电子废弃物回收渠道与定价策略比较研究外文翻译资料

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逆向物流的定量模型：文献综述

Moritz Fleischmann, Jacqueline M. Bloemhof-Ruwaard, Rommert Dekker, Erwin van der Laan, Jo A.E.E. van Nunen, Luk N. Van Wassenhove

摘要：本文研究了学术界里新近出现的逆向物流。在工业生产过程中，各种形式的产品和材料的二次利用，以及这一现象引起的逆向物流管理在这十年中受到了越来越多的关注。许多作者提出了定量模型，考虑用数字形式来表达物流环境中产生的变化。但是，这个领域中还并没有提出一个一般适用性的框架。因此，我们现在需要对在逆向物流领域出现的成果和问题进行一个系统的概述。在本文中，我们将该领域细分为三个子领域，即分销计划，库存管理和生产计划。对于每一个子领域，我们都讨论新近出现的产品重复再利用现象的影响，并回顾了之前文献中提出的数学模型，并指出需要进一步研究的领域。需要特别注意的是，逆向物流与传统“正向”物流之间的差异和相似之处。

关键词：调查；建模；产品回收；物流

1. 引言

产品和材料的再利用并不是新现象。金属废料回收商，废纸回收和软饮料瓶的贮存系统都是生活中常见的例子。在这些例子中，二手产品的回收比报废更具有吸引力。最近，由于环境问题的增长，“再利用”获得了公众越来越多的关注。减少废物的排放，促进物质循环而非“单向”经济的环保思想开始传播。1994年，欧洲的纸张回收利用量为2770万吨，年均增长率约为7％，纸张回收率（占纸张消费总量的百分比）约为43％。1994年欧洲玻璃回收利用率增长了近10％（以吨为单位），达到700万吨以上，回收率（占玻璃消费总量的百分比）约为60％（欧盟统计局，1997年）。在德国，回收销售用包装材料的法定指标为60％至75％。在荷兰，1992年全部工业废物中有36％被重新使用，这一数字在1994年上升至46％（CBS，1997年）。产品的再利用促使从顾客回流到生产者领域的逆向物流的出现。与传统供应链流动相反向的这种物质流的管理，即为最近出现的“逆向物流”领域（Stock，1992; Kopicki等，1993）。我们的综述从运筹学角度出发，主要研究物流的规划与控制。若想要一个更定性的结论，请参见Flapper的文章（1996）。

逆向物流包括从用户不再需要的二手产品，到在市场上可再次使用的产品的物流。首先 ——可能也是最直接与“逆向”概念相关的——是从最终用户返回到生产者的二手产品的物流运输，这属于物流的分配规划方面。下一步则是生产者将返回产品再次转换为成为可用产品。从物流的角度来看，我们将其当作库存管理来看待。另外，虽然在严格意义上不属于物流活动，但我们的讨论也将生产计划包含在内。这三个子领域大致组成了本综述。

本文结构如下。第2章介绍了与逆向物流相关联的领域。 第3-5章分别介绍配送规划，库存管理和生产计划。我们先从实际情况出发，然后讨论运筹学为解决各种实际决策问题提供的方法。为此，每一部分给出了相当详细的介绍。基于产品再利用活动的实际例子，我们讨论了在各种情况下出现的物流规划问题，并指出与传统情况相比，这些问题的特殊性。本文的这些部分针对尚不熟悉该领域的读者。阅读这些介绍应能够初步了解逆向物流中的主要问题。随后，我们在每章中给出运筹学的相关文献的综述。我们的选择标准有两个：（i）与逆向物流管理是否有关联和（ii）是否给出了定量模型。我们给每个参考文献一个很简短的讨论，目的是向感兴趣的读者提供目前研究题目的一个介绍。虽然我们没有完整地选择所有文献，但我们希望能够涉及最相关的那些文献。最后，第6章为展望和结论。

1. 逆向物流的不同研究角度

产品再利用的情况是多种多样的，可以根据许多标准进行分类，包括再利用的驱动因素，回收产品的类型，再利用的形式以及整个过程涉及到的参与者。每一个方面对于规划问题和确定适当的模型都有重要的影响。我们在下面将更详细地讨论这些方面。

再利用的经济和生态动因之间的差异已经在第1章中简单介绍过。考虑到垃圾填埋和焚烧能力的下降，减少废物的排放在工业化国家里获得了越来越多的关注。有几个国家颁布了环境法，对整个产品生命周期负责的生产者进行收费。一个典型的措施是义务回收使用后的产品。例如，在德国，1991年的产品包装条例要求工业部门收回所有销售包装材料，并进行最大限度的回收利用。1996年的电子废品条例规定了类似的电子商品回收目标。在荷兰汽车行业负责回收所有二手车（Cairncross，1992）。即使立法不严格，但客户的期望要求也给企业带来了很大的压力（Vandermerwe和Oliff，1990）。一个“绿色”的形象对于企业来说已经成为一个重要的营销因素。这一现状激励一些公司探索收购和回收产品的不同方式（Thierry，1997）。对于欧洲的现状，这些都是一些比较典型的环保再利用。

