（计算机软件与理论专业论文）基于mas的逆向物流多方博弈分析.pdf

摘要 a g e n t 与m a s ( 多a g e n t 系统) 理论与技术是计算机科学与人工智能发展较快 的一个领域，同时也为我们提供了新的研究思路与方法，m a s 理论与技术已经广泛 应用于交通控制、工业生产、网络管理以及软件开发等多种环境，并对社会学、生 态学、心理学等学科的研究工作产生了重大影响。逆向物流通过对废弃物品进行回 收和再生利用，町以提高资源利用效率，减少污染，有助于遏制生态环境恶化，促 进可持续发展的早口实现。 本文首先阐述了选题背景与研究意义，然后概述了逆向物流理论、博弈理论以 及a g e n t 与m a s 相关理论与技术等。针对国内逆向物流发展严重滞后的问题，本文 分析认为有必要建立适当的外部政策环境。由于构建逆向物流的过程是政府、企业、 消费者多方博弈的过程，必须综合考虑相关各方的情况，才可对问题有更全面、更 准确的认识。基于此，本文建立了政府、企业、消费者三方之间的博弈模型，并分 不同的情况对其进行分析，以求对此问题做更全面的理解。根据博奔模型进行的分 析表明政府适时积极的介入，更有利于逆向物流的开展。最后本文将政府、企业、 消费者视为具有不同目标的a g e n t ，利用s w a r m 对l 述模型进行了仿真实验，所得 结果进一步印证了上述结论，且更便于政府有关部门作为决策依据，对企业、消费 者也有一定的参考价值。 关键词：姒s ；逆向物流；多方博弈；s w a r m ；决策 a b s t r a c t a g e n ta n dm a st h e o r yi s af a s t d e v e l o p i n gd o m a i ni nt h es u b j e c t so fc o m p u t e r s c i e n c ea n da i ，i ta l s op r o v i d e su sw i t hn e wr e s e a r c ht h o u g h t sa n dm e t h o d s m a st h e o r y a n dt e c h n o l o g yh a sa l r e a d yb e e nw i d e l ya p p l i e di nf i e l d ss u c ha st r a f f i cc o n t r o l ，i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n ，n e t w o r ka d m i n i s t r a t i o na n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t ，e t c ，b e s i d e st h i s ，i th a s a l s oe x e a e dg r e a ti n f l u e n c eo ns c i e n t i f i cr e s e a r c h e si ns o c i o l o g y , e c o l o g y , p s y c h o l o g ya n d s oo n i m p l e m e n t i n gr e v e r s el o g i s t i c sw o u l di m p r o v et h eu t i l i z a t i o nr a t eo fr e s o u r c e s ， r e d u c ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n ，t h u sp r o m o t et h er e a l i z a t i o no fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ， r e v e r s el o g i s t i c sa c h i e v e sa l lt h i sb yr e c y c l i n ga n dr e u s i n gu s e dp r o d u c t s i nt h i sp a p e r , w ef i r s te l a b o r a t e dt h eb a c k g r o u n do ft h er e s e a r c h ，a n dt h e ns k e t c h e d r e v e r s el o g i s t i c st h e o r y ，g a m et h e o r y , a g e n ta n dm a st h e o r y , e t c w en o t i c e dt h a tw h i l e t h er e v e r s el o g i s t i c st h e o r yd e v e l o p sf a s t ，i t si m p l e m e n t a t i o nl a g sb e h i n d ，w ep r o p o s e d t h a ta na d e q u a t ep o l i c