再制造回收物流设施选址模型与应用

代 应，张冬梅，宋 寒，杨 明

(重庆理工大学工商管理学院，重庆 400054)

再制造回收物流设施选址模型与应用

代 应，张冬梅，宋 寒，杨 明

(重庆理工大学工商管理学院，重庆 400054)

汽车产业的快速发展，在推动经济快速发展的同时，也带了资源与环境方面的负面影响。为了提高报废汽车的回收率和材料再利用率，针对再制造逆向物流网络的特点，以物流成本最小为唯一目标，考虑了固定设施设备的折旧，以及逆向物流与正向物流设施的整合，运用混合整数线性规划方法建立了包含废旧汽车回收、拆卸、再制造过程的回收物流设施选址模型，并通过算例验证了模型的有效性。

废旧汽车;再制造;回收物流;设施选址

近年来，我国汽车工业呈现出跨越式发展态势。2011年末，全国民用汽车保有量达到10 578万辆(包括三轮汽车和低速货车1 228万辆)，比上年末增长16.4%，其中民用轿车保有量4 962万辆，增长23.2%，其中私人轿车4 322万辆，增长26%［1］。随着我国民用汽车保有量的增加，废旧汽车数量也在相应的增加，如何对废旧汽车进行有效回收以及对汽车零部件的循环再利用，是汽车产业持续发展的一个瓶颈［1－3］。与此同时，基于我国经济发展现状，汽车生产商及相关企业大多数只关注了生产过程和销售过程的物流活动，对末端产品的有效处理缺乏深入研究，甚至没有引起过多的重视。根据循环经济发展的要求以及相关环境法规，汽车生产商作为汽车产业链的核心企业，有责任和义务加强汽车逆向物流管理，推动汽车产业的可持续发展。本文主要运用运筹学的规划理论，对汽车回收点和再制造中心布局的选址问题进行研究。

一、问题描述与假设

现有的汽车回收对于材料及零部件的回收利用比较单一。将报废汽车运送到回收企业，对零部件进行简单的拆卸后，通过破碎后直接熔炉，材料再利用率低下［4－5］。为此，本文所建立的网络规划模型考虑了包括配送、收回、拆卸和再制造等几个物流环节，对废旧汽车的处理包含零部件再制造和作为废弃物处理两类。汽车逆向物流活动过程为先对报废汽车进行回收，然后送达专门的拆卸点进行拆解，对零部件进行清洗，然后对拆卸的零部件的质量进行检测评估，按照相关标准进行分类，除了被作为废弃处理外的零部件，其他部门送达汽车再制造中心进行修复、加工处理，质量检验合格后，面向市场进行销售。该过程的物流网络规划就是确定几类设施设备的位置和数量。本文中，将各类设施选址的位置定位0－1变量，假定各网络上的流量为连续的变量，建立汽车逆向物流的网络规划模型。

为了有利于汽车逆向物流网络模型的建立和分析，同时也让该模型具有更大的实用价值，本文做如下假设:(1)将该物流设施选址问题假设为单一产品多种类的选择问题;(2)鉴于生态环境变量无法用变量准确表达，该网络规划模型不考虑生态环境的影响，只从经济角度分析设施选址情况;(3)假定在汽车零部件再制造阶段没有材料耗失，零部件的再制造率为给定的;(4)假定汽车的回收率为已知，可以根据历年数据求平均值而得，且相关设施设备按固定年限折旧。

二、模型建立

基于上述问题描述及模型假设，本文用混合整数规划方法对再制造逆向物流网络设施选址进行建模［2］。参数说明如下:

K代表扩建或新建的拆卸备选点集合;

J代表扩建或新建的再制造备选点集合;

I代表现有回收点集合;

ρ代表第k个拆解中心的可再制造率;

Bi代表第i个回收点的回收数量;

MINRj和MAXRj分别代表第j个再制造中心最小和最大再制造能力;

MINDk和MAXDk分别代表第k个拆解中心的最小和最大处理能力;

CFDk代表第k个扩建或新建拆解中心的固定成本;

CFRj代表第j个扩建或新建的再制造中心建设固定成本;

CDik代表第i个回收中心送达第k个拆解中心的运输成本;

CTk代表产品的平均拆卸成本;

CMj代表废旧产品的平均再制造成本;

