雙重約束下動力電池逆向物流網絡模型

(華北電力大學 北京 102206)

雙重約束下動力電池逆向物流網絡模型

李文玉

(華北電力大學北京102206)

隨著電動汽車技術的改進升級，電動汽車開始能夠逐漸滿足人們日常近程交通需求。消費者逐漸開始接受電動汽車。然而在我國，電動汽車動力電池回收的問題逐漸凸顯，無論是廠商，企業還是環保組織，在動力電池回收方面比較薄弱。本文針對逆向物流網絡設計理念，根據動力電池回收特點提出了在雙重目標約束下的逆向物流約束模型。第一個約束函數將逆向物流網絡模型中涉及的成本降到最低，而第二個約束函數是在物流過程中減少能源消耗。

雙重約束;動力電池;逆向物流;網絡模型

一、綜述

逆向物流指的是不合格物品的返修、退貨以及周轉使用的包裝容器從需方返回到供方所形成的物品實體流動[1]。也就是說，逆向物流是從消費者手中回收的曾經收用過的、過時的或者己經損壞的產品和包裝開始，到最終處理的過程。但是現在越來越被接受的觀點是，逆向物流就是對整個產品的生命周期中所有物資較為完整的、有效的和高效的利用過程的協調[2]。

逆向物流分為有廣義和狹義兩種，狹義的逆向物流指的是對那些因為環境問題或者產品已經過時等原因，對產品、零部件或者物料回收的過程。它是將廢棄物中有再利用價值的部分加以分揀、加工、分解，使其成為有用的資源重新進入生產和消費領域[3]。廣義的逆向物流除了包含狹義的逆向物流的定義之外，還包括廢棄物物流的內容(將經濟活動中失去原有使用價值的物品，根據實際需要進行收集、分類、加工、包裝、搬運、儲存等，并分送到專門處理場所時形成的物品實體流動)，以減少資源的使用為最終目標，來達到減少廢棄物的目的，同時使正向以及回收的物流更有效率[4]。

逆向物流作為企業價值鏈中特殊的一個環節，它具有一下幾個特征：第一，逆向物流所產生的時間、地點以及數量是難以預見的。第二，逆向物流所發生的地點是較為分散和無序的，不可能一次性集中的向接受地點轉移。第三，逆向物流所發生的原因通常都與產品質量或者數量的異常有關。第四，逆向物流的處理系統和處理方式是復雜多樣的，不同的處理手段會對恢復資源的價值有著顯著的差異[5]。

Spicer和Johnson[6]討論了擴大生產者責任(EPR)實施的方法，并詳細討論了第三方的好處和挑戰，并通過具體例子詳細說明了該方法。Kannan等[7]利用遺傳算法和粒子群優化設計了一個集成的正向物流多級分布庫存供應鏈模型(FLMEDIM)和閉環分布庫存供應鏈模型(CLMEDIM)。

本文在綜述中發現大多數文獻只考慮一個單一問題：將成本最小化、減少浪費或風險作為目標，此類模型沒有考慮到二氧化碳排放，因此本文針對動力電池逆向物流網絡設計，提出了一種雙目標模型。第一個目標函數旨在將逆向物流網絡模型中涉及的成本降到最低，而第二個目標是在物流過程中盡量減少能源消耗。

二、模型設定

本文在Pishvaee等[8]提出的混合整數線性規劃模型的基礎上，考慮到在一個多階段逆向物流網絡中，為了實現第一個目標而將運輸、固定的開放成本和排放成本最小化的收集成本和排放成本。本文所考慮的第二個目標是在運輸過程中盡量減少二氧化碳排放,如圖1所示。在這項工作中，我們假設只有單一產品，而單一的運輸選擇是為了簡化。

圖1 逆向物流節點圖示

所使用的符號和模型的數學公式如下所示。

I-檢測中心的候選點集, ?i ∈I.

J-回收中心的固定點集, ?j ∈J.

K-處理中心的固定的點集, ?k ∈K.

L-客戶中心的固定的點集, ?l∈L.

d-需要回收的物品平均比例(百分比).

rl-客戶中心退回產品數量l.

fi-建立檢測中心i的固定成本.

cci-收集中心回收產品的回收成本i.

cfli-從客戶中心l到檢測中心i的退貨產品的運輸費用.

csij-檢測中心i到回收中心j的可回收產品的運輸成本.

ctik-從檢測中心j到處理中心k的運輸成本.

cafi-檢測中心i容量.

casj-回收中心j的容量.

catk-處理中心k容量.

dck-處置中心k的處置費用.

Et-由于使用運輸方式，每單位重量單位和每距離單位的溫室氣體排放系數t

Wp-產品的重量p

在以上的表示法中，可以將雙目標逆向物流網絡設計問題描述如下:

三、結論

回收廢舊動力電池所產生的收益與放棄對廢舊產品進行處理所帶來的環境問題已經使企業開始關注從客戶那里回收動力電池，以減少污染與成本。本文介紹了逆向物流網絡設計的雙重約束模型。第一個目標函數旨在將逆向物流網絡模型中的成本最小化，而第二個目標是在物流過程中盡量減少二氧化碳排放。通過改模型，可以為管理人員通過考慮成本來做決定。同時對其他行業也有一定的借鑒意義，其他多目標技術可用于獲得帕累托最優解。

[1]李君, 逆向物流的外包決策研究[D], 2009.

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

[3]趙立軍,帶有逆向物流的城市連鎖店運輸路線優化,交通科技與經濟[J],2010.P40-P42.

[4]劉彥坤, 我國逆向物流發展中存在的問題及對策分析,物流技術2010[J].P21-23.

[5]陳云飛, 物流需求預測在公司的應叫研究[D], 2014, 蘇州大學.

[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，漢族，新疆，碩士，華北電力大學，電力物資物流管理。