ， 节点企业在需求信息的驱动下，通过供应链的职能分工与合作( 生产、分销、零 售等) ，以资金流、物流或年口服务流为媒介实现整个供应链的不断增值。 2 2 2 供应链模型存在的问题 从上面的分析可以看到，传统的供应链主要解决从上游供应商到最终用户 的单向活动，至于产品到用户手中后的流向就不再考虑了。然而，由于绿色制 造和可持续发展理念的提出，环境保护问题也随之渗透到社会的各个角落。因 此，大至整个社会、小到用户对企业提出了越来越多的要求，企业对用户手中 的废旧产品必须承担回收和处理的责任，原有的供应链网络已不能满足企业新 的需求，主要存在以下几个问题： l ，对象的单一性。现有的供应链网络处理对象是新产品、一等品，不涉 及废旧产品的处理问题。 2 网络的单向性。现有的供应链网络囊括了从市场需求分析、产品设计、 加工制造、销售、使用的整个前向过程，关于废旧产品的回收、再制 造和再利用等反向过程概没有考虑。 3 现有的供应链网络的侧重点在于产品的设计和制造，没有对整个产品 生命周期进行管理。 4 ， 由于环保压力和用户需求逐渐苛刻，退货等逆向活动频繁发生，给企 业造成了较大的经济损失。 5 对用户需求信息、产品的反馈信息捕捉不及时、不准确，使得企业不 能快速决策而错失良机。 故快速从用户手中回收产品、获取各种实时信息以及对回收产品做出快速 处置或再利用决策等变得越来越重要，而这正是逆向供应链及其相关技术要研 究和解决的问题。 2 3 逆向供应链结构模型 2 3 1 逆向供应链的概念和内涵 逆向供应链( r e v e r s es u p p l yc h a i n ) 是相对于供应链提出来的并且提出 西北1 业大学硕士学位论文第一二章逆向供应链模型 和研究的历史很短，在我国几乎是空白，其概念和内涵还处于探索和发展阶段， 目前还没有一个统一的提法。v d a n i e lr g u i d e j r 等6 j 认为“它是指为了从客户 手中回收使用过的产品所必需的一系列活动，其目的是对回收品进行处置，或 者再利用”。结合以上观点以及供应链的概念，本文认为逆向供应链可以理解为： 从用户手中回收产品，对回收产品进行分类、检测，直到再利用或者最终处置 的一些企业或企业部门所构成的网络。从逆向供应链的构成来看，参与逆向供 应链的基本实体主要有用户、回收商、集中退货及回收中心、原制造商( o e m s ) 、 供应商、服务商、销售商等，集中退货及回收中心可以是原制造商的一个部门 也可以是一个独立的企业。逆向供应链的内容7 j 主要涉及参与逆向供应链的相 关实体之间的逆向物流、信息流、资金流的同步、协调问题。逆向供应链的概 念如图2 2 所示。值得指出的是逆向供应链有四条路径，第一条路径是沿供应 链原路返回。有时货品可能会跳过中间的参与者而直接返回供应链的上游。第 二二条路径是通过二级市场或其他渠道重新加入流通。二级市场通常指由融资人、 经纪人、批发商、进出口商等组成的专门处理正常渠道无法进行再销售的商品 的市场群体。二级市场目前主要处理高科技仪器( 医疗仪器) 、运输工具( 飞机、 图2 - 2 逆向供应链的概念 船) 、大宗废旧原材料( i b n 铁) 等商品，并且趋向国际化。往往有经纪人或批发 商将手中的存货以低价转让给这些零售机构，然后由他们再进行销售。第三条 路径是将产品或其包装材料经过收集、分类和再制造加工，使得其全部或部分 可以重新进入供应链的循环。在收集、分类和n 2 1 2 的过程中，可能会有专业的 第三方公司加入。第四条路径是垃圾填埋。 2 3 2 逆向供应链模型 逆向供应链是从用户手中回收产品并进行分类、检测，直到最终处置或由 企业再回收的过程。