汽车零部件用碳足迹的双目标封闭回路网络设计方法

1、汽车零部件用碳足迹的双fl标封闭回路网络设计方法王义山石建迈国防科技大学信息系统与管理学院中国湖南长沙邮箱：onionv lillian, iianmaishi一摘要近年來，在设计闭环物流网络时，原冇的设备制造商面临着一个关键的挑战。木文提出了一 种双目标优化方法，以方便的汽车零部件的闭环物流网络的设计。成木和碳排放量的方法, 同吋优化。混合整数规划模型，捉出制定问题，并基于nsga ii框架算法來获得帕累托最 优的解决方案。将该算法与文献屮的遗传算法进行比较，结果表明，本文提出的算法能较好 地解决帕累托最优解。关键词碳排放；双目标规划；选址；闭坏控制；网络设计二引言由于环境和经济的优点，闭环

2、供应链（clsc）近年来得到了广泛的关注。越来越多的原始设 备制造商（oem）参与产品回收计划回收i口产品到新的。例如，帕卡徳休利特收集空激光打 印机黑盒从客八的恢复4。戴尔出口复苏和销售超过90%的返回系统，和许多其他的电脑 制造商，如苹果、惠普和ibm也提供回收的产品9。当厂商参与产品回收，面临的主要挑 战之一是优化设计的闭环供应链网络在封闭回路中的网络设计中，位置在正向流动中包括植物、配送中心，以及在反向流动的集 合小心，冋收中心和处理中心通常是同时优化的。受汽车行业oem的实践，u斯特等人。研究了一个集中心和再制造设施的闭环网络设计问题。李侗研究物流网络设计问题最终租赁 电脑产品回收，

3、和一个混合整数规划（mip）模型优化的正向和反向流动14o李和东进一 步开发的动态位置和分配模型，以配合封闭冋路的网络设计问题，找出最佳位置的正向处理 设施，集中心，和混合处理设施15王某和许12研究了集成设计的正向和逆向物流的决 策选择工厂、配送中心的位置，和拆解是以最低的成本优化。mehrbod等人。提出一种多目 标mip配方以减少总成本，新产品的交货时间，和收集时间使用产品的闭环网络7。路和 bostel捉出了两层定位的问题，同时考虑正向和反向流6。罗萨等。研究了无容量限制的 设施选址问题的闭环网络，考虑生产分配，不确定数据的发展，设施的位置和灵活的容量调 整10o设计闭环网络的一般fl

4、标是最小化总成本，包括关闭和开放设施的固定成本，开放设施的运 营成木，以及新的和使用的产品的运输成札 最近，环境的影响也成为一个重要的因素，必 须考虑。通过对在牛产和回收过程复印机的碳足迹，克瑞克研究了闭坏供应链结构对碳排放 的影响5。根据京都议定书和碳排放贸易制度，diabat等人。研究了碳排放对封闭1111路设 施选址决策的影响lo基于上述分析，我们研究了汽车零部件，同时优化该隐莱文交际能力范围，目前的成本和 碳排放的双目标的闭环供应链网络设计方法。本文的主要贡献如下。（1）混合整数规划（mip）模型來制定的问题，即选址决策的优化，包括配送中心、回收 屮心和再制造设施。（2）除费用外，碳排

5、放量也被优化为闭环网络设讣问题。我们调查的碳排放量的运作和分 配过程中的位置和分配决定。木文的其余部分组织如下。在2节，相关作品进行审查。一种闭环网络设计问题的mip配 方在第3节。第4节提出了-种多目标进化算法寻找一组非主导的解决方案。在5节中，该 算法的性能进行了分析。我们的结论在第6三模型的创立1问题定义闭环网络的结构，捉出了在图1,它可以被看作是一个三层供应链，包括正向和反向流动。 第一层代表一些固定的客户区（米）。在向前流，客户区，产牛新的产品需求（产品），并返 回废旧产站的一部分。在这里，我们假设再制造产甜和新产品是完全替代的，在许多工业应 用313 它是合理的。在二线，冇2种设施

