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当可再用运输包装容器的逆向物流网络优化设计

发布时间:2021-09-11 05:06:54 阅读: 来源:矿用通信电缆MHYBV厂家

可再用运输包装容器的逆向物流络优化设计

1 引言

随着人类社会现代化的不断发展,消费者对产品和服务的需求呈现出多样化、个性化的特点,导致了产品的生命周期日益缩短,更新换代的速度加快,由此造成废旧物品的大量产生。同时,在可持续发展和环保意识的驱动下,社会各界日益关注废旧物品的回收、再利用等问题。于是,与传统物流单向运作模式相反的逆向物流(Reverse Logistics)这一新领域应运而生,来达到资源再生、物料增值和成本节约的目的1。

近些年来,国外学者对逆向物流已作了大量的研究,如:逆向物流中的配送问题、区域分拨模型,1996年Kooi提出的MILP定量模型等。但是,我国在这方面做的工作比较少,研究还处在初级阶段,特别是对运输包装容器的逆向物流方面较为欠缺。因此,本文在借鉴前人研究的成果上,着眼于运输包装容器的回收,建立逆向物流的络流程,并加以优化设计。

2 逆向物流的含义、特征及研究价值

2.1 逆向物流的含义

逆向物流作为一个新趋势,1998年美国物流协会(CLM)对物流的最新定义中已有体现,“物流是供应链流程的一部分,是为了满足客户需求而对商品、服务及相关信息从原产地到消费地的高效率、高效益的正向和逆向流动及贮存进行的计划、实施与控制过程。”2

与传统的正向物流相反,逆向物流是指为了回收资源或正确处理废旧物品,在合理成本下,将物品从消费终点到生产起点或其他节点移动的过程。如图1所示:

逆向物流所针对的废旧物品包括:产品回收(如:产品和包装通过修理和清洗以后重复使用),零件回收(组装产品和零件再用)和材料回收(以替代形式循环利用)。

2.2 逆向物流的特征

逆向物流与正向物流在构成和职能方面有共同点,都具有包装、装卸、运输、储存、加工。但是,逆向物流又具备它自身的特征。

(1)分散性。废旧物流可能产生于生产领域、流通领域及生活消费领域,涉及任何领域、任何部门、任何个人。

(2)不确定性。由于逆向物流产生的随机性,使得企业很难确定产品的回收时间、地点及数量。但是,逆向物流的终点是可以确定的。

(3)缓慢性。废旧物品是经过长期收集、复杂处理(清洗、检修、加工、调拨等一系列环节)的过程。这就决定了逆向物流过程缓慢性这一特点。

(4)处理费用高。由于回收品的参差不齐,不易取得规模效益;还需多项人工费用。

2.3 研究逆向物流的价值

从微观上看,逆向物流具有提高产品附加价值,增加竞争优势;降低物料成本,增加企业效益;改善生态环境,降低污染治理成本和废弃物处治费用;塑造企业的社会形象,为企业增添无形资产等作用。

从宏观上看,逆向物2月23日流有利于社会资源的合理流动,最大限度地提高资源利用率,改善社会环境,发展循环经济(即“资源——产品——再生资源”),从而有利于社会经济的可持续发展。

3 运输包装容器回收

运输在物流中的主导地位众所皆知,因此,对完成运输功能的运输包装器具的回收进行研究,不仅有利于运输成本的节约,而且对逆向物流的发展也起着不容忽视的作用。

3.1 运输包装容器的内涵

运输包装容器是以满足运输、储存、装卸的需要为主要目的的,具有保障产品的安全、方便运输、储存、装卸,加速交接,点验等作用。即:兼具保护和便利的功能。现代运输包装容器包括包装袋、包装盒、包装箱、包装瓶、包装罐五大类。

运输包装容器回收则是将使用过的运输包装容器和其它辅助包装材料通过各种渠道和各种方式收集起来,然后由相关部门进行修复、清洁、改造、再次使用的过程。

3.2 可再用运输包装容器的物流络

从节约资源的角度出发,目前所使用的运输包装容器绝大部分为可再用的,而且随着材料技术的发展,其使用寿命更长,循环次数增多。根据运输包装容器在整个物流环节中从回收到再利用的过程,绘制如图2所示的物流络3。

