賈紅雨， 王會(huì)娟 （大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026）

電子產(chǎn)品逆向物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型研究

賈紅雨， 王會(huì)娟 （大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026）

在分析和比較各類回收網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種適合中國(guó)電子廢棄物回收物流管理和分析的正逆向集成回收網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)較現(xiàn)有其他研究將維修/退貨產(chǎn)品及二手市場(chǎng)收益作為考慮要素，在此基礎(chǔ)上考慮到電子廢棄物回收過(guò)程的不確定性，建立了基于混合整數(shù)線性規(guī)劃（MILP）方法的以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)模型，并采用案例數(shù)據(jù)對(duì)模型的適用性加以驗(yàn)證。

集成回收網(wǎng)絡(luò)；電子廢棄物；不確定性；混合整數(shù)線性規(guī)劃

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于電子產(chǎn)品逆向物流的研究大多集中在整個(gè)供應(yīng)鏈逆向物流網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，缺少對(duì)生產(chǎn)企業(yè)獨(dú)自構(gòu)建及實(shí)施逆向物流、企業(yè)經(jīng)營(yíng)和逆向物流的結(jié)合及實(shí)際運(yùn)作逆向物流系統(tǒng)等方面的研究[1]。針對(duì)目前的狀況，有必要建立科學(xué)的逆向物流網(wǎng)絡(luò)來(lái)降低不確定因素對(duì)回收網(wǎng)絡(luò)的影響，指導(dǎo)企業(yè)優(yōu)化資源配置，提高其經(jīng)濟(jì)效益。本文的研究旨在于構(gòu)建一個(gè)科學(xué)的電子產(chǎn)品逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型，提倡企業(yè)建立科學(xué)化和規(guī)?；幕厥阵w系。

1 電子產(chǎn)品逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型的建立

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型的研究大多采用3種方法，即解析方法、啟發(fā)式方法和混合整數(shù)線性規(guī)劃方法[2]。其中，混合整數(shù)線性規(guī)劃方法能夠解決多層次設(shè)施選址問(wèn)題[3]，因此將其作為本文逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建方法。

1.1 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

考慮到我國(guó)資金和技術(shù)等方面的原因以及正逆向物流集成網(wǎng)絡(luò)目前存在的一些問(wèn)題，本文構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，相對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的流動(dòng)途徑如圖2所示。該網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是將二手市場(chǎng)和材料市場(chǎng)加入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，充分考慮到回收過(guò)程中易被忽略的一部分收益。

該網(wǎng)絡(luò)中回收產(chǎn)品的流動(dòng)過(guò)程分為3個(gè)階段，如圖2所示，第1階段是將回收對(duì)象從回收中心運(yùn)送到分類倉(cāng)庫(kù)；第2階段是將各類電子廢棄物從分類倉(cāng)庫(kù)運(yùn)送到集成檢測(cè)/拆解中心；第3階段較為復(fù)雜，將拆解過(guò)后的各類物品從集成檢測(cè)/拆解中心運(yùn)往不同的處理地點(diǎn)，其中，可回收材料運(yùn)送到材料市場(chǎng)，維修/退貨類產(chǎn)品以及可回收利用零件運(yùn)送到生產(chǎn)商處，可直接再循環(huán)產(chǎn)品運(yùn)往二手市場(chǎng)，不可再利用的電子垃圾運(yùn)往最終的廢棄物處理廠。

1.2 構(gòu)建逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型

考慮到回收過(guò)程中的不確定因素，模型分3個(gè)階段討論。模型的目標(biāo)函數(shù)由以下幾個(gè)部分組成：處理費(fèi)用、倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用、建設(shè)成本、運(yùn)輸成本、二手市場(chǎng)收益、材料銷售收益和政府補(bǔ)貼。

下面開始論述網(wǎng)絡(luò)中的3個(gè)階段：

（1）第1階段 （從回收中心到分類倉(cāng)庫(kù)）

①目的：確定分類倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量以及位置

②模型構(gòu)建

目標(biāo)函數(shù)：

③符號(hào)說(shuō)明 （如表1所示）

表1 第1階段符號(hào)說(shuō)明

（2）第2階段 （從分類倉(cāng)庫(kù)到集成檢測(cè)/拆解中心）

①目的：由第1階段可確定分類倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量、位置和存儲(chǔ)量，設(shè)第j個(gè)分類倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)量為Qje，第2階段的目的是確定集成檢測(cè)/拆解中心的數(shù)量和位置。

