基于SLP法的高校校园逆向物流回收点布局优化分析

2022-04-29解瑞金

物流技术 2022年4期

邱慧，解瑞金，刘燕

（1.运城学院经济管理系，山西运城 044000；2.运城学院数信学院，山西运城 044000）

0 引言

逆向物流是基于经济快速发展、资源节约等原因所催化的新兴产业，具有不可估量的经济潜力。逆向物流也因此逐渐进入人们的视野并最终成为重要的学科研究方向。但是由于管理制度落后、运营成本过高等因素，使得很多逆向物流回收点都无法正常运营。所以逆向物流回收点应合理划分功能区，设计合理的内部功能区布局方案，不断降低回收点的日常运作成本，提高逆向物流回收点的回收及再利用效率，加速物品的回收和再利用，使回收点维持其运营并不断提高回收点效率，最终实现保护环境和节约资源的美好目标。

国外对逆向物流的研究主要有网络体系规划设计、选址分析、系统利润最大化和供应链管理等角度。国内对逆向物流的研究主要是针对现状分析、模式建立与优化、体系的可行性等。在逆向物流回收点方面，针对高校内回收点并运用系统布置设计方法对回收点功能区进行布局设计的研究并不多。本文以高校校园为例，通过分析运城学院西区逆向物流回收点的现状，找到其存在的问题，并对其作业流程进行优化，设计出回收点内合理的功能区位置布局方案，加速回收物的循环利用，使得废弃物得到安全处理，为节约资源、保护环境提供技术决策。

1 相关理论基础

逆向物流最初与社会和商贸关联是在1992年由学者Stock提出的。在1998年Rogers博士和Tibben-Lembke博士在结合逆向物流管理和逆向物流环境等因素下，对逆向物流做了进一步探究，并发表了第一部关于逆向物流的著述，即《回收物流趋势和实践》。与此同时，各个国家的学者也在逆向物流回收系统、逆向物流的数学模型和逆向物流的价值等方面进行了探究。在整个逆向物流系统中，逆向物流回收点十分重要，人们把寻求合理的回收点功能区布局方案作为解决逆向物流问题的主要目标，系统布置设计（SLP）方法为解决平面上不同功能区的布局摆放问题提供了比较合理的解决方案。

1.1 逆向物流相关概念

国内外学者对逆向物流均有研究，并在不同视角的理解下，产生了不同版本的定义。我国物流协会认为狭义的逆向物流指的是回收物流，即劣质货品的返修、消费者退换货以及可循环再利用的包装材料从消费终点返回到起始点的回收过程；广义的逆向物流包含两个方面，即狭义的逆向物流和废弃物物流，其中，废弃物物流是指失去原有使用价值的产品经过分拣、加工、包装、储存等一系列物流活动，最后运输到专业的逆向物流处理中心进行焚烧、填埋等无害化处理的过程。西方的逆向物流研究学者认为狭义的逆向物流是指不同种类的废旧产品的回收作业流程和再处理过程，广义的逆向物流是指与回收及再利用产品、节约资源和保护环境相关的经济活动。

逆向物流回收点是逆向物流运作过程中非常重要的一部分，通过对回收物进行收集、分类、加工、包装、储存、运输等一系列物流活动，实现废旧物的回收和再利用。逆向物流回收点要配备专业的设备和人员，合理设计各类产品的作业流程，划分进行功能区块，形成合理的功能区布局，并进行科学的管理和规划，最终实现利益最大化。

1.2 系统布置设计（SLP）相关概念

1.2.1 系统布置设计（SLP）的概念及特点。1961年理查德·缪瑟提出了系统布置设计（SLP）方法，是对以往系统内部功能区布局规划设计方法的重要变革，在全球产生了很大影响，应用也非常广泛。SLP是逻辑性非常强、并将作业单位关系密切程度分析和物流分析相联结、探求恰当布局的一种方法，不但适用于工厂的扩建、新建或改建中对各类设施的位置布局设计，也适用于生产制造业中对办公地、仓库等的布置或调整，也可应用于商店、餐厅等服务业的位置布局设计。该方法以分析各功能区物流、非物流因素为主线，使用一系列说明性很强的表格和图例，通过条理化、结构化的程序设计模式对作业单位进行布局规划。