从图2可以看出,运输包装容器首先由场站转移给需求方(发货方),发货方使用这些容器后,由收货方送回这些用过的空容器,经过检测、修复、分类等环节最终回到场站,进行下一次循环使用,直到不能修复,进入到材料或零部件回收阶段。

4 以集装箱运输为例建立系统模型

集装箱运输是一种现代化的先进运输方式,具有迅速、安全、简便等优点,促进了货物流通过程中各个环节的变革,提高了物流质量和效率,被喻为“20世纪的运输革命”,其地位日显重要。而集装箱也成为现代运输包装集合的一个标志。因此,本文选择集装箱作为运输包装容器的研究对象是极具代表性的。

4.1 确定集装箱逆向物流系统功能

根据图2可再用运输包装容器的物流络,结合集装箱交接过程中的各个程序以及空箱的回收利用涉及的方方面面,确定了集装箱逆向物流系统应具备如图3所示的六部分功能,即:收集用后空箱、检测、修复、清洗、堆存、运输跟踪。而图3中的前期配送所包括的调拨、交接、提箱并非属于逆向物流系统,故不作深入研究。

(1)收集用后空箱。通过货主、货代或场站,将分散在各地的空箱收集起来,运往处理地点。该过程涉及的运输费用很高,在逆向物流总成本中占据相当大的比重。

(2)检测。对回收的空集装箱的质量进行检测,以确定合适的处理方案。将无再利用或难修复的集装箱送入零部件回收或材料回收阶段。这一功能的实现需配备昂贵的设备。

(3)修复和清洗。将能够进行修复的空箱进行维修,如:零部件的替换等。修复完后对污染较严重的空箱进行清洗工作。

(4)堆存。对复原的集装箱送到各个所属场站或直接进入下一次的循环使用。

(5)运输及跟踪。这一功能贯穿在整个系统运作的各个环节,是逆向物流成本的重要因素,且不容易降低。

4.2 建立络优化的MILP模型4

将上述六项功能中的检测、修复和清洗集合在检修中心进行。此处模型的建立只考虑了检修中心作为一独立运作的场所,而非是集装箱所很多人表示心累属的场站、货代隶属下的检并向下游传递规范的符合性声明和支持性文件;4是与下游用户和技术机构合作修部门。即考虑的是将空箱检修这一业务外包的情况。

(1)在建立模型前,先作如下假设:

①集装箱检修中心数量已确定;

②使用后的空箱的回收量,检修中心设施的投资、运营成本及其处理能力,各个功能环节间的运输成本都是确定已知的;

③经检测可以修复或重复利用的空箱在回收处理过程中无材料损耗;

④空箱需求方是按区域划分的。

(2)构建MILP(混合整数线性规划)络优化模型

模型的目标:是指逆向物流络设计中,检修中心所需的各项成本(包括:各种物流设施的投资、运营成本)、各个功能环节衔接的运输(跟踪)成本、修复后空箱的堆存成本之和达到最小化。即:

MinZ=TkiXki+TijXij+m(Cs+Cm)+ν·γ·CW+ ν(1-λ)Cd (1)

S.t. 物理量守恒条件: Xki=v或Xij=(1-γ)Xki

(2)

检修中心处理能力的限制,即i≤Xki≤i(3)

变量的取值范围:Xki,Xij≥0;i∈1m,j∈1n,k∈1u,γ∈01。

式中:①下标

m--检修中心i的数量;

n--空箱堆存在装货场站j的数量;

u--卸货后空箱所在区域k的集合;

ν--回收的空箱数量。

γ--回收的空箱中检测不合格的最小废弃处理率。

②决策变量

Xki--区域k运往检修中心i的空箱数量;

Xij--检修中心i调运至装货场站j的空箱数量;

Tki--区域k运往检修中心i的单位运输(跟踪)成本;

Tij--检修中心i调运至装货场站j的单位运输(跟踪)成本;使水凝胶材料可用于化装品添加剂、石油钻井作业的润滑剂等方面

Cs--检修中心i的固定成本;

Cm--检修中心i的运营成本;

Cw--不合格空箱的废弃单位处理费用;

Cd--修复后空箱的单位堆存费用。

由于上述模型是一个MILP模型,故可以采用专门的线性规划问题求解

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