②構(gòu)建模型

目標(biāo)函數(shù)：

③符號(hào)說(shuō)明 （如表2所示）

表2 第2階段符號(hào)說(shuō)明

（3）第3階段 （從集成檢測(cè)/拆解中心到材料市場(chǎng)、生產(chǎn)商、二手市場(chǎng)和廢棄物處理廠）

①目標(biāo)：確定廢棄物處理廠的數(shù)量和位置。

②模型構(gòu)建

目標(biāo)函數(shù)：

③符號(hào)說(shuō)明 （如表3所示）

表3 第3階段符號(hào)說(shuō)明

2 電子產(chǎn)品逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型求解

假設(shè)某生產(chǎn)臺(tái)式計(jì)算機(jī)的企業(yè)計(jì)劃設(shè)計(jì)一個(gè)逆向物流網(wǎng)絡(luò)來(lái)回收其產(chǎn)品。

2.1 第1階段

已知：回收對(duì)象為臺(tái)式電腦e，有6個(gè)回收中心，分別為i1-i6；10個(gè)備選的分類倉(cāng)庫(kù)，分別為j1-j10；各回收中心的回收量服從正態(tài)分布N（ 5 0 0 0,10 ）；分類倉(cāng)庫(kù)的最大月存儲(chǔ)量為15 000千克，最小應(yīng)保證的月存儲(chǔ)量為2 000千克；存儲(chǔ)時(shí)間為一個(gè)月 （假設(shè)為30天）；每個(gè)分類倉(cāng)庫(kù)的擴(kuò)建費(fèi)為55 000元；其他參數(shù)及數(shù)據(jù)如表4-6所示。算例中涉及的數(shù)據(jù)均為一個(gè)月之內(nèi)的數(shù)據(jù)流量。

表4 回收中心i1-i6的回收量 單位：kg

表5 第1階段涉及的其他費(fèi)用

表6 各回收中心與分類倉(cāng)庫(kù)的距離 單位：千米

續(xù)表6

將以上的參數(shù)和數(shù)據(jù)代入模型中，并利用Lingo9.0進(jìn)行編程求解。經(jīng)過(guò)計(jì)算，第1階段最小費(fèi)用為231 537.2元，需建設(shè)j3，j4，j6三個(gè)分類倉(cāng)庫(kù)，各回收中心運(yùn)往各分類倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)輸量如下：i1-j3為4 997千克；i2-j4為5 010千克；i3-j3為5 008千克；i4-j3為4 989千克；i5-j6為5 015千克；i6-j4為4 991千克。

2.2 第2階段

第1階段可以得到分類倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)情況和回收中心到分類倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)輸量，由此得出第j3，j4，j6號(hào)倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)量分別為14 994千克、10 001千克、5 015千克；假設(shè)有10個(gè)備選集成檢測(cè)/拆解中心分別為k1-k10；每個(gè)集成檢測(cè)/拆解中心的最大處理能力為15 000千克，應(yīng)保證的最小處理量為2 000千克；每個(gè)集成檢測(cè)/拆解中心的建設(shè)費(fèi)為100 000元。其他參數(shù)及數(shù)據(jù)如表7-8所示：

表7 各個(gè)分類倉(cāng)庫(kù)和集成檢測(cè)/拆解中心之間的距離

表8 第2階段涉及的其他費(fèi)用

將以上的參數(shù)和數(shù)據(jù)代入模型中，并利用Lingo9.0進(jìn)行編程求解，經(jīng)過(guò)計(jì)算，第2階段的最小費(fèi)用為366 317.1元，需建設(shè)k2，k3，k5三個(gè)集成檢測(cè)/拆解中心，各個(gè)分類倉(cāng)庫(kù)到集成檢測(cè)/拆解中心的運(yùn)輸量如下：j1-k5為14 994千克；j2-k3為10 001千克；j3-k2為5 015千克。

2.3 第3階段

第2階段可以得到集成檢測(cè)/拆解中心的建設(shè)情況和分類倉(cāng)庫(kù)到集成檢測(cè)/拆解中心的運(yùn)輸量，由此得出第k2，k3，k5號(hào)集成檢測(cè)/拆解中心的總處理量分別為5 015千克、10 001千克、14 994千克；假設(shè)有8個(gè)備選最終處理廠分別為w1-w8；一個(gè)二手市場(chǎng)m；每個(gè)最終處理廠的最大處理能力為5 000千克，應(yīng)保證的最小處理量為1 000千克；每個(gè)最終處理廠的建設(shè)費(fèi)為100 000元；經(jīng)過(guò)集成檢測(cè)/拆解中心處理后得到5種可回收材料，分別是銅、鐵、鋁、塑料和不銹鋼 （由于經(jīng)拆解處理后每臺(tái)臺(tái)式電腦可回收的材料比例大致相同，故假設(shè)每個(gè)集成檢測(cè)/拆解中心的可回收材料中所占的比例相同）；3種不可回收材料，分別為樹脂、礦物油和熒光物質(zhì) （由于經(jīng)拆解處理后每臺(tái)臺(tái)式電腦不可回收的材料比例也大致相同，故假設(shè)每個(gè)集成檢測(cè)/拆解中心的不可回收材料中所占的比例相同）；2種可直接利用的二手產(chǎn)品，分別為顯示器和主機(jī)。其他參數(shù)及數(shù)據(jù)如表9-14所示：