另一方面，如上所述，也有经济因素驱使下的再利用活动。另一个典型的例子是机械部件的再制造。一般来说，这些方法的目的是重新获得仍然包含在二手产品中的有价值的部件。经过整修的产品可用作备件或在二手市场上销售，而维修费用仅为原始生产成本的一小部分。选用这种方法的必须比较新产品和回收产品的价值，并生产成本低的产品。这些由经济因素驱动的做法似乎正主导着美国的现状（Fargher，1996）。

不同的驱动因素对回收商们有重要的影响。虽然义务回收可能会使生产者面临大量的回收产品，但是再制造商却难以获得足够的满意质量的二手产品来进行整修（Flapper and de Ron，1996）。因此我们认为生态和经济问题往往是相互交织的。例如，提高处理成本使得减废行为更加经济，并且环保型客户代表着新的市场机遇。理想的情况是，将生态和经济优势结合起来，形成“可持续发展”的经济观念。

回收物品的类型，主要有包装类（例如托盘，瓶子），可旋转备件（例如机器部件，电视管）和消费品（例如复印机，冰箱）。这些类别的划分在于退回时间和退回原因。包装类产品很快就会被退回，因为一旦它们所包装的内容到达消费者手中，这些包装就不再被需要了。可旋转备件在故障或是用于预防性维护时被返回，因此通常在较长的使用时间之后，可能有一些缺陷。消费品大多只是在其生命周期结束时才退回。这段时间可能会相当长，意味着产品已经超过使用寿命。另一种可能性是租赁合同到期后的退回。在这种情况下，返回的时间预先已知，因此可以预先计划产品回收。所有这些方面都会影响到所考虑产品的再利用形式。

对于不同的再利用形式，许多作者采用了Thierry等人给出的分类法（1995），其中包含直接再利用，修复，回收和再制造作为再利用的主要方式。可直接重复使用的，不需要事先进行维修操作（尽管可能事先有清洁和小型维护）的产品为包装类，如瓶子，托盘或容器。修理的目的是将失去作用的产品恢复到“工作状态”，尽管在这一过程中可能会损失一部分产品的质量。例子很多，包括耐用品，如家用电器，工业用机器和电子设备。回收是指在不保留任何产品结构的状态下回收材料。实例有废料，玻璃和纸回收，以及塑料回收。相比之下，再制造会保留产品原本状态，并通过必要的拆卸，检修和更换操作，将产品重新置于“新”的状态。用于再制造的传统例子有飞机发动机和机床的机械组件。例子还有复印机的再制造（Thierry等人，1995）。再制造业在美国受到越来越多的关注（APICS，1994,1995）。在本篇综述中，我们使用“再利用”作为包含以上选项的一般术语。另外，我们使用“复原”来指产品复原后所剩余的价值。它们之间一个主要的区别存在于材料的完整复原（回收）和材料的价值恢复（维修、再制造）。

对于生产活动的不同，再利用的形式会不同，并可能包括不同层次的协调活动。此外，所需的技能和专业知识也可能不同，对再利用活动的参与者施加了约束。

所涉及的参与者及其各自的功能，包括收集，测试，再处理，是再利用活动的另一个重要方面。原始生产者的再利用和第三方的再利用之间存在重大区别。这使得正向和逆向物流的整合存在一定的障碍。从原始生产者的角度来看，再利用系统的选择会涉及到战略权衡。目前生产商倾向于在公司内部进行再制造，因为这涉及到具体产品的相关知识。相比之下，回收往往由专门业公司进行（Thierry，1997）。除了实际的再加工，还有其他行业的专业人员，传统的物流服务提供商也扩大了服务范围。新型物流活动的重点是收集和逆向运输，并提供可重复使用的运输包装（Kroon和Vrijens，1995年）。