ye n v i r o n m e n tw o u l db ean e c e s s i t yo fs o l v i n gt h i sp r o b l e m t h e p r o c e s so fr e v e r s el o g i s t i c sc o n s t r u c t i o ni sa ni n t e r a c t i o np r o c e s sa m o n g t h eg o v e r n m e n t ， t h ee n t e r p r i s ea n dt h ec o n s u m e r , i ng a m et h e o r yt e r m si ti sam u l t i p l a y e rg a m ep r o c e s s ， t h u si ti sn e c e s s a r yf o ru st om a k eac o m p r e h e n s i v ec o n s i d e r a t i o no fa l lp a r t i e sc o n c e r n e d s oa st o g e tat h r o u g ha n da c c u r a t ek n o w l e d g eo ft h i sp r o b l e m a c c o r d i n gt ot h i s ，w e c o n s t r u c t e dat h r e e - p l a y e rg a m em o d e l ，w i t hw h i c hw ea n a l y z e dt h ei n t e r a c t i o na m o n g t h eg o v e r n m e n t ，t h ee n t e r p r i s ea n dt h ec o n s u m e ra c c o r d i n gt od i f f e r e n tc i r c u m s t a n c e s w e a r r i v e da tt h ec o n c l u s i o nt h a tt h et i m e l ya n da c t i v ei n v o l v e m e n to ft h eg o v e r n m e n tw o u l d m a k ef o rt h ep r o g r e s so fr e v e r s el o g i s t i c s i nt h ee n do ft h ep a p e r ，w er e g a r d e dt h e g o v e r n m e n t ，t h ee n t e r p r i s ea n dt h ec o n s u m e ra sd i f f e r e n ta g e n t sw i t hs e p a r a t eg o a l s ，w e s i m u l a t e dt h ei n t e r a c t i o no ft h et h r e ep a r t i e sb ym a k i n gu s eo fs w a r m ，t h er e s u l tw eg o t f u r t h e rv a l i d a t et h ec o n c l u s i o nw eh a v eg o ti nt h ep r e v i o u sc h a p t e gw h i c hw o u l db eo f g r e a th e l pt ot h ee n t e r p r i s ea n dt h ec o n s u m e ri nm a k i n gc h o i c e sa sw e l la st ot h e g o v e r n m e n ti nd e c i s i o n m a k i n g k e y w o r d s ：m a s ；r e v e r s el o g i s t i c s ；m u l t i - p l a y e rg a m e ；s w a r m ；d e c i s i o n - m a k i n g 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 选题的目的和意义 论文在对逆向物流作研究分析的基础上，针对逆向物流的特点，研究外部环境 制度对逆向物流的主要影响，并建立制度安排下的逆向物流多方博弈模型，还利用 了m a s 相关理论与技术构建多a g e n t 博弈的仿真模型，对构建逆向物流过程中政府、 企业与消费者三者的互动关系进行了研究，以期为有关各方提供相应的决策支持。 日前，随着我陶国民经济的发展，物流业也取得了较快发展，物流在各个领域 的作用都显得更加重要。但是我旧物流的整体发展水平还比较低，许多问题有待进 一步解决，其中最紧迫的一个问题就是逆向物流发展严重滞后，大量废旧物资难以 得到充分的再生利用。造成上述问题的直接原因在于：一般企业都没有对自己的产 品开展逆向物流活动，而原有的废旧物资刚收企业大多仅限于“买废卖废”，同时又 缺少专业的第三方逆向物流企、出。