浅论再制造物流网络设计的进一步优化

来源:用户上传      作者: 王浩川　杨明明

　　摘要：本文研究了在原有正向物流系统的基础上，再制造物流的网络优化问题，提出了一个单产品、单周期、有能力限制的再制造物流网络优化设计模型，用来确定再制造物流网络中各种设施的数量和位置，并在由此构成的各条物流路径上合理分配物流量。
　　关键词：再制造；物流网络；优化设计；
　　中图分类号：F252 文献标示码：A
　　Research on Designing and Optimization of Remanufacturing Logistics Net
　　Wang HaochuanYang Mingming
　　(Department of Information Engineering, Zhongzhou University ;Henan Engineering College)
　　Abstract：This article researches designing and optimization of remanufacturing logistics net on the basis of the forward logistics system which the enterprise has established. In the thesis we bring forward a designing and optimization model of remanufacturing logistics net on the assumption that the business only makes single product, the logistics net is single cycle and the equipments’ ability on the logistics net is limited. Through the modes we try to determine the quantities and positions of the equipments, and distribute the quantities of products on each logistics path.
　　Key words: Remanufacturing, Logistics Net, Designing and Optimization
　　
　　 一、再制造的概念和特征
　　
　　 1、再制造的概念
　　 随着人们对环境和资源的关注，旧产品的再制造问题也越来越受重视。传统的对旧产品和物料填埋和焚烧的处理方式已经不适应可持续发展的要求。回收旧产品，进行再制造和再利用日趋普遍。
　　再制造是一个将旧产品恢复到“新”状态的过程，在这个过程里，旧产品被清洗、拆卸和检测，有再利用价值的部件被再处理，然后进入库存，将库存中经过再制造的零部件（或加入适当新的零部件）重新装配成“新”产品，使其具有和原产品一样的使用性能和寿命。例如，汽车发动机的再制造，冰箱压缩机的再制造等，如今从失效产品中回收再利用关键部件进行制造已经得到了越来越多企业的重视。据估计，美国已有73000多家企业开展了再制造实践，直接雇佣员工35万人，年销售额超过530亿美元（美国EPA，1997）。目前我国一些企业、单位也开始了这方面的实践，如农业部农业机械化研究院进行了履带式拖拉机的再制造，取得了一定的经济、社会效益；上海“大众”联合发展有限公司对桑塔纳轿车发动机进行了再制造，其研发、生产与销售都已初具规模；沈阳“大路”激光再制造公司对大型轧辊与涡轮叶片进行了再制造，解决了堆焊等传统工艺无法解决的维修难题，年产值5000余万。
　　
　　 2、再制造特征
　　 再制造的特征在于其管理过程中的各项不确定性，这些不确定性给再制造管理者带来很大的困难：
　　（1）回收产品到达的时间和数量不确定。这一特点是产品使用寿命不确定和销售随机性的一个反映，它要求企业在再制造过程中，必须解决一个主要问题，就是对回收产品到打的时间和数量做出预计。当前超过半数的企业对旧产品到达的时间和数量不做控制，其余有一定控制的公司基本上建立了一个旧产品回收系统，这同时也造成了旧产品库存的积压。
　　（2）平衡和需求的困难性。为了得到最大化的利润，再制造工厂必须考虑，把回收产品的数量与对再制造产品的需求平衡起来，这就给库存管理带来了困难，既要避免回收产品的大量库存，又要避免再制造产品不能及时适应顾客的需求。
　　（3）回收产品可制造率不确定。相同产品拆卸后得到的可制造的部件往往是不同的，因为部件根据其状态的不同，可以把用作多种途径。除了被再制造外，还可以当作备件、卖给下一级回收商、当作材料再利用等，这个不确定性给库存管理和采购带来很多问题。
　　（4）再制造加工路线和加工时间的不确定。再制造加工路线和加工时间不确定，是实际生产和规划时最关心的问题。加工路线不确定是回收产品的个体状况不确定的一种反映，高度变化的加工时间也是回收产品可利用状况的函数。资源计划、调度、车间作业管理以及物料管理等，都因为这些不确定星因素而变得复杂。
　　
　　二、再制造物流网络
　　
　　1、再制造物流网络的构成
　　再制造的实施需要建立一个有效的物流系统，再制造过程中的物流，既包括产品从消费者到再制造生产商的逆向物流，还有产品经再制造后又回到销售市场的正向物流，二者形成了一个闭环物流系统。
　　
　　2、再制造物流系统一般包括以下功能：
　　收集（Collection）通过以有偿或无偿的方式，将分散在各地的消费者使用过的废旧物品收集起来，运往进一步处理的地点。该步骤可能包括收购、运输和仓储等环节。
　　检测和分类（Inspection/Separation）对回收产品的质量进行检测，以确定合适的处理方案，并据此进行分类。该步骤可能包括拆卸、破碎、检测、分类和仓储等环节。
　　再制造（Remanufacturing）对回收产品或其零部件进行增值加工处理。该步骤可能包括清洗、零部件更换和重新组装等环节。
　　废弃处理（Disposal）对那些处于经济或技术上的原因无法再利用的废旧产品或零部件进行销毁。该步骤可能包括运输、焚烧、填埋等环节。
　　
　　三、再制造物流网络优化模型
　　
　　再制造物流系统中，一个基本的问题就是再制造物流网络的设计。通常再制造过程包括废旧产品回收、零部件检测拆解、再制造、再销售、废弃物处理等，这些功能的实施需要一系列机构如回收中心、检测中心、再制造厂、分销中心、废弃处理场来配套。再制造物流网络的设计就是这些机构的选点、数量、加工能力的选择。通常，再制造物流网络的建立可以有三种渠道：沿着传统的生产分销正向物流网络逆向流动，增加再制造功能;建立独立的再制造物流网络;考虑再制造物流网络和传统生产分销物流网络的集成设计，在传统正向物流网络基础上建立“正向”和“逆向”相结合的集成网络。
　　如果单纯沿着传统正向物流网络逆向流动来设计再制造物流系统，这样做成本很小，但受到各种不确定性的影响较大，如回收产品到达的时间和数量的不确定。同时再制造过程需要专业的机构对废旧产品进行检测、拆解、再加工等，这些功能是正向物流网络所不能提供的。如果建立单独的再制造物流系统，要耗费巨大的成本。因此企业应当最大程度地利用传统物流网络，在传统物流网络基础上进行再制造物流网络的设计，这样做既经济，可操作性又强。