CRkj代表第k个拆解中心送达第j个再制造中心的运输成本;

PDk代表是否在第k个备选点扩建或新建的拆解中心;

PRj代表是否在第j个备选点扩建或新建再制造中心;

NDk代表第k个拆解中心的平均使用年限;

NRj代表第j个再制造中心的平均使用年限;

MRkj代表第k个拆解中心送达第j个再制造中心的数量;

MDik代表第i个回收中心送达第k个拆解中心的产品数量;

根据以上参数建立网络规划模型如下:

该MILP规划模型可以运用Lingo软件进行求解计算。

三、算例

某一汽车制造企业主要有 P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7共7个省会城市的销售区域。按照《报废汽车回收利用政策》规定，从2010起汽车制造企业应该回收自己销售的产品，预计该企业2015年在各点的废旧汽车回收量见表1。

表1 2015年主要销售区域报废汽车数量

汽车拆解中心和再制造中心选点不能随意确定，需要根据企业的适应性、战略性、经济性和协调性原则，选择符合企业实际需要的备选点作为选址［4］。根据汽车回收分布数量以及交通运输条件等综合因素，确定 P1、P2、P3、P5、P7共 5 个城市作为拆解中心的候选地点，同时考虑到技术、资源等因素只选择P7作为再制造地点。考虑到我国废旧汽车再制造还处于起步阶段，企业缺乏真实数据，很难精确估算拆卸中心与新建或扩建的再制造中心所需费用、零部件的平均处理费用等，本文在现有研究基础上确定其参考值［6－7］，如表2所示，其他相关数据分别见表3－表5。

表2 再制造设施相关参数

表3 回收中心与拆解中心间的里程 单位:km

表4 回收中心与拆解中心间单位运输费 单位:元

通过LINGO软件计算得到结果，见表5－表7。

表5 拆解中心新建决策变量最优解

表7 拆解中心运往再制造中心的可再制造数量

该算例表明:该企业在设置的备选的拆卸中心点中，可以选取 P2、P3、P5、P7为拆卸中心新建点。但本文是假定回收率达到80%，再利用率达到90%的情况下的选址，如果回收率和再利用率不同，所得最优解会不一样。因此，作者下一步要做的将会考虑在回收率和再利用率不确定情况下回收物流网络的优化模型研究。

［1］国家统计局.中华人民共和国2011年国民经济和社会发展统计公报［R］.2012，2.

［2］杨明.汽车再制造逆向物流网络优化研究及应用［D］.重庆:重庆大学，2008.

［3］Vaidyanathan J，Raymound A P，Erik R.The design of reverse distribution networks:model sand solution procedures［J］.European Journal of Operational Research，2003，150:128 －149.

［4］赵旭升.基于逆向物流管理的回收处理中心选址问题研究［D］.天津:天津大学，2006.

［5］Louwers D，Kip B J，Peters E，et al.A facility location allocation model for reusing carpet materials［J］.Computers and Industrial Engineering，1999，36(4):115.

［6］高郢.再制造物流网络设施选址及稳健性优化研究［D］.南京:东南大学，2006.

［7］马祖军，代颖，刘飞.再制造物流网络的稳健优化设计［J］.系统工程，2005，23(1):74 －78.

Facility Location Model of Remanufacturing Reverse Logistics and Its Application

DAI Ying，ZHANG Dong-mei，Song Han，YANG Ming
(College of Business Administration，Chongqing University of Technology，Chongqing 400054，China)

With the development of automobile industry，the social economy has been developed quickly.At the same time，it brought us more problems with resource and environment.In order to enhance the reclaiming rate of the wasted automobile and the reusing rate of the materials，and according to the feature of remanufacturing reverse logistics，the paper researches on the facility location model of remanufacturing reverse logistics of wasted automobile，by using the MILP theory.It solves the optimal results and validates the model by an example.

wasted automobile;remanufacturing;reverse logistics;facility location model

F205

A

1674－8425(2012)05－0038－04

2012－02－05

教育部人文社会科学研究青年基金项目(09YJC630247);重庆理工大学青年基金项目(2010ZD10);2010年重庆市社会科学规划项目(2010YBJJ18)。

代应(1978—)，男，四川安岳人，博士，副教授，研究方向:物流与供应链管理。

(责任编辑 邝坦励)