许多尚有较高再利用价值的报废产品通常只是作 废物资回收，- 单纯从经济的角度出发，按照预定的折旧方式收旧残值，或者是作 为垃圾通过简单的处理就进行焚烧、填埋或堆放处理，使得资源利用效率低下，甚 至造成严重的环境污染。发达i j 家曾经冈为采取“大量生产、大量消费、大量废弃” 的发展模式而遭遇环境危机、资源危机，所以特别重视节约资源、保护环境，并较 早提出和发展逆向物流、绿色物流，已经取得很好的经济、社会与环境效益【1 , 2 , 3 , 4 j 。 逆向物流又称反向物流或静脉物流，逆向物流的定义有多种，不过内涵大致1 f 同。这里取美国逆向物流执委会所给定义：逆向物流指物品从其消费地向其接收地 流动的过程，流动的目的在于补救商品的缺陷、恢复物品价值或对其进行适当的处 置【”。逆向物流流动的对象是产品、包装物及相关信息等。逆向物流的目的或者是 为了重新获取产品、包装物的使用价值，或者是对最终的产品废弃物进行适当的处 置。逆向物流根据产生原因可以分为投诉退货、终端退回、商业退回、维修退回、 生产报废与副产品回收等六种类型。逆向物流的主要活动包括回收、检验与处理决 策、产品拆解、再加工、报废处理等【5 j 。 逆向物流可以分为回收物流与废弃物流，前者指不合格物品的返修、退货以及 周转使用的包装容器从需方返回到供方所形成的物品实体流动，后者指对失去原有 使用价值的物品，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存等，并 分送到专门处理场所时形成的物品实体流动；还可以分为退货逆向物流与回收逆向 物流，如图1 1 所示。逆向物流中对回收产品的处理遵循成本一效益原则，以尽可能 低的成本、能耗，最大限度地对产品、零部件或材料进行再利用，同时努力避免污 染环境。产品回收后再利用模式有：直接重用、再制造、零部件再循环、材料再循 环等1 5 j 。开展逆向物流并对回收的物品进行适当处置，可以变废为宝，减少原生资 爵岛大学硕士学位论文 源的消耗，减少对， 三态环境的污染，缓解生态环境所承受的压力。逆向物流是绿色 物流不可或缺的一部分，它与j 下向物流一起构成了一个完整的物流系统。正向物流 与逆向物流的关系如图1 1 所示： 回临谫向物j j ；i ：讯行谫向物流诈向恂 j ：j 1 = = $ 图1 1 正向物流与逆向物流 发达国家的实践表明，企业成功实施逆向物流，可能会获得如下好处：提高客 户服务水平，增加顾客对企业的信任；降低原料采购成本；改善环境行为，提升企 业形象；改进产品设计，提高产品质量等。雅诗兰黛、通用汽车、i b m 、3 m 、西尔斯、 强生等公司在逆向物流管理上所实施的一系列措施已经获得了成本下降、资源充分 利用、客户，满意度提高、企业形象得以改善等多方面的综合效益1 5 , 6 】。企业之所以进 行逆向物流实践，与如下因素分不) r ：许多发达国家通过强制立法，责令生产厂商 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，客观上也促 使企业重视建设逆向物流；此外，由于消费者有较强的环保和维权意识，企业如果 不及时开展逆向物流可能会造成客户的流失。也就是说企业实施逆向物流与其追求 自身利益、政府制定强制性环保法规以及消费者对企业施加压力等因素是分不开的。 目前我国企业逆向物流发展缓慢，原因在于：我国环保及资源利用方面的法规 和标准尚不完善，又缺少适当的政策，实施逆向物流的企业和个人缺少政策引导与 支持，而不实施逆向物流的企业和个人也不会受到相应的惩罚：消费者环保意识较 弱，处置废旧产品时很少考虑其行为可能对生态环境造成的负面影响；国内企业缺 少资源和环保意识，对自身生产经营活动的环境影响不关心，加之逆向物流的管理 比较复杂，企业轻易不会涉足等【7 8 , 9 , 1 0 , 1 1 】。上述因素都不利于逆向物流的顺利开展， 但不论是为了发展循环经济，还是要突破国外的“绿色壁垒”，或是应对我国资源短 缺的现实，都有必要积极推动逆向物流的发展。 我国要发展逆向物流，必须注重企业、消费者和政府三个方面的参与。首先需 要企业的积极参与，因为逆向物流主要由他们来运作；也需要消费者的配合与监督， 因为许多废旧物品是消费者那里产生的，而且消费者还可以对企业施加一定的压力： 第1 章绪论 当然，政府在逆向物流构建中的作用也是不可或缺的，政府通过采墩一定的措施引 导企业、消费者积极参与逆向物流。政府、企业、消费者对逆向物流的建立都有着 不可忽视的影响，三方之间在此问题上的关系决定了逆向物流能否顺利实施。由于 政府、企业、消费者都有着各自不同的日标，在构建逆向物流问题上必然存在着分 歧，但是三者也存在共同利益，即生态环境改善对任何一方都是有益的，这是全局 的、长远的利益；此外，政府、企业、消费者的行为方式也互不相同，在是否以及 如何构建逆向物流问题上这三方都订若干种行为可以选择，但任一方实施不同的行 为都可能影响各方的最终收益，所以各方在决定采取某种行为时必须综合考虑其他 各方町能实施的行为对自己收益的影响以及自己j j 为对其他各方行为选择的影响。 上述问题可以利用博弈理论来加以解释，博弈理论是关于包含相互依存情况中 参与者理性行为的研究，博弈各方有不同的目标，可以选择不同的策略，但是同时 任一方所选策略都对其他各方的收益有影响，各方或合作或竞争以求总体或自身收 益最大。