双重约束下动力电池逆向物流网络模型

(华北电力大学 北京 102206)

双重约束下动力电池逆向物流网络模型

李文玉

(华北电力大学北京102206)

随着电动汽车技术的改进升级，电动汽车开始能够逐渐满足人们日常近程交通需求。消费者逐渐开始接受电动汽车。然而在我国，电动汽车动力电池回收的问题逐渐凸显，无论是厂商，企业还是环保组织，在动力电池回收方面比较薄弱。本文针对逆向物流网络设计理念，根据动力电池回收特点提出了在双重目标约束下的逆向物流约束模型。第一个约束函数将逆向物流网络模型中涉及的成本降到最低，而第二个约束函数是在物流过程中减少能源消耗。

双重约束;动力电池;逆向物流;网络模型

一、综述

逆向物流指的是不合格物品的返修、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[1]。也就是说，逆向物流是从消费者手中回收的曾经收用过的、过时的或者己经损坏的产品和包装开始，到最终处理的过程。但是现在越来越被接受的观点是，逆向物流就是对整个产品的生命周期中所有物资较为完整的、有效的和高效的利用过程的协调[2]。

逆向物流分为有广义和狭义两种，狭义的逆向物流指的是对那些因为环境问题或者产品已经过时等原因，对产品、零部件或者物料回收的过程。它是将废弃物中有再利用价值的部分加以分拣、加工、分解，使其成为有用的资源重新进入生产和消费领域[3]。广义的逆向物流除了包含狭义的逆向物流的定义之外，还包括废弃物物流的内容(将经济活动中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)，以减少资源的使用为最终目标，来达到减少废弃物的目的，同时使正向以及回收的物流更有效率[4]。

逆向物流作为企业价值链中特殊的一个环节，它具有一下几个特征：第一，逆向物流所产生的时间、地点以及数量是难以预见的。第二，逆向物流所发生的地点是较为分散和无序的，不可能一次性集中的向接受地点转移。第三，逆向物流所发生的原因通常都与产品质量或者数量的异常有关。第四，逆向物流的处理系统和处理方式是复杂多样的，不同的处理手段会对恢复资源的价值有着显著的差异[5]。

Spicer和Johnson[6]讨论了扩大生产者责任(EPR)实施的方法，并详细讨论了第三方的好处和挑战，并通过具体例子详细说明了该方法。Kannan等[7]利用遗传算法和粒子群优化设计了一个集成的正向物流多级分布库存供应链模型(FLMEDIM)和闭环分布库存供应链模型(CLMEDIM)。

本文在综述中发现大多数文献只考虑一个单一问题：将成本最小化、减少浪费或风险作为目标，此类模型没有考虑到二氧化碳排放，因此本文针对动力电池逆向物流网络设计，提出了一种双目标模型。第一个目标函数旨在将逆向物流网络模型中涉及的成本降到最低，而第二个目标是在物流过程中尽量减少能源消耗。

二、模型设定

本文在Pishvaee等[8]提出的混合整数线性规划模型的基础上，考虑到在一个多阶段逆向物流网络中，为了实现第一个目标而将运输、固定的开放成本和排放成本最小化的收集成本和排放成本。本文所考虑的第二个目标是在运输过程中尽量减少二氧化碳排放,如图1所示。在这项工作中，我们假设只有单一产品，而单一的运输选择是为了简化。

图1 逆向物流节点图示

所使用的符号和模型的数学公式如下所示。

I-检测中心的候选点集, ∀i ∈I.

J-回收中心的固定点集, ∀j ∈J.

K-处理中心的固定的点集, ∀k ∈K.

L-客户中心的固定的点集, ∀l∈L.

d-需要回收的物品平均比例(百分比).

rl-客户中心退回产品数量l.

fi-建立检测中心i的固定成本.

cci-收集中心回收产品的回收成本i.

cfli-从客户中心l到检测中心i的退货产品的运输费用.

csij-检测中心i到回收中心j的可回收产品的运输成本.

ctik-从检测中心j到处理中心k的运输成本.

cafi-检测中心i容量.

casj-回收中心j的容量.

catk-处理中心k容量.

dck-处置中心k的处置费用.

Et-由于使用运输方式，每单位重量单位和每距离单位的温室气体排放系数t

Wp-产品的重量p

在以上的表示法中，可以将双目标逆向物流网络设计问题描述如下:

三、结论

回收废旧动力电池所产生的收益与放弃对废旧产品进行处理所带来的环境问题已经使企业开始关注从客户那里回收动力电池，以减少污染与成本。本文介绍了逆向物流网络设计的双重约束模型。第一个目标函数旨在将逆向物流网络模型中的成本最小化，而第二个目标是在物流过程中尽量减少二氧化碳排放。通过改模型，可以为管理人员通过考虑成本来做决定。同时对其他行业也有一定的借鉴意义，其他多目标技术可用于获得帕累托最优解。

[1]李君, 逆向物流的外包决策研究[D], 2009.

[2]Think, M., Strategic Issues in Product recovery Management, California Management Review[J]. 1995. p. 168-179.

[3]赵立军,带有逆向物流的城市连锁店运输路线优化,交通科技与经济[J],2010.P40-P42.

[4]刘彦坤, 我国逆向物流发展中存在的问题及对策分析,物流技术2010[J].P21-23.

[5]陈云飞, 物流需求预测在公司的应叫研究[D], 2014, 苏州大学.

[6]Spicer, A. J. and Johnson, M. R. Third - party remanufacturing as a solution for extended producer responsibility”, journal of cleaner production, Vol. 12, p37-45.

[7]Kannan, G., Noorul Haq, A. and Devika, K. (2009), Analysis of closed loop supply chain using genetic algorithm and particle swarm optimization, International Journal of Production Research, Vol. 47, No. 5, pp. 1175-1200.

[8]Pishvaee, M. S., Kianfar K., Karimi B., (2010). Reverse logistics network design using simulated annealing. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 47: 269-281.

李文玉(1990.02-)，男，汉族，新疆，硕士，华北电力大学，电力物资物流管理。