为了更好地理解和运用系统布置设计（SLP）方法，首先对其所涉及的相关术语进行介绍：

（1）基础数据（P、Q、R、S、T）:P(Products)指回收产品的种类，在回收利用系统中，产品P是指待布置回收点将处理的回收物，该要素影响着回收利用系统的作业流程、功能区构成及各功能区的相互关系、产品搬运形式等。Q（Quantity）指回收产品的数量，在回收利用系统中指所回收的产品数量，可以用重量、体积、件数等来表示，产品Q要素影响着回收利用系统的面积、回收物存储量、回收处理时间和功能区面积等方面。R（Routing）指各类产品回收处理路线，包括加工流程、各物品在回收处理过程中形成的加工路线和产生的物流路线，它影响着各个功能区之间的关系、产品搬运路线、暂存地及存储地的位置等方面。S（Service）指辅助回收与服务过程的部门，回收系统的回收辅助与服务系统部分在某种程度上增强了回收处理能力，所以在布置设计时应给予足够的重视；在SLP中，S也常用来表示回收点作业单位部门的划分情况。T（Time）指回收物流动的时间，时间要素是指在何时、用多长的时间加工回收产品，包括各作业单位的处理时间。

（2）作业单位距离从至表：矩阵式表示各作业单位之间的距离。

（3）产品运量从至表：矩阵式表示各作业单位之间在单位时间内运输量的大小。

（4）物流强度从至表：矩阵式表示各作业单位之间的物流强度大小。物流强度等于运量乘以距离。

（5）物流强度分析表：指的是由小到大对各作业单位之间的物流强度进行排序，再按各作业单位对的物流强度进行等级划分，采用知名的A、E、I、O、U等级划分法，其中，A、E、I、O分别占总作业单位对的10%、20%、30%、40%，U是指那些没有关联或无物流量的作业单位对。

（6）物流强度相关图：指的是把各作业单位对的物流强度等级在物流强度相关图的菱形格子中表示出来，用以反映各作业单位之间物流强度关系的密切程度。

（7）作业单位相互关系等级：是指在对各作业单位之间的关系进行分析时，不仅要分析物流关系，还要分析非物流关系。而非物流关系的分析通常不能使用定量方法，因此需要借助作业单位相互关系等级，见表1。

表1 作业单位相互关系等级

（8）作业单位相关图：是指确定影响各作业单位之间关系密切程度的非物流因素，即评级理由，然后根据作业单位相互关系等级和评级理由，确定作业单位之间的关系等级，同时将关系等级和评级理由的序号填入菱形方格中。

（9）综合相关图：即确定物流关系和非物流关系在功能区位置布局时各自所占的比重，这一关系用m:n表示。计算出两作业单位之间的相关密切程度，即CR=mMR+nNR，其中MR指的是物流关系等级的量化值，NR指非物流关系等级的量化值。然后结合CR值，根据表1进行评级，将作业单位之间的关系密切程度等级填入菱形方格中，反映各作业单位之间物流关系和非物流关系的密切程度。

（10）关系工作表：是指以各作业单位为行，以各级关系符号A、E、I、O、U、X各成一列。根据综合相关图，将与该作业单位形成A、E、I、O、U、X各级关系的其他单位写入各列中，以反映每个作业单位与其他作业单位的关系密切程度。

（11）无面积拼块图：是指将每个作业单位做成面积相等的方块，其中最中间写上作业单位代号；代号上方写上作业单位名称；X=写在代号下方；A、E、I、O级关系分别写在方块的四角上，U级关系不考虑。根据作业单位之间的密切程度进行功能区位置布局。

（12）面积图：是指以无面积拼块图的布局方案为依据，将实际面积因素考虑进去，以反映更为精确的功能区布局设计方案。

系统布置设计（SLP）方法具有结果清晰、条理性强的特点，能较好地解决回收点内各功能区位置的布局，其特点在于使用一系列说明性很强的表格和图例符号进行功能区布局划分，特别适用于分析作业单位之间的物流关系强度和非物流关系强度，并提供不同功能区的位置摆放方案。