它能为分析涉及到具有不同目标和偏好的个人或组织的经济、政治或社会 局势提供深刻见解。在政府、仓业、消费者j 方博弈中，各方有管不同的目标和行 为，但同时又相互影响，构建逆向物流的过程同时也是这三方或合作或竞争以增大 自身收益的过程。论文在对有关文献进行研究分析的基础上，针对逆向物流的特点， 研究外部环境制度对逆向物流的丰要影响，并根据所建立的逆向物流构建过程中政 府、企业、消费者多方博弈的一般模型，刈各方在构建逆向物流过程中的互动关系 加以研究和阐释，从而为决策方采取措施推动逆向物流发展提供相应的决策依据。 1 2 国内外研究动态 1 2 1 逆向物流研究动态 国外比较早就开始重视逆向物流活动，无论在逆向物流的理论还是实践方面都 取得了不少成果，值得国内借鉴学习。国外逆向物流的研究情况如下： 美国逆向物流执行委员会1 9 9 8 年所出版的 g o i n gb a c k w a r d s ：r e v e r s el o g i s t i c s t r e n d sa n dp r a c t i c e s 一书对逆向物流的概念作了定义，指出了逆向物流所具有的价 值以及逆向物流发展所面临的困难，并介绍了改进逆向物流管理的一些策略和技术 手段，特别对逆向物流的环境影响加以讨沦，还介绍了欧美各国逆向物流的发展现 状以及有关的法规，最后，作者认为必然会有更多的公司重视逆向物流，并就如何 改善逆向物流给出了一系列建议【1 l 。 j o h n s o n ( 1 9 9 8 ) 对北美1 2 家钢铁厂的废旧钢铁逆向物流系统进行了研究，发 现采购对这些工厂的逆向物流活动具有重要影响。数量因素也对企业选择策略与生 产过程存在显著影响【1 2 j 。 k o k k i n a k i 等( 2 0 0 0 ) 论述了电子商务在逆向物流中所发挥以及能够发挥的作用， 青岛人学硕士学位论文 并对现有的逆向物流网站作了分类介绍，此外，作者指出现有的电子商务模型还比 较简单，仅仅是将原有实践移植到了网络上【1 。 m i n n e r ( 2 0 0 1 ) 研究了集成逆向物流的供应链安全库存问题【1 “。 k r u m w i e d e 与c h w e n ( 2 0 0 2 ) 考察了逆向物流领域的行业惯例，并专门研究了 企业涉足逆向物流服务业必须面埘的种种问题以及要经历的过程，最后作者提出了 一个逆向物流决策模型米帮助第二方供应商分析提供逆向物流服务的可行性。作者 还对一家规模较大的运输公司进行了实地研究以验证提出的模j 型【1 5 1 。 g o n za i l e z t o r r e 等( 2 0 0 4 ) 对两班牙和比利时两国食品业、饮料、i k 的包装企业与 其供应商及客户的关系进行了比较研究1 3j 。 d eb r i t o ( 2 0 0 4 ) 回顾，逆向物流理论的发展情况，对逆向物流的不同定义进行 了讨论，并在文献和案例研究的基础上，提出了理解逆向物流的一个框架：退货为 什么发生? 退货是如何处理的? 什么样的产品被退回了? 由谁实施逆向物流活动? 从这四个方面就可以了解逆向物流的基本情况。另外还给出一个退货管理决策框架， 还特别对存在逆向物流情况f 的库存模型进行了研究，指出信息在库存管理中的重 要性【。 r i c h e y 等( 2 0 0 5 ) 在( ( d e v e l o p i n ge f f e c t i v er e v e r s el o g i s t i c sp r o g r a m s ) ) 一文中根 据汽车零配件行业的案例研究了不同设计特性对逆向物流活动的作用，还特别研究 了自主开发与采购逆向物流管理软件两种选择对逆向物流项目的不同影响【1 6 j 。 r a v i 和s h a n k a r ( 2 0 0 5 ) 通过解释结构建模对阻碍汽车行业开展逆向物流的因 素进行了分析，并将这些因素进一步划分为驱动因素、从动凶素等【1 7 】。 p r a h i n s k i 与k o c a b a s o g l u ( 2 0 0 6 ) 在对逆i 甸供应链相关文献进行评述的基础上提 出1 0 个有待研究的方向【1 8 l 。 国内逆向物流的研究起步较晚，但学界对此比较重视，理论研究已经取得了不 俗的成绩： 柳键( 2 0 0 2 ) 根据交易成本理论和网络结构理论对逆向物流的组织形式进行了 分析，认为网络模式是逆向物流的最佳组织模式，作者还特别对逆向物流的作用及 存在的问题作了探讨，指出逆向物流能够为企业及供应链带来经济价值和环境效益， 但同时又可能导致风险逐级放大效应更明显、经济利益与环境利益的矛盾、回收品 业务与常规业务的冲突等问题，实施逆向物流必须建立在对企业各方面因素综合考 虑的基础上【1 9 】。 高建刚等( 2 0 0 2 ) 根据产品拆卸的过程定义了拆卸与或图，并根据产品的回收 策略以及可能的拆卸操作提出6 条筛选准则，可用来评价和改善产品的可回收性唧i 。 刘志峰等( 2 0 0 2 ) 建立了基于智能体的回收工艺决策模型，并探讨了以专家系 统支持的单步工艺决策和基于实例推理的网络路由搜索的自动回收工艺路线生成算 4 第l 章绪论 法，还对系统的实现过程和方法进行了分析【2 “。 