　　目前诸多关于再制造物流的研究和模型建造中，通常只考虑再制造物流的独立设计，很少考虑“正向”和“逆向”物流网络的集成设计问题，而且对于产品的需求因素也很少涉及在内，本文考虑在原有正向物流系统基础上建立一个集成的再制造物流网络，并建立一个混合整数规划模型，对再制造物流的网络设计进行定量分析。
　　
　　1、再制造物流过程
　　再制造物流网络一般都是从一个收集旧产品的市场（回收市场）流向对再制造产品有需求的市场（再利用市场），虽然不同的产品对应不同的再处理过程，但是一般都包括回收、拆卸和检测、再处理、废弃处理、再销售等5个步骤（未把运输和仓储作为单独的活动，而是作为下述各步之间的连接）。涉及到回收中心、检测中心，再制造厂/制造厂，产品分销中心，消费者等成员。-
　　
　　2、再制造物流网络设计模型：
　　上面的图可以看出，一个典型的再制造物流系统包括再制造厂、分销中心、检测中心、回收机构、废弃处理场所等5种设施，本文考虑的是在传统生产分销物流网络基础上扩建再制造物流网络，只需要对逆向物流网络部分进行优化，同时一般情况下，废旧物品回收由专门经营废旧物品回收的公司从事，因此，本文的模型只考虑再制造厂、检测中心、废弃处理场的选址、数量等问题。
　　模型假设：
　　 ①假设企业只生产、回收一种产品，产品只通过回收机构进行回收，废旧产品回收量、各种设施的处理能力以及投资和运营成本、设施间的运输成本是已知的。
　　 ②不考虑回收处理过程中的材料损耗，即经检测中心检验合格的回收产品全部用于再制造。
　　 ③仅在一些地理位置已知的备选地点中考虑新建再制造厂、回收中心等设施
　　 ④由于分销中心和回收机构对本模型影响不大，因此不考虑分销中心和回收机构，假设产品直接从工厂到消费者，废旧产品直接从消费者到检测中心，只在成本计算时把经过分销中心和回收机构的成本计算在内。
　　 ⑤消费区域划分已知，每个消费区域既是废品收集源，又是新产品，再生品的市场，用表示消费区域的集合。
　　 ⑥用表示制造/再制造厂的集合
　　 ⑦用表示检测中心的集合，表示废弃处理场所的集合
　　决策变量：
　　――由消费区域运送到检测中心的废旧物品量
　　――由检测中心运到制造厂/再制造厂的可利用并经过处理的废旧物品量
　　――由检测中心运送到废弃处理场所的废弃物品量
　　――由制造/再制造厂生产的再制造品运送到消费区域的数量
　　――由制造/再制造厂生产的新产品运送到消费区域的数量
　　――为0―1变量，表示是否在第地建立制造/再制造厂
　　――为0―1变量，表示是否在第地建立检测中心
　　――为0―1变量，表示是否在第地建立废弃处理中心
　　参数：
　　――消费区域对产品的需求量
　　――消费区域的废旧物品回收量
　　、――制造厂/再制造厂的最小、最大生产能力
　　、――检测中心的最小、最大服务能力
　　、――废弃处理中心的最小、最大服务能力
　　――由消费区域到检测中心的单位运输成本
　　――由检测中心到制造/再制造厂的单位运输成本
　　――由检测中心到废弃处理中心的单位运输成本
　　、――再制造品和新产品的单位收益，由产品单位价格扣除运输成本、销售费用等成本
　　、、――建立制造厂/再制造厂、检测中心、废弃处理中心的固定成本
　　、、――制造厂/再制造厂、检测中心、废弃处理中心的单位运营成本
　　、、――制造厂/再制造厂、检测中心、废弃处理中心的数量
　　 模型：
　　
　　
　　 其中，（1）为目标函数，表示各种设施的投资、运营成本和运输成本之和最小，（2）和（3）表示物流的守恒条件，（4）―（6）表示设施处理能力限制，（7）―（9）表示设施数量约束，（10）、（11）表示变量的取值范围。
　　
　　 四、结论
　　
　　 本文研究了在原有正向物流系统的基础上，再制造物流的网络优化问题，提出了一个单产品、单周期、有能力限制的再制造物流网络优化设计模型。对于这一研究，还有许多问题，如多产品、多周期、回收方式的多样性其再制造物流系统中存在的其他不确定因素等，都需要进一步探讨。
　　作者单位：王浩川,中州大学信息工程学院; 杨明明,河南工程学院
　　
　　参考文献：
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