基于ＣＭＩ的废旧家电配送路线优化问题研

0引言 
　　目前，废旧家电的处理和利用问题已经成为世界性环境问题。据国家统计局的数字显示，目前中国电视机的社会保有量己高达3.7亿台，冰箱、洗衣机也分别达到1.5亿和1.9亿台。这些电器多数是20世纪80年代中后期进入中国家庭的，按照10 
　　～15年的使用寿命计算，从2003年起，中国每年将至少有500万台电视机、400万台冰箱、600万台洗衣机要报废。在未来的十多年中，家用电器的年废弃量有所波动，但整体呈现上升趋势[1]。废旧家电具有双重特性，即处理的好，它是一种可重复利用的宝贵资源，对经济、社会、资源和环境的可持续发展将起到极大地促进作用，然而如果处理不当，将造成巨大的资源浪费和严重的环境污染。 
　　废旧家电回收利用问题已经引起社会各界的高度重视和广泛关注。Manbir等从产生者、回收者和材料处理者的角度分别构造了废旧电器回收的数学规划模型，模型把拆解和材料回收决策整合起来，可以供回收者和处理者回收运作决策之用。Spengler等把废旧电器的逆向物流过程分为拆解和批量再生两个步骤：拆解阶段拆除有害物质和可以再使用的部件；批量再生阶段回收其中的铁和非铁金属。台湾学者Shih考察了台湾地区的家用电器和电脑的回收，运用混合整数线性规划模型来实现逆向网络流量和基础设施设计的优化，试图使包含运输成本、处理成本、建立新设施的固定成本、最终材料的处置成本、垃圾填埋成本以及再生材料收益在内的总成本最小化。谢家平、陈荣秋运用基于作业的成本分析法，对报废家电产品在零部件重用、材料再生、安全处置等方面进行了成本——效益的量化分析，并建立了产品回收处理的财务分析模型。C.Hicks等近年来持续关注中国的废旧电器回收处理问题，结合其参与援助建设的浙江省杭州市废旧电器示范项目（他们系德国方面派出的技术专家），对中国目前在废旧电器的收集、处理、再生利用等方面的现状、立法和政策进行了归纳总结和深入研究，并探讨了这些因素对环境和市场反应的影响。周垂日等提出一个混合整数线性规划模型，优化废旧电器逆向物流的基础设施设计和逆向网络流量。阎利等以工程管理的学科知识为基础，站在工程项目前期决策和管理角度，对废旧电器再生利用设施技术路线、工艺流程、工艺选择、设备选型等方面作了深入的研究[8-11]。 
　　综观目前有关废旧家电回收利用方面的文献，其研究方向主要集中在回收模式的选择、回收实施的优化配置、处理方式的选择等方面。由于废旧电器自身的价值较低，而其回收过程中的库存成本和配送成本在整个逆向物流成本中占较大比例。Krikke等指出，在生命周期结束的物品回收逆向物流的管理中，主要确保所有返回品的收集和整个运营成本的最小化[12]。所以在废旧家电回收利用的实际操作中，如何合理地配送回收品，减少运输配送成本是关键。这在以往的文献中很少涉及。

　CMI（Collector Managed Inventory，收集商管理库存）作为逆向物流库存管理全新的、有效的管理理念和方法，是由H.M.Le. Blanc等[13]于2004年提出的。其主旨是：由收集商作为库存或循环物资管理的核心而担负责任，全面负责逆向（需要再循环）的零配件或者原料的储存和配送，借助现代化的信息技术，对逆向物流进行全程监控，及时掌握逆向物资信息，减少逆向物流的不确定性，通过恰当的预测，提前制定收集计划、调整库存容量、整合配送，从而达到效益最优。 
　　本文将CMI理论应用于废旧家电回收利用的系统中，重点探讨了收集商如何利用各个收集点的库存信息，产生可行的配送路线，并运用整数规划的方法对可行配送路线进行了优化选择。 
　　1构建基于CMI的废旧家电回收利用模式 
　　废旧家电在空间上的分布是十分广泛的，几乎所有的家庭、单位均有废旧家电的产生，量大面广，而且目前其持有者尚未形成自觉自愿交投的习惯和意识，为了提高废旧家电的回收率，应该采用分散回收的形式，尽可能方便废旧家电的交投。从废旧家电的处理看，需要专门的工艺、厂房、设备和人员，投资相对较大，而且废旧家电在处理过程中会产生大量可能导致环境污染的物质，为了降低投资和较少对环境污染的可能性，对电子废弃物的处理必须采用集中处理的形式。因此，我们认为废旧家电的回收处理应采用分散多点回收、集中处理的基本思路。本文构建的废旧家电回收利用模式（如图1）。 
　　本文将CMI理论运用于废旧家电回收利用配送系统中。收集商使用遥测技术定期地检测各个收集点所回收的废旧家电库存情况。利用获得的数据对整个收集系统的库存信息更新，以此来进行收集品的配送决策。对各个收集点库存中的废旧家电是否进行收集和配送，是由废旧家电的数量因素驱动的。数量因素是指，当库存达到一定量时，就进行配送。与经典库存理论中的订货点理论类似，在CMI中也设立了两个与订货点和安全库存相似的参数（如图2）：must-order（MO）和can-order（CO）。其作用是：当某种回收物品的回收量X处于CO线以下时，不考虑对其进行收集配送；当X超过MO线时，立刻进行收集配送；当X介于MO线与CO线之间时，不一定进行收集配送，这时要视此时是否还有其它逆向物品处于被激活状态（是否正被收集配送），运输车辆是否还有剩余的配送空间；如果有，那么就同时对这种物品也进行收集配送，即此种物品的收集与配送是被附带执行的。

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