谢家平、陈荣秋( 2 0 0 3 ) 运用基于作业的成本分析法对不同的产品再生策略进 行了分析，并建立了产品回收处理的财务分析模型，有利于量化分析成本动因，帮 助企业改进产品设计【2 2 。 黄祖庆、达庆利( 2 0 0 3 ) 提出了一个最优订货模型和求解算法，并用数值算例 讨论分析了不同退货率、库存成本和缺货损失对销售商的最优订货量和期望收益的 影响。研究结果表明，退货率对销售商的订货数量以及期望收益有明显影响，因此 销售商应采取有效措施尽量降低退货率【2 3 】。 姚卫新( 2 0 0 4 ) 通过建立数学模型以及实例验证，从比较宏观的角度对第三方 负责回收、零售商负责川收以及生产商负责回收等三种不同的产品回收模式进行了 分析比较，为企业选择合适的回收模式提供了理论依据【2 4 】。 邓云霞( 2 0 0 4 ) 在企业逆向物流实施障碍及决策流程分析中分析了企业开 展逆向物流活动可能遇到的问题，并在此基础卜i 设计了逆向物流决策流程阻帮助企 业进行决策【2 5 j 。 马祖军等( 2 0 0 4 ) 对再使用逆向物理网络、再制造逆向物流删络、再循环逆向 物流网络以及商业退回逆向物流网络等四种类型的逆向物流网络及其结构进行了分 析，并指出了现有的逆向物流网络设计模型尚存在不足之处【2 6 】。 岳辉、陈宇( 2 0 0 4 ) 分析了企业在决定逆向物流、i k 务外包时要考虑的影n 向因素， 给出了企业逆向物流业务外包的决策程序框图，并在此基础上研究了如何建立指标 体系，运用层次分析法对备选的第三方逆向物流企业进行评价1 2 7 j 。 魏洁等( 2 0 0 5 ) 对生产商延伸责任制情况下不同的回收模式进行了比较分槲”j 。 1 2 2 关于博弈论 博弈论是数学的一个分支，也是运筹学的一个重要学科，目前在生物学，经济 学，计算机科学和其他很多学科都有广泛的应用。博弈论( g a m et h e o r y ) 是研究决策 主体的行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策的均衡问题，也就是说，当一 个主体的选择受到其他人、其他企业选择的影响时的决策及其均衡问题【2 9 , 3 0 1 。它能 为分析涉及到具有不同目标和偏好的个人或组织的经济、政治或社会局势提供深刻 见解。博弈理论可以定义为对理性决策者之问冲突与合作的数学模型的研究，或者 说是关于相互依存的参与者如何选择自身行为的一门学科。所谓相互依存，是指博 弈中任何一个参与者受到其他参与者的行为影响，反之，他的行为也影响到其他参 与者。由于这种相互依存性，博弈中的理性决策必定建立在其他参与者的反应之上。 一个参与者将自己置身于其他参与者的位冠并为他着想，从而预测其他参与者将选 择的行动，在这个基础上该参与者决定自己最理想的行动，这就是博弈理论的本质 青岛大学硕士学位论文 与精髓。 目前已有的研究逆向物流中各方关系的工作：郑州工程学院的董立研究了外部 环境制度对静脉物流实施的影响，并就有，无制度安排情况下静脉物流产生方与处理 方的博弈关系进行了研究【3 1 】：西南交通大学的王云儿对逆向物流构建中政府与企业、 企业与消费者的关系分别进行了博弈分析【3 2 】。 1 2 3 关于m a s 及s w a r m a g e n t 理论j 技术，特别是m a s 技术( m u l t i a g e n ts y s t e m ) 近年来已成为人工 智能领域的研究热点，国外较早开展了这方面的研究工作。a g e n t 研究与系统科学、 决策科学、管理组织理论、经济学以及对策论( 经济学中称为博弈论) 等的发展存 在着密切联系。a g e n t 是一类在特定环境下能感知环境，并能自治地运行以代表其 设计者或使用者实现一系列目标的计算实体或程序，它具有自主性、社会性、反应 性、主动性以及其他一些特性阢3 3 ，3 4 ，3 5 ，3 6 1 。m a s 是由多个a 2 e n t 组成的系统，它在 a g e n t 理论的基础上重点研究a g e n t 的互操作性以及a g e n t 问的协商和协作等问题。 单个a g e n t 所具有的知识、能力都非常有限，而m a s 由多个a g e n t 进行协作，通过 任务分解和任务协调提高整个系统的能力，可以用来解决单个a g c n t 无法解决的复 杂问题。与单个a g e n t 相比，m a s 有如下特点：每个成员a g e n t 仅拥有不完全的信 息和问题求解能力，不存在全局控制，数据是分散或分布的，计算过程是异步、并 发或并行的。 r o s e n s c h e i n ( 1 9 8 6 ) 最早使用对策论方法讨论理性a g e n t 曲- 商、协作的条件， 并提出了在没有通信的情况下理性a g e n t 静态交互的理论。b r a f m a n ( 1 9 9 7 ) 提出了 一种用思维状态来给a g e n t 建模的方法，并给出了一个具有信念、偏好和决策策略 的a g e n t 基本模型，研究了这些因素对a g e n t 行为的作用，还提出了决策判据的概 念，用于表示a g e n t 在不确定情况下处理取舍、零和对策中博弈者面临不确定情况 时，采用m a x m i n 原则 3 2 】。