其余部分围绕上述角度来组织，即再利用的驱动因素，回收的物品类型，再利用的形式以及回收的参与者。

1. 逆向配送

逆向配送是指二手产品和包装的收集和运输。逆向配送可以通过原始的正向渠道、单独的逆向渠道或正向和逆向的组合渠道开展。 Guiltinan和Nwokoye（1975）最早提出逆向配送网络的设计与分析，根据参与者确定了四种主要类型的逆向渠道。Pohlen和Farris（1992）认为，根据回收渠道成员的功能和执行回收或再制造任务的能力，逆向渠道具有几种不同的形式。逆向配送系统的一个主要问题是是否可以以及如何将正向和逆向渠道整合在一起。 为了建立有效的逆向配送渠道，必须做出关于以下方面的决策：

bull;逆向配送渠道的参与者是谁？

参与者可以是正向渠道的成员（例如传统制造商，零售商和物流服务提供商）或是专业部门（例如二手材料经销商和物料回收设施）。这种区别阻碍了正向和逆向配送的潜在整合。

bull;逆向配送渠道中应该实现哪些功能，以及在哪实现这些功能？

逆向分销渠道的可能功能有：收集，测试，分拣，运输和处理（Pohlen和Farris，1992）。要设计分销网络，就要确定实现这些功能的合适地理位置。一个重要的问题是网络内的排序和测试的位置。早期测试可能会节省无用产品的运输成本。另一方面，复杂的测试可能涉及昂贵的设备，且只能在几个地方提供。因此，分散测试通常限于很粗略的初步检查。回收物的分类（例如，在家庭废物收的分类集中）可以降低物流成本。然而，随后的处理成本可能会增加，运输能力的利用率可能会因早期分成不同的流而减少。客户部分地执行排序功能的能力（和意愿）是另一个需要考虑的方面（Jahre，1995）。

bull;正向和逆向配送渠道之间的关系是什么？

回收通常可以被描述为开放式系统，即产品不会返回到原始生产者，而是在其他行业中被使用。前进和逆向分配整合的可能性并不大，因为两个渠道中的参与者有差异。再制造和再利用通常会导致闭环供应链系统的出现：产品返回到原始生产者。逆向配送可以直接通过原始网络进行，使用传统的中间商或通过专门的物流服务提供商。 即使涉及到相同的参与者，也可能难以进行正向和逆向分配的整合，因为收集和交付可能需要不同的处理方式。

图 1 逆向配送框架

图1展示了将来自生产商到用户的前向流以及从用户到制造商的逆向流的框架。在此框架内，学者们运用了运筹学的研究方法研究逆向物流网络。这一领域的重点主要是网络设计问题。我们将在第3.1节中描述单独的逆向物流模型。部分使用原始正向网络进行逆向分配的模型将在第3.2节中进行描述。

3.1逆向物流分离建模

一些作者修改了传统设备定位模型（Mirchandani和Francis，1989），用于设计逆向分配网络。学者们要考虑的一点是从许多来源到少量需求点的收敛结构（Ginter和Starling，1978）。在危险废物处理文献中也已经研究过这种“从多到少”的问题（例如Batta和Chiu，1988; Erkut，1996）。相比之下，传统的位置模型通常考虑从少数来源到多数需求点的网络结构。

逆向分销网络的另一个特点是二手产品在数量和质量方面的高度不确定性。这两者都是一个适应性良好的网络结构的重要决定因素，例如高质量的产品会产生更高的运输成本（从而是更集中的网络结构），而低价值产品的广泛运输则是不经济的。此外，回收产品的终端市场也可能不是众所周知的，从而使网络规划在这种情况下更加不确定。

Caruso等人（1993）介绍了一个固体废物管理系统，包括收集，运输，焚化，堆肥，回收利用和处置。采用多目标定位分配模型和一些启发式方法来管理废物管理系统。他们从该模型得到废物处理厂的数量和位置，以及采用的技术规格和废物处理量。

Kroon和Vrijens（1995）提出了在荷兰的物流服务组织案例研究中开发的可回收集装箱的退货物流系统。该系统涉及空容器的运输，维护和储存。制定了典型的工厂定位模型来分析容器的数量，仓库的数量及其位置。

Barros等人（1996）提出了从建筑垃圾中回收沙子的物流网络。在他的模型中，必须定位两种类型的中间设施。地区回收仓库从石材批发公司收到沙子，测试其污染水平，并储存干净的沙子。专业处理设施接收污染的沙子进行清洁以及随后的储存。这两种设施都为大型道路施工项目提供沙土。该模型是一个多层次的仓库定位模型。场景分析用于满足需求点位置和回报流量的不确定性。

Spengler等人（1997）开发了一种适用于德国钢铁工业的工业副产品回收利用的混合整数线性规划模型。从经济的角度来看，钢铁企业需要决定哪些回收过程或加工链是有利的。 此外，他们还应核查合作的可能性，决定回收厂的能力及其位置分配。该模型基于针对特殊问题调整过的多层次仓库位置问题。

3.2 正向和逆向配送的整合

目前，很少有能同时处理正向和逆向配送的

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