1.2.2 系统布置设计（SLP）的步骤

（1）首先采用实地调研法和访谈法，取得运城学院逆向物流回收点的基础数据（P、Q、R、S、T）。

（2）根据基础数据，分别画出作业单位距离从至表、产品运量从至表和物流强度从至表。

（3）根据物流强度从至表画出物流强度分析表和物流强度相关图。

（4）确定非物流关系的评级理由，并画出作业单位相关图。

（5）根据物流强度相关图和作业单位相关图画出综合相关图。

（6）根据综合相关图，画出关系工作表。

（7）根据关系工作表，画出无面积拼块图，根据摆放规则（关系为A级的要边靠边放，关系为E级的至少要角对角放，关系为X级的既不能边靠边，也不能角对角放），对无面积拼块图的进行位置摆放。

（8）将回收点面积单元化成若干个基本单元格，根据功能区实际所需面积，计算其基本单元格数。以保持各作业单位的完整性和物流流程的通畅为原则，对各基本单元格进行摆放，得出面积图，即功能区布置合理方案。

2 运城学院逆向物流回收点现状和问题分析

运城学院处于运城市，分为东西两个区，占地面积3 089亩，现有师生约22 438人。学院占地面积非常广，人口比较聚集，高校师生作为大学社会中的主要消费群体，在带来商业效益的同时也产生了大量的废弃物。然而，学校在处理废弃物方面仍然是比较粗放的管理方式，处理流程也停留在简单分拣、储存和运输方面。因此，必须完善回收点功能区布局，提高回收点运作效率。本文为运城学院逆向物流回收点内部功能区布局提供了合理的方案。

2.1 调查实施与数据汇总

根据研究目的和研究的可行性，通过实地调研和访谈法，获取关于运城学院逆向物流回收点的现状，对数据进行汇总，发现其存在的问题，并进一步改善回收点内部功能区布局设计。

逆向物流回收点面积：运城学院逆向物流处理中心位于文正楼和复旦二斋之间，占地约1 260m，主要功能区包括：卸货区、分拣区、存储区，其中存储区约占315m。

回收点处理的回收物来源、种类：运城学院回收物基本来自于三大板块，第一板块主要包括宿舍区、教学楼办公楼区以及图书馆区；第二板块主要指运城学院西区的2个大食堂，3个小餐厅；第三板块是运城学院室外道路和绿化带板块。回收物种类主要分为快递包装、废旧品和餐余废弃物三大类。

各类回收物日平均处理量：第一板块共有8栋宿舍楼，平均每栋宿舍楼下有12个回收桶，共96个回收桶，平均每天共产生16桶快递包装、80桶废旧物品；共有两栋教学楼和一栋办公楼，每栋4层，平均每层放置2个回收桶，共有24个回收桶，平均每天产生24桶废旧物品；图书馆共17层，平均每层一个回收桶，共17个回收桶，平均每天产生17桶废旧物品。第二板块2个大食堂，其中1个食堂两层，平均每层每天有8桶餐余废弃物，共24桶，其中，平均每天产生6桶餐具回收物；3个小餐厅，平均每个每天有3桶餐余废弃物，共9桶餐余废弃物，其中平均每天产生3桶一次性餐具回收物。第三板块共有50个铁皮垃圾桶，折合成回收桶为每天产生10桶废旧物品，具体数据见表2。各类回收物回收处理作业流程如图1所示。

表2 各类回收物日平均处理量单位：桶

图1 各类回收物回收处理作业流程

2.2 现状及存在问题分析

2.2.1 运城学院逆向物流回收点现状。运城学院逆向物流回收点对逆向物流的认识仅仅停留在对逆流物的汇集、简单分拣和运输等单个回收活动上，不能从综合的层面去创建一个可持续发展背景下的运城学院逆向物流回收体系。