f a t i m a 与w o o l d r i d g e ( 2 0 0 5 ) 从假设、目的、约束条件 等方面对a g e n t 协商的博弈和进化方法进行了全面的比较分析【3 7 】。 傅荣、刘震宇等( 2 0 0 1 ) 提出一个在网络环境下多a g e n t 竞争推理的模型，以 及在该模型中解决冲突的信息熵方法【3 8 1 。王立春、陈世福( 2 0 0 2 ) 给出的一个协商 模型m m n ，利用“协商协商过程协商线程”的概念描述多a g e n t 多问题协商，并 且通过提供一个灵活的协商协议支持多a g e n t 环境中的多种协商形式；另外，该模 型还支持a g e n t 在协商过程中的学习 3 9 】。袁爱进等( 2 0 0 5 ) 提出了一个基于博弈论 的多a g e n t 交互模型g m m m ，用于解决不完全信息分布式环境下多人协商决策 问题 4 0 1 。 本课题使用的仿真平台是圣塔菲研究所研发的s w a r m 软件。圣塔菲开发s w a r m 笫i 章绪论 的目的就是提供一个高效叮信且【1 j 重用的软件实验仪器，其中包含了一个标准的软 件工具集。s w a r m 的建模思想就是让系列独立的a g e n t 通过独立事件进行交互， 帮助研究出多个个体组成的复杂适应系统的行为。用户可以使用s w a r m 提供的类库 构建模拟系统并使系统中的主体和元素通过离散事件进行交互，同时可以进行模拟 实验的分析、显示和控制。由于s w a r m 没有对模型和模型要素之间的交互作任何约 束，利用s w a r m 可以很方便地对复杂的物理系统、经济系统或社会系统进行仿真研 究【4 1 , 4 2 , 4 3 , 4 4 】。 1 3 研究内容和要解决的主要问题 目前我斟企业在构建和实施逆向物流中举步维艰，原因主要是政策管制不力、 企业不够重视以及消费者环保意识淡薄等。为了推动企业的逆向物流活动与发展循 环经济相协调，构建生产、消费过程中政府、企业和消费者的良性互动机制刻不容 缓。那么，作为逆向物流利益相关方，政府、企业、消费者之间存在什么关系? 构 建逆向物流可能给各方带来多大收益? 同时又有多大风险? 二者各应选择何种行 为，4 能引导另外两方做出对自己有利的决策，从而实现各自的收益最大化? 本文将根据博弈理论对上述问题进行解析，并进一步将政府、企业、消费者视 为具有不同目标与行为的a g e n t ，这些a g e n t 成员构成了一个m a s 系统，该m a s 系统的任务在环境效益最好且各方收益均可接受的条件下建立起逆向物流系 统，各a g e n t 都具有自治能力且活动是相刑独立的，自身的目标和行为不受其它成 员的限制，通过竞争或磋商等手段协调解决相互问目标和行为的矛盾和冲突，以实 现预期的月标。 现有的关于逆向物流实施问题的文献，多是采取定性分析的方法，也有用博弈 论对政府、企业、消费者进行两两博弈分析的；但是构建逆向物流的过程其实是政 府、企业、消费者之间既竞争又合作的过程，因此应当综合考虑三者的情况：企业 可能实施何种行为，消费者可能采取何种态度，政府可能采取何种措施，各方利益 关系如何，最终可能会是何种结局等。因此，本文拟进行政府、企业、消费者三方 之间的博弈分析，既为政府推动逆向物流发展提供决策依据，同时也给企业、消费 者提供些参考信息，以期能够促使各方积极推动逆向物流的发展。 综上，论文在对逆向物流研究分析的基础上，针对逆向物流的特点，研究外部 环境制度对逆向物流的主要影响，通过对政府、企业、消费者之间的关系进行分析， 建立制度安排下的逆向物流中多方博弈的一般模型，并结合博弈论与m a s 理论构 建多a g e n t 博弈的仿真模型，通过计算机仿真对上述问题进行研究分析，以确定不 同情况下各方的收益以及可能采取的行为，为政府、企业和消费者提供决策辅助信 息，最终促使各方积极投身于发展逆向物流之中。 青岛大学硕士学位论文 1 4 本文结构安排 本文各章节内容安排如下： 第l 章阐述了选题背景与研究意义，并总结了国内外的研究现状，然后介绍了 本文的研究内容和结构安排。 第2 章对逆向物流加以概述，分析了其产生的原w 、发展动力和所具有的价值， 并揭示了逆向物流发展中存在的问题，此外还介绍了博穿论的有火概念及其应娟。 第3 章剥a g e n t1 jm a s 理论加以介绍，阐述了a g e n t 与m a s 的矬模思想和方法， 还特别对m a s 协作技术加以论述，最后介绍了s w a r m 仿真甲台。 第4 章运用博弈理论对构建逆向物流过程中的政府、企业、消费者三方关系进 行建模研究，所得结论有助于各方有关实施逆向物流问题的决策。 第5 章利用s w a r m 对政府、企业、消费者三方在不同情况下的关系进行仿真， 给出了实现程序和仿真结果，并对结果加以分析。 第6 章对本文工作进行了总结，指出改进的方向，并对a g e n t 与m a s 建模仿真 在逆向物流领域的应用进行了展望。 第2 章逆向物流与博弈理论 第2 章逆向物流与博弈理论 2 1 逆向物流概述 随着国民经济建设的发展，我国对各种矿产资源及能源的需求也同益增长，但 同时我们还面i 临着这样的问题：一方面是资源的短缺甚至枯竭：另一方面，除少数 废旧产品可以得到适当再生利用，更多只是以材料回收的形式得到了再利用，甚至 直接被丢弃、填埋或焚烧处理。