表9 集成檢測(cè)/拆解中心處理后的各成分比例

表10 可回收材料的運(yùn)費(fèi)、單價(jià)及比例

表11 二手產(chǎn)品的單價(jià)、比例及運(yùn)費(fèi)

表12 集成檢測(cè)/拆解中心和最終處理廠的距離 單位：千米

表13 集成檢測(cè)/拆解中心和二手市場(chǎng)的距離 單位：千米

表14 不可回收材料的相關(guān)費(fèi)用及比例

將以上的參數(shù)和數(shù)據(jù)代入模型中，并利用Lingo9.0進(jìn)行編程求解，經(jīng)過(guò)計(jì)算，第3階段的最小費(fèi)用為85 589.33元；表明應(yīng)該建立兩個(gè)最終處理廠，分別為w1，w8；由集成檢測(cè)/拆解中心k運(yùn)往最終處理廠w的不可回收材料v的重量Q（ k,w,v）如下：Q（1,1,1）為263.29千克、Q（ 1,1,2）為579.23千克、Q（ 1,1,3）為210.63千克、Q（ 2,8,1）為425.04千克、Q（ 2,8,2 ）為935.09千克、Q（ 2,8,3）為340.03千克、Q（ 3,8,1）為562.28千克、Q（ 3,8,2）為1 237.01千克、Q（ 3,8,3 ）為449.82千克； 由集成檢測(cè)/拆解中心k運(yùn)往二手市場(chǎng)m的二手產(chǎn)品l的重量QQ（ K,m,l）如下：QQ（ 1,1,1）為303.41千克、QQ（ 1,1,2）為248.24千克、QQ（ 2,1,1 ）為440.04千克、QQ（ 2,1,2）為360.04千克、QQ（ 3,1,1）為1 731.81千克、QQ（ 3,1,2 ）為1 416.93千克。

2.4 結(jié)果分析

通過(guò)以上的計(jì)算結(jié)果可知，在初期建設(shè)時(shí)，該電子產(chǎn)品的逆向物流網(wǎng)絡(luò)應(yīng)由6個(gè)回收中心、3個(gè)分類倉(cāng)庫(kù)、3個(gè)集成檢測(cè)/拆解中心以及2個(gè)最終處理廠組成，網(wǎng)絡(luò)的最小費(fèi)用minZ=231 537.2+366 317.1+85 589.33=683 443.6元。

3 結(jié) 論

本文構(gòu)建的模型適用于單類電子產(chǎn)品的逆向物流網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)其他可再循環(huán)制造的單類產(chǎn)品，通過(guò)修改各設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用、存儲(chǔ)能力、處理能力、運(yùn)費(fèi)、處理費(fèi)、各材料的單價(jià)以及設(shè)施之間距離的具體值也可適用，不適用于混合電子產(chǎn)品的回收，當(dāng)處理多類電子產(chǎn)品的問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)修改和添加回收對(duì)象的類別以及涉及到回收對(duì)象的相關(guān)參數(shù)來(lái)解決。

[1]鐘峻青.企業(yè)逆向物流的模式與對(duì)策探討[J].科技管理研究，2011,31(13)：102-105.

[2]周俊.合理設(shè)計(jì)逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[J].市場(chǎng)周刊 （新物流），2007(12)：24-25.

[3]吳志華.供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化，2009(1)：55.

Study on Reverse Logistics Network Planning Model of Electronic Product

JIA Hong-yu,WANG Hui-juan(Dalian Maritime University,Dalian 116026,China)

On the basis of analyzing and comparing the different characteristics of recycling networks,put forward a combination of the forward and reverse recovery network structure which suitable for China's electronic waste recycling logistics management and analysis,compared with other existing structure,this structure took repair/return products and secondhand market gains as consider elements.Based on this,in consideration of the uncertainty of electronic waste recycling process,built a logistics network model which based on mixed integer linear programming （MILP） method,took the minimum cost of network construction and operation as objective function,and by using case data to validate the applicability of the model.

integrated recycling network;electronic waste;uncertainty;mixed integrated linear programming

F252.19

A

1002-3100(2012)09-0056-06

2012-05-29

賈紅雨（1965-），女，遼寧大連人，大連海事大學(xué)，副教授，博士，研究方向：管理科學(xué)與決策；王會(huì)娟（1987-），女，河北衡水人，大連海事大學(xué)碩士研究生，研究方向：管理科學(xué)與決策。