三大类物品的回收模式现状：

第一类快递包装和第二类废旧物品的回收模式比较简单，学生将快递包装和废旧物品放入回收桶后进行一桶式混合回收。与学校后勤部各个分管逆流物的部门合作的逆流物收集人员每天下午3：00-4：00时间段会到学校指定区域进行收集与运送，通常会对逆流物进行较为简单的分类，挑出能回收的逆流物，其余的会被送到山区进行焚烧或填埋等安全处理。工作人员的薪金除了学校支付以外，还可以从可回收物中赚取利润。

第三类餐余废弃物是采取混合打包回收模式。学生每次用完餐后会将餐盘放至收残处，每个餐厅共有两个收残处，并且每个收残处有一到两个收残人员，每个餐厅每天会产生大约7-8桶餐余废弃物，一部分为剩饭剩菜，另一部分为一次性餐具。学校餐厅负责人将餐余废弃物的收集、运送、处理交由学校周围的养殖户，每天会有专门的废弃物处理人员在指定时间段将废弃物运走，这些废弃物绝大部分用于牲畜养殖，还有一部分可回收的一次性餐具会被运送到废品回收站进行回收再处理再利用。

2.2.2 运城学院逆向物流回收点存在的问题

（1）对回收物流的重视力度不够，各类逆流物的分类工作没有做好，回收模式过于简单，作业流程并不是很严格，使得利润大幅缩水。

（2）回收点功能区划分不够完善，专业化水平较低。

（3）回收点内部各功能区位置布置不合理，物流成本较大。

（4）逆向物流中究竟产生了多少经济利益并没有细算过，管理方式停留在较为简单粗放的阶段。

3 基于系统布置设计方法的运城学院逆向物流回收点布局优化方案设计

3.1 运城学院逆向物流回收点作业流程优化设计

作业流程反映了回收点内各类逆流物的加工处理模式，顺畅的作业流程是合理划分功能区的前提，是提高回收点运营效率的基础，同时也是使用系统布置设计（SLP）方法的基础。为了改善回收点的营运状况，通过了解回收点各类产品的回收作业流程，找出其中的不足之处进行优化，主要针对快递包装、废旧产品和餐余废弃物三类回收物的作业流程进行了优化。

3.1.1 快递包装作业流程优化。快递包装在被运输到专业的处理中心进行填埋、焚烧等安全处理前，应该进行分类，并进行不同方式的处理，避免资源浪费。目前的快递包装处理方式是该校学生在校外将快递包装放在回收桶内和带回校内拆解并放入宿舍区回收桶内两种，其中后者占主要的比例。随后，回收桶内的快递包装被运输至回收点，积攒到一定量后随其他废弃物被运输至偏远山区进行焚烧。改进后的作业流程将快递包装在回收点内进行分拣并做好分类，将不可用和其他需要安全处理的物品运输至山区进行安全处理；将质量完好的进行存储，达到一定数量后，运输至快递包装企业循环利用；对于质量比较差的，积攒到一定量后，运输至专业处理中心进行处理。具体优化流程如图2所示。

图2 运城学院逆向物流回收点快递包装作业流程优化

3.1.2 废旧产品作业流程优化。相较于以往的废旧物品作业流程，进行了以下几点的优化改进：

（1）增加了废旧产品在回收点的分拣工作。相较于以往直接将废旧物品一箱式混合，并直接运输至山区进行焚烧或填埋等安全处理，改进后的作业流程将回收点的废旧物品分成可维修物品和不可维修物品两部分，将可以维修的物品放入成品库并配送至二手市场进行售卖，可以获得不错的收益，有效避免了资源浪费，而不可维修的物品进行拆解。

（2）增加清洗作业。相较于以往没有清洗作业的作业流程，优化后的流程可以将拆解的可直接利用的零件进行清洗，然后放入零件库。增加清洗区，避免了零件送入生产中心后的单独清洗，提高了操作的专业程度，同时提高了工作效率和质量。

（3）增加暂存区。相较于以往没有暂存区的作业流程，优化后的作业流程可以将拆解后的且可循环或可再制造的零件放入暂存区，避免在分拣区堆放，导致分拣区位置紧张和杂乱无章，有利于规范各区的管理，优化作业环境。