逆向供应链的具体问题主要包括：产品回收预测、产品回收、 西北工业大学硕士学位论文 第二章逆向供应链模型 逆向物流、生产计划、库存、检测分类、再制造或处置、第二市场开发、分销 和销售、使用支持和服务等。图2 3 描述了逆向供应链的结构模型。 图2 - 3 逆向供应链的结构模型 逆向供应链从回收的产品到检查、测试，如果确实没有实用性，按照废物 处理原则进行处理，如果该产品还可以再进入流通，则修复产品，修复过程按 照产品特点的分类拆分、修复，进入装配制造，产生新产品等等。 2 3 3 逆向供应链的特点 逆向供应链作为供应链中特殊的一环，与传统的正向供应链相比，具有明 显的不同： 1 逆向供应链同正向供应链运作的起始点完全相反 在正向供应链系统中分销的产品是通过市场的需求拉动的，整个物流系统 都是围绕着消费者的需求自行进行调整的，而逆向供应链中的产品作为生产者 的责任延伸部分，更加趋向于反应性的行为与活动，其中实物与信息的流动基 本都是由供应链尾端的成员或最终消费者引起。 2 营销模式不同 在正向供应链系统中，制造商只需要将产品配送给多个消费者，通常具有 比较成熟的营销模式，而逆向供应链系统则要从消费者手中将产品或包装材料 收集起来，还要将这些物质再销售出去，在产品的再销售过程中，由于产品包 装和质量不均一，导致产品的营销受到多种因素的影响。 3 逆向供应链对回收产品或物料的供应的不确定性 在传统的正向分销中，产品的供应是典型的内生变量，生产者可以根据需 要控制产品的供应时间、数量、质量、销售的市场范围等。而在逆向供应链系 统中，回收产品的供应通常是由外生变量决定的，回收者可以回收到的产品的 数量、时间等通常是由产品的原消费者决定的，发生逆向供应链的地点较为分 散、无序，不可能集中一次向接受点转移，造成运输成本的增加，并且很多产 品的回收状况没有历史数据可以借鉴，因此很难进行预测。 4 逆向供应链对回收产品和物料的需求的不确定性 西北_ ：_ ：业大学硕士学位论文第二章逆向供应链模型 由于缺乏成熟的专业化的再使用( 二手) 市场，刚收产品的再分销没有稳定 的顾客群，没有特定的专业的分销回收产品的市场，因此，对回收产品或物料 的需求有很高的不确定性。但是，可以预料，随着产品回收变成一项普通的业 务，再使用市场的日益完善和成熟，逆向供应链中回收产品的分销和传统的正 向分销在需求方面的这种区别会逐渐消失。通过企业间合作协议的签订，现代 信息技术( 如跟踪，机器传感器，和电子数据交换等) 的应用，将会为产品的回 收和再分销提供更为稳定的环境。 5 逆向供应链有传统正向供应链没有的“检查分离”阶段 回收产品在质量、性能等方面有很大的不同，需要通过对回收产品及其零 部件的检查来决定产品或其零部件是再使用还是进行报废处理，并根据不同的 处理方法将回收产品进行分离。而传统的正向供应链只在产品出厂之前对产品 进行质量检查，与逆向供应链的“检查分离”阶段相比，所需要的资源要少， 操作也更简单。 6 物流的管理成本不同 在正向供应链中，决定成本的因素相对比较稳定，成本的计算直接而且可 控性强，在逆向供应链中的产品所涉及的成本内容广泛，而且由于产品回返的 原因各不相同，对于各种产品的价格与成本的核算标准也就不尽相同，另外， 对于部分产品，在逆向渠道中还要进行适当的处理之后才能再次出售，这又会 生成一部分的附加成本，因此对于逆向供应链的成本核算十分复杂且可控制性 较弱。 2 3 4 逆向供应链解决的问题 如2 2 2 中描述传统的供应链结构模型已经不能解决供应链系统中存在的 问题，利用逆向供应链模型可以解决存在的大部分问题。 1 针对对象的单一性 正向供应链( 供应链) 只针对产品的生产、销售等一系列正向流程进行处 理，没有关注还可利用的废旧产品的回收流程。在实际情况中，对于产品销售 到用户手中，用户使用完后对于产品的回收、再处理等问题正向供应链无法解 决。