6、：正向配送中心（记者）和反向收集中心（克）。 配送屮心客户服务区和船舶产品根据自己的需求，而收集屮心负责收集和检查报废产品的i川 报。笫三层包含植物（我）生产的新产品和再制造设备（l）回收报废产品，从收集中心运。 新产品生产厂和再制造产品再制造设施都运到配送中心。图闭环物流网络的基本结构在本文中，我们优化的决策：（1）在哪里找到新的配送中心，集中心和再制造设施；（2）在 相邻层节点z间的节点耍运送多少产品。额定值模型制剂中使用以下符号。i = l,2,，固定植物指数j = 1,2,，电位分布中心指数j“1,2,，潜在的回收屮心k指数l=l,2,，潜在的制造设施指标m = l,2,，固定客户区指

7、数参数厶客户区的需求g-客户区使用的产品回报率cp -单位生产成本cd”配电中心配电成本（）cq收集中心的单位集合成木c7）再制造设备中的单位再制造成本q航运单位产品成木（包活再制造产品）每英里0每英里单位使用的装运单位成本c0pj工厂牛产的单位产品的吨二氧化碳排放因子cod .配电中心配电单元产站中的二氧化碳排放因子3c&集合中心用的加工单位用产站的二氧化碳排放因子 c（巧再制造装置再制造装置 11的二氧化碳排放因子aco2运输排放吨单位产品（再制造产品）每英里 /每英里单位使川的单位的二氧化碳排放量clpd.我与配送屮心之间的距离drdti再制造设备与配送中心z间的距离ddcjm配

8、送 11心和客户区之间的距离dcc,nk客八区米到集合中心的距离血集合屮心与再制造装査zi'可的距离向,开放配送小心的固定成本固定成本的开收中心开放再制造设施的固定成本cap.t我厂的容量cad配送屮心的容量caq收集中心的容量5生产设备的能力变量x”1如果配送中心被打开，则0如果集合中心打开，则0乙1如果再制造设施被打开，则0qpd.从工厂到配送屮心的产品数最qdc.n从配送中心到客户区的数量qcc际从客户区到集合中心的用过的产品数量qcrkl从集合中心到再制造设备的使用量qrd,.从再制造工厂到配送中心的产品数量.mip模空根据上述概念，我们制定的闭坏网络设计问题转化为一个混合整数

9、规划模型minz严工x,0 +工乙f工工cpqp%jcjykgkkligl jj+也 s +ze cdjqdf + 工工 cckqcrfnklal jaj沁j fncmkck mcaf+hy z a(dpduqpdu + drdqrd + ddcjmqdcjfn) ze/ jej lel mem+eze mdcqqcq+dccdqccj ll lk mmz2=yy阿3订+yy®的+m処以冋re/ 艮 jml je7je.j她的 +cb%qrdj ddc.tqdc(2)iel jej fet ”jem+xe工曲诬 +如层)+工工呵也kltknmtekwcafv/g l x/me m (

10、12z qdc 俪=v/7? g mz qf =仏pm g mkekeqp«i + zq叫=x qdc加 pjejiellelmem工 qcq = x qc%pkwk/g lmg mz qcm = z qrgv/g l(7)kekjej工 qpdjj < capfv/g ij“z qdcjm 5 x jccidjv/'e j(9)me me qc% s ykcackfke k(10)f mx qs §乙即kwkv/gl(11)耳,乙 g0,1, vzg/,v/g j , pkwk ,qcq , qrdtj > 0,x：qpg，qdcj“qccmk,v/e

11、 /, v/g j, vrwk, v/g l, v疋 m（13笫一个目标函数最大限度地减少系统的整体成本，以及二次目标函数最大限度地减少整体的 碳排放量。约束（3）（7）限制设施的平衡，限制（8）（11）限制每个节点的容量。约 束（12）和（13）是二进制和非负约束的决策变量2解算算法在冃前的文献中，有缺乏有效的方法来寻找帕累托最优解的多fi标闭环网络设计问题。 pishvaee等人。捉出了闭环网络设计问题的双冃标的多冃标memetic算法，以及随机权重方 法是用来评估的解决方案8健身。在这里，我们开发的解决我们的问题基于nsga-ii算法。nsgaii由deb等人提出的。2,它可以帮助找到更