优化后的废旧产品作业流程如图3所示。

图3 运城学院逆向物流回收点废旧产品作业流程

3.1.3 餐余废弃物作业流程优化。以往的餐余废弃物处理流程是养殖场专门分派工作人员直接从餐厅一桶式打包运输至养殖场后进行分类处理。改进后的作业流程是在同学们就餐分类放置后直接分类成两部分，剩菜剩饭类由工作人员直接运输至养殖场处理，另一部分一次性餐具则直接运输至回收点后，与其他物品运输至专业的处理中心加工处理并循环利用。优化后的作业流程，增加了逆向物流回收点的利润源，有利于提高回收点的运营效率。具体优化流程如图4所示。

图4 运城学院逆向物流回收点餐余垃圾作业流程优化

3.2 运城学院逆向物流回收点功能区划分和位置布局优化设计

3.2.1 功能区划分优化设计。运城学院逆向物流处理中心目前只有卸货区、分拣区和存储区三个功能区。

根据优化后的作业流程，优化后的功能区增加了拆解区、暂存区和清洗区，可以提高回收点的运营效率和专业化水平，改善作业环境等，优化后的功能区构成如图5所示。

图5 运城学院逆向物流回收点功能区划分优化设计

3.2.2 功能区位置布局优化设计。根据对运城学院逆向物流回收点实地调研和访谈所获得的基本数据，回收点共处理三类物品，即快递包装、废旧物品和餐余废弃物，分别记为A、B、C。回收点共6个功能区，即卸货区、分拣区、存储区、拆解区、暂存区和清洗区，分别记为1、2、3、4、5、6。三类物品的作业流程和每天运量见表3，各作业单位距离见表4。

表3 运城学院逆向物流回收点回收物作业流程及运量表

表4 运城学院逆向物流回收点作业单位距离从至表单位：m

（1）根据回收物品优化后的作业流程、运量表和作业单位距离从至表，画出产品运量和物流强度从至表，见表5、表6。

表5 产品运量从至表单位：桶

表6 物流强度从至表单位：桶·m

（2）根据物流强度从至表，画出物流强度分析表（见表7）和物流强度相关图（如图6所示）。

图6 物流强度相关图

表7 物流强度分析表

（3）确定非物流关系的评级理由，并画出作业单位相关图，如图7所示。

图7 作业单位相关图

（4）根据物流强度相关图和作业单位相关图画出综合相关图。如图8所示。

图8 综合相关图

（5）根据综合相关图，画出关系工作表，见表8。

表8 关系工作表

（6）根据关系工作表，画出无面积拼块图，如图9所示。根据摆放规则（关系为A级的要边靠边放，关系为E级的至少要角对角放，关系为X级的既不能边靠边，也不能角对角放），对无面积拼块图进行位置摆放，如图10所示。

图9 无面积拼块图

图10 拼块及其摆放

（7）将回收点面积单元化成若干个基本单元格，根据功能区实际所需面积，计算其基本单元格数，见表9。以保持各作业单位的完整性和物流流程的通畅为原则，对各基本单元格进行摆放，得出面积图，即功能区布置合理方案，如图11所示。

图11 格子状的布置图

表9 功能区面积需求表单位：m2

3.2.3 最终方案总结。在对运城学院逆向物流回收点的作业流程和功能区划分进行优化设计的基础上，利用SLP方法，设计出格子状的布置图，基于作业单位的整体外形和各作业单位面积的需要，结合物品在回收点内的总体流动方向，得出回收点较为合理的功能区布局方案，如图12所示。

图12 块状布置图

优化后的功能区布局方案，增加了分拣区、拆解区和清洗区，使得功能区划分比较完善，有利于改善作业环境，提高回收物的循环利用速度；采用O型流动模式，缩短了物品搬运距离，使得物品在回收过程中流动通畅，车辆在装货配送过程中进出顺畅。

从整体设计来看，符合整体综合原则和移动距离最小原则，工艺流程顺畅，相关联的功能区基本相邻，设计方案整体合理。基本实现对回收物进行合理分类，提高了物品的回收率和周转率；完善了功能区划分，提高了回收点的专业化水平；功能区位置布局合理，减少人员流动距离和物品搬运成本。最终实现了降低回收点运营成本，提高回收利用效率的目的。