而逆向供应链恰恰就关注予废旧品的回收、再处理流程，回收网络模型等 问题。同时，结合正、逆向供应链的模型能更多的贴紧实际的产品销售回收等 流程。 2 网络的单向性 正向供应链模型中，网络都是单向网络，均是从生产环节到销售环节，在 网络模型中没有考虑到产品回收的逆向网络问题。在逆向供应链中，产品是从 4 两北工业大学硕士学位论文 第二章逆向供应链模型 最终用户手中作为网络的起点，回到产品制造商作为终点。研究逆向供应链的 网络模型能更好的帮助实施产品的回收管理。 3 产品全生命周期管理 现有正向供应链模型中，只有从生产，销售到使用，对于使用后产品的生 命周期管理无法进行。利用逆向供应链和正逆结合的供应链模型，可以针对产 品进行全生命周期管理。对于产品的更新换代，产品的研发使用，产品的销售 等方面都起到良好的作用。 4 产品的环保要求 正向供应链中，产品从生产到销售、使用，制造商、销售商以及使用者对 产品流通中的环保问题考虑的少之又少，而利用逆向供应链可以解决产品流通 中所引起的大部分环保问题。结合正向供应链形成的闭环供应链统一从整个生 产、销售、使用、回收、分类、再进入生产等方面进行全面的环保评估。 5 捕捉用户需求 正向供应链只涉及产品的生产、销售等环节，产品被用户使用直至报废或 其他处理，生产商并没有一个确切的网络模型来了解产品使用的特点和用户需 求。利用逆向供应链，明确建立产品回收网络，生产商可以快速、准确地收集 用户需求来改进产品。 2 4 闭环供应链结构模型 针对上面对现有供应链结构模型存在问题的分析，为了实现对企业产品全 生命周期( 包括从市场需求分析到最终报废处理的各个阶段) 的有效管理，本文 提出了将供应链与逆向供应链集成起来形成闭环供应链进行集成管理的观点。 2 4 1 闭环供应链模型 供应链从内容可以分解为供应、制造、物流、销售，每一个环节都按照顺 序紧密相关，逆向供应链从回收、检验、分拆、处理等入手，每个节点都有可 能再次进入正向供应链，进而形成一种封闭的供应链。 图2 - 4 是一个闭环供应链示意图，如图所示，正向供应链从供应、制造、 配送到零售，最终产品到达客户的手中，但逆向供应链分为退货和回收。从退 货逆向供应链来说，用户觉得产品不满意，或者产品有缺陷，用户选择退货， 产品可能是无缺陷产品，产品根据类别返回到零售、配送、制造、供应。每 西北工业大学硕士学位论文 第二章逆向供应链模型 亡= = = = 各表示正向供应链 图2 - 4 闭环供应链 步都会根据停留到任一个正向供应链的节点上，再次进入正向供应链的产品流 通。例如产品a 从顾客沿退货供应链返回到配送，从配送流入到其他的零售点， 再次进入其他顾客手中，或者返回到制造，重新进行产品的改良，然后配送， 进入零售点，再次进入顾客手中。从回收逆向供应链来说，它分回收、检验、 分拆、处理等过程。先从顾客手中回收产品，送往检验地，检验无问题，发送 给配送机构，配送到零售点，再次进入有需要的顾客手中。或者，从顾客手中 回收，检验有问题，进行分拆处理，有用的部件通过再制造或者再供应进入正 向供应链制造、供应环节，无用的部件进入处理，根据部件类别进行相应的处 理，完成整个闭环供应链的范畴。 从闭环供应链系统来看，一个产品的闭环供应链系统建立必须涉及以下几 个方面的内容： 整个闭环系统功能分配明确。 闭环供应链系统的信息沟通。 回收中心的必要性。 闭环供应链中的企业集成。在闭环供应链中，涉及到企业的所有部门，并 且涉及到其他的企业。对于大生产系统，涉及的面更多，需要更多的企业参与 进来，对企业集成的要求更高。 2 4 2 闭环供应链模型特点 一个闭环供应链系统不但涉及到制造，流通领域，还要涉及到销售领域， 建立一个完整的闭环供