12、好的解决方案和更好的收敛附近的真正 的帕累托最优前沿nsga ii采川非支配排序策略和全球精英策略获得帕累托最优解的快速多日标问题， 并采用拥挤距离和密度估计保持帕累托解集时尽可能集中在目的空间多样化。nsga ii的主 要框架如下。步骤1：初始化。设置人口规模设为n设置几代，设为t设置交叉和变异的概率该算法的结束条件步骤2：设置=0,并产生初始种群（注：）步骤3：执行非支配排序，并获得不同的方面，然后计算拥挤距离步骤4：通过选择、交叉和不同操作生成结果）步骤5：通过选择操作产生下一个种结果步骤6：如果符合结束条件，则循环结束。四计算分析为了比较我们提出的算法与常用的一代算法，使用重量和方法，

13、在8,我们实现了算法, 使用随机权重的方法，作为健身评价策略。我们表示我们所提出的算法基于nsga ii为g2, 和生成算法与随机权璽方法为g2。g1和g2都是用来解决闭环网络不同尺寸设计问题。表 1提出了三个不同人小的问题表1三个测试问题的大小no.ijklm1515151020210303()2050315505030100为了比佼g1和g2的性能，介绍了三种性能的措施，这是帕累托最优解的平均数（np）、帕 累托最优解集的覆盖（sc）和帕累托最优解的平均比率（ar）0表1中所有的问题都是山g1 和g2分别解决了十次，并将计算结果列于衣2。总结在表2的结果，可以看出g1的性能优 于g2的所有

14、三项措施。表2 g1和g2的计算结果no.npscarg1g25c(glg2)sc(g2,g1)乂 (g1、g2)4/?(g2,gl)1151920.7650.0950.8240.112165970.8150.0450.9150.09131461050.8960.0140.9230.035五、结论在本文中，我们提出了一个双目标mip对闭坏供应链网络模型，从而帮助原始设备制造 商设计的闭坏物流网络。的整体成本和碳排放的闭坏网络被认为是同时。这项研究的最初ty 景是汽车零部件，但该模型可以应用在许多其他产晶，如电子产甜的闭环网络。为了获得该 问题的帕累托最优的解决方案，我们开发了一个基于多目标遗传

15、算法nsga ii。我们比较我 们的算法与遗传算法的遗传算法，使用重量和技术，在目前的文献中的健身评价策略，和计 算结果表明，我们的算法可以得到更好的帕累托最优解。确认这项工作是由71201169号和资金从湖南省教育厅口然科学基金项冃的支持yb2013b011号 参考文献1 diabat, a.,阿卜杜拉,t.,铝 refaiesvetinovic, a, d, k 和 govindano ”战略的闭环设施 选址问题与碳交易市场的交易，按ieee工程管理，第60页。398 408 2013年5刀。2 0 普,k, a, agarwal s., &meyarivan “一房和精英的多目标

16、遗传算法（nsga-ii, ” ieee transactions在线进化该卷，页197 182,硕士论文，民国九十五年。3 easwaran, g., &uster h。"禁忌搜索和bender分解方法（约束的闭环供应链网络设计 问题，“运输科学,第43页。301320, 2009年8月。4 4 jorjani, s.z leu, j.,&scott,c”模式配置电子部件重用的两个选项，“国际生产研究杂 志，笫42页。11311145, 2004年六月。5 5 krikke, h."闭环 configurations ason 网络的碳足迹：一个案例研究

17、copiers”、"资 源保护和回收,第55页。11961205, 2011年10月。（6）6 lu, z., &bostel, n设施位置模型的逆向物流系统包括:流的情况下再制造活动，“电 脑与行动研究，第34页。299 -323, 2007年二月。7 7 mehrbod, m tu, n., miao, l., & dai, w“交互式模糊目标规划的多目标的闭环物流网 络，” annals大学作战研究，第201页367 381, 2012年8刀。8 8 pishvaee, m.s., farahani, r.z., &dullaert, w "a

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