废旧产品得不到适当再生利_ j 不但给生态环境造成 损害、威胁人类健康，更重要的足，其中包含的价值和材料被人为地减少甚至丢弃 了，这反过来又进一步加剧了资源短缺的状况，这与我国正在实施的可持续发展战 略是背道而驰的。逆向物流有助于提高资源利用率、保护生态环境，还可以改善企 业的经济、环境效益，只是长期以来逆向物流未能得到相应的重视，要发展循环经 济，需要积极开展逆向物流方面的工作。 2 1 1 逆向物流的概念、特征及分类 ( 1 ) 逆向物流的概念 美国物流管理协会( c l m ，美国供应链管理专委会的前身) 曾从废物管理的角 度出发给出逆向物流的一个定义：狭义的逆向物流通常指的是再循环、废物处置及 有害物管理过程中所涉及的物流活动；广义的逆向物流包括源头减废、再循环、材 料替代、原料再用与处置等过程中的物流活动【5 j 。 美国逆向物流管理委员会的r o g e r s 与t i b b e n l e m b k e 对逆向物流所作定义如下： 以高效率、低成本地重获价值或适当处置为目的，而对原材料、半成品、成品以及 相关信息从消费地向生产地流动进行规划、实施与控制的过程l l 】。逆向物流包括容 器与包装材料的重复使用，产品的再制造和翻新，对各种原因产生的退货进行处理， 废旧产品的再生利用等活动。 欧洲逆向物流工作组认为：逆向物流指的是对原材料、在制品与成品从制造地、 配送地或使用地向回收地或处冠地的流动进行规划、实施、控制的过程n 这样就 包括了未使用产品的反向流动，以及其他地方而非生产地回收产品的情况。 尽管上述对逆向物流的表述不尽相同，但所揭示的逆向物流内涵基本是相同的。 逆向物流的流动对象包括产品、包装材料、运输容器及相关信息等，是逆供销渠道 而上的。逆向物流的目的或者是恢复产品、包装容器等所具有的价值，或者是对产 品的最终废弃物进行适当的处覆，也可以是出于其他目的，比如增强自身的竞争优 势等。逆向物流所涉及的活动也不少，如产品与包装的回收、重用、翻新、再循环、 焚烧、垃圾填埋等。 ( 2 ) 逆向物流的特征 青岛大学硕上学位论文 逆向物流与j f 向物流( 即产品从企业向消费者流动的过程) 相比具有如i - j t , 个 特斟5 问： 1 ) 流动的逆向性 逆向物流一般是商品、包装容器或废旧产品等从下游的消费者或企业( 包括流 通、加工生，“企业) 向上游的企业( 原材料、半成品供给企业或流通企业) 流动的 过程。与j f 向物流中材料、产品的流动方向刚好相反。 2 ) 逆向物流的1 i 确定性 逆向物流【 j 的物品退回的原冈不同，导致其产生的时间、地点、数量无法预知， 物品的质最、完整程度各不相同；逆向物流的目的地不确定，废旧产品及退货可能 会送到流通企业手中，也可能送到生产企、【k 那里。而正向物流则可以事先确定供货 时间、地点、数量、质量等。 3 ) 逆向物流的缓慢性 逆向物流的积累速度比较慢，需要经过一定的时问才能形成规模流动；对废弃 物资的收集、整理、检验、循环再利用是个复杂的过程，也需要耗费一定的时间。 4 ) 逆向物流的复杂性 逆向物流的来源地分散、无序，且所回收物品的种类不同、状况各异，需要经 过分类、检验等程序能消除其混杂性，然后才能根据具体情况选择合适的恢复与处 置手段，处理方式的多样性【乜增加了逆向物流的复杂性。 5 ) 处理费用的昂贵性 由于回收或退回物品的来源地和数量具有不确定性，且通常缺少包装或包装已 损坏，难以充分利用运输、仓储的规模效应，导致逆向物流效率低、成本高；许多 回收的产品需要进行人工检测、判断和处理，在某种程度上也会造成成本增加和效 率低下的后果。 6 ) 价值的非单调性 逆向物流活动中作业活动越多，成本就越高，从而逐步抵消回收物的价值：但 物品又可以在逆向物流中经过翻新、整修、再制造、再生循环等加工活动后重新获 得其价值，又使其价值逐步增长。 王长琼认为逆向物流与正向物流实际运作过程中最直接、最根本体现就是物流 管理成本的筹异【6 】。正向物流中决定成本的因素相对比较稳定，成本易计算且可控 性强；而逆向物流中的物品所涉及的成本内容则比较广泛，返回原因不同，处理方 式也多种多样，使得逆向物流的成本核算复杂且可控性差。 ( 3 ) 逆向物流的分类 根据逆向物流的成冈、处置途径和处置方式的不同，可以将逆向物流分为投诉 退货、终端退回、商业退回、维修退回、生产报废与副产品回收、包装物回收等六 1 0 第2 章逆向物流j 博弈理沧 种类型m j 。 1 ) 投诉退货。如果在产品售出短期内，客，o 发现产品存在质越问题，或者仅仅 是客户认为产品不合自身要求而向企业进行投诉，企业就需要对产品进行回收、检 验、维修、退换货等处理活动。 2 ) 终端退回。消费者在使用产品一段时间后将其丢弃或淘汰，但被丢弃的物品 还具有一定的价值，对其进行回收、再利用就形成了终端退回的逆向物流。终端退 【l 町能是企业为了获取经济利益而实施的，也可能是为r 履行有关政策法规所赋予 的义务和责任。 3 ) 商业退回。供应链的下游企业( 如批发商、零售商、最终顾客等) 将未曾使 用的产品退回卜游节点而产生的逆向物流，如凶季节变化、库存积压及库存调整等 造成的产品反向流动。这类产品可以快速进行回收并加以处理，如再销售、再使用 或再制造等，从而使产品的价值得以恢复。 4 ) 维修退回。根据售后服务的条款，消费者f t 以将有缺陷或损坏了的产品退还 给企业进行维修处理。 5 ) 生产报废与副产品回收。企业对生产过程中产生的废品和副产品进行循j 不利 用，以提高原料利用效率、降低成本，减少对环境的污染。 6 ) 包装物回收。许多国家早在上个世纪八十年代就制定了包装材料回收的法规， 要求包装物的生产者和使用者对包装物的回收负责；此外，包装物的重复再用有利 于企业提高包装的利用效率，从而减少成本费用。 不同类型的逆向物流所采取的处理方式不尽相同。逆向物流活动。般包括以下 几个环节： 1 ) 回收。消费者或供应链下游企业将所持有的产品、包装等以有偿或无偿的形 式返还给上游的销售方或者第三方机构。 2 ) 检验与处理决策。企业通过对回收品进行功能测试和分析，并根据产品结构 特点及性能，确定合理的处理方案，如直接再销售、翻新后再销售、拆解后出售零 部件或直接再利用、降级使用、报废处置等。 3 ) 产品分拆。根据产品的结构特点，尽可能对其进行无损拆解，以确保零部件 的可用性。这就需要在保证产品性能、质量的基础上简化产品结构，产品设讨、材 料以便于拆解、便于再生利用为原则。 4 ) 再加工。对回收的产品或零部件进行清洗、修整、改装等工作，或者作为原 材料重新进入生产流程，以最大限度地恢复物料的使用价值。 5 ) 报废处理。对没有再利用价值或再利用价值比较低的物品，可以考虑进行焚 烧、堆肥、填埋等方式进行处置。 逆向物流的各种活动都应以最大限度地恢复回收物品的使用价值、提高材料的 苛岛人硕士学位论文 利用效率并减少对环境的危害为原则，同时要确保其经济性、可行性、简便性等。 2 1 2 逆向物流产生的原因、动力及其价值 逆向物流可能产生于生产过程j 流通过程，也r u 。能发端于最终用户。生产过程 中产生逆向物流的原因包括：原材料有剩余，中问产品或成品质量不达标，产品有 剩余，存在副产品等。流通过程。，逆向物流的原因：产r i 存存安全或也韭康隐患而 被7 二产企业或销售企业召回，商业退网( 企业根据协议将未能销售的或是错误交付 的产品退还供货企业) ，库存调整，功能性退货( 如包装、运输设备等) 。用户退货 的形式包括：b 2 c 商业退货( 如补偿保证) ，担保退还，服务退还，客，o 不用之后退 返，产品寿命终结退回等。 企业开展逆向物流的动因也有多种，如经济原因、政策法规因素等。从经济原 因看，实施逆向物流可以减少对原材料的需求，通过废物利用又可实现产品增值并 降低处胃成本，企业可以直接从中获得收益；c l j i 企业还i 叮间接从实施逆向物流中 受益，实施逆向物流有助于企业保护自身的技术、市场，顺应不断加强的环境立法 工作，并改善自身的环境形象，还可以提高顾客服务质量，从而改善与消费者及公 众的关系。立法的因素也是企业实施逆向物流的重要动因之一，比如欧洲不少国家 制定的环保法规要求企业负责回收自己产品的包装，并就电子产品、机械产品等的 回收标准作了规定。 逆向物流的意义和价值可以从两个层面米理解。从微观角度看：有效的逆向物 流运作可以保证企业及时刑存在质量问题或是不合顾客要求的产品加以回收并作适 当处置，顾客因此可以享受更好的服务。企业也可以进一步赢得顾客信任，并最大 限度地恢复产品的价值；减少对原材料及零部件的需求，从而降低产品成本；逆向 物流反馈的信息有助于企业改进产品设计、调整生产运作；随着公众环保意识的增 强，企业实施逆向物流可以改善自身的环保形象，更易为顾客接受。从宏观角度看： 逆向物流可以提高资源利用效率，既可减少产生废弃物的数量又可减少对原生资源 的消耗，有利于保护生态环境，刑促进社会可持续发展具有极为重要的意义。 2 1 3 逆向物流的再利用方式 回流物品的再利用方式需根据其种类、所处状况以及目前的需求与技术水平确 定。物品的循环利用以最大限度提高资源利用效率、节约资源并减少环境污染为最 终目标。逆向物流中物品可能的再利用方式有： ( 1 ) 直接再使用。产品无需进行处理或者是仅需简单的维修即可供用户使用， 或是可以通过其他方式继续使用，如降级使用等。这种再利用方式所需投入最少， 是最理想的方式。 ( 2 ) 再制造。产品报废后零部件的磨损老化程度不同，大部分零部件性能良好 第2 章逆向物流0 1 冉弈理论 仍可继续使用，仅需对少部分磨损较鳗的部件进行翻新、维修、更换即可恢复产品 的使用价值，生产同样甚至更好的产品所需成本更低。这种方式能为企业带来较好 的经济收益。如济南富强动力有限公司就从汽车发动机再制造中获得了可观的效益。 ( 3 ) 零部件的再循环。废旧产品拆解后得到的零部件经过检验、修整后可直接 用于其他同类或不同类的产品。这就需要在产品设计中考虑采用标准的零部件。 ( 4 ) 材料的再循环。如果再制造和零部件循环利用都不可行，可以考虑将其返 同到原料生产环节回收其中的各种原材料。如果产品所用材料品种单一，则进行材 料回收比较简单，否则可能需要经过比较复杂的过程方一叮回收各种材料，这就需要 产品设计中在保证产品质量性能的前提卜| ，减少所用材料的种类，辟暹采用易回收 的材料。 ( 5 ) 焚烧或堆肥。无法进行零部件与原料循环利用的物品，可以考虑对其进行 焚烧处理以回收能量，或者是进行堆肥处理以获取肥料。无法采用卜述措施处理的， 可以考虑填埋等措施减