基于第三方物流的汽车行业逆向物流网络建模与优化

华中科技大学硕士学位论文基于第三方物流的汽车行业逆向物流网络建模与优化姓名：罗威申请学位级别：硕士专业：管理科学与工程指导教师：刘志学20080427华中科技大学硕士学位论文摘要随着人们生活水平的提升和消费需求档次的提高，汽车行业发展迅速，报废车辆回收与废料循环利用的问题也随之而生。一方面，随着污染后果逐渐显现以及相关法律规定的不断完善，亟待建立废旧汽车回收的闭环供应链以实现效益和环保的双目标。另一方面，汽车产品也需要绿色环保概念作为促销手段和品牌支撑。然而，汽车逆向物流本身利润不高。第三方物流发展汽车行业逆向物流，可以帮助汽车企业促销和打造绿色品牌，符合相关法律法规的要求，同时也不乏有若干盈利因素。本文通过对相关文献的回顾和综述，结合逆向物流和第三方物流的基础理论，对基于第三方物流的汽车行业逆向物流网络的盈利机制展开研究，阐述了第三方物流进入汽车逆向物流市场的可行性。随之，在传统的汽车逆向物流网络框架的基础上，建立起闭环供应链下的汽车逆向物流网络结构。然后，构建基于第三方物流的汽车行业逆向物流混合整数规划模型，并运用启发式算法对该模型进行求解。昀后在优化中，重点通过对回收源头的抗波动性和小流量路径的路线调整与归并的研究，得出应对回收品数量适度变化的风险管理策略，找出了成本变化的经济性区域，以及用路线归并来减少隐性成本的支出，把握到成本控制的关键环节，为汽车逆向物流网络的实际运作提供了更多的决策支持。关键词：逆向物流网络；第三方物流；混合整数规划；启发式算法；优化I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththeimprovementofpeople’slifeandtheincreasingdesireoftheirconsumption,theautomobileindustryisforgingaheadatatremendousspeed,whichisaccompaniedbytheproblemofrejected-carcallbackandscraprecycling.Ononehand,theenvironmentalpollutionisgettingseriousandrelevantlawsarebecomingconsummate,whichrequiresbenefitaswellasenvironmentalprotectionimplementedbyclosed-loopsupplychainofrejected-carcallback.Ontheotherhand,thecarproductneedstheconceptionofenvironmentalprotectiontobethesupportofitsownonsalespromotionandbrandreputation.Nevertheless,theprofitofreverselogisticsnetworkinautomobileindustryisnothigh.Thus,third-partylogisticscandotheautomobileindustryafavortoenhanceitssalespromotionandbrandreputationwhileopportunitiesofpayoffforitselfdoexist.Thewholethesisisstructuredasfollows.Firstofall,relatedliteratureisreviewedandthetheoriesofreverselogisticsandthird-partylogisticsaresummarized.Then,thefeasibilityofthethird-partylogisticsmarket-enteringinreverselogisticsnetworkinautomobileindustryisillustratedbythestudyonthepayoffmechanismofthefield.Basedonatraditionalstructureofreverselogisticsnetworkinautomobileindustry,thereverselogisticsnetworkwithaclosed-loopsupplychainenvironmentinautomobileindustryisestablished.Followingthat,themixedintegrallinearprogrammingmodelforreverselogisticsnetworkbasedonthird-partylogisticsinautomobileindustryissetup,whichiscomputedwithheuristicalgorithmafterwards.Intheoptimization,severalsuggestionsbecomeapparentviathestudyonstabilityofthecallbacksourcepointsandtherouteadjustmentofsmallflux.Tobeconcrete,theharvestincludestheriskmanagementstrategyfortheproductnumberfluctuationinthecallbacksource,theeconomicalareaforcostfluctuation,androutesmergingforthesakeofinvisiblecostreduction,whichprovidesdecision-makingsupportforrealoperations.Keywords:ReverseLogisticsNetwork;Third-partyLogistics;MixedIntegralLinearProgramming;HeuristicAlgorithm;OptimizationII独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1研究背景随着人类社会工业化进程的加速，全球经济日益发展，但自然资源也面临枯竭，环境问题日益严峻。发生在2008年1月的中国南方大面积冰雪灾害，就与大气环流异常及“拉尼娜”现象有关。建设资源节约型和环境友好型社会刻不容缓。两型社会的思想特别强调要促进经济社会发展与人口、资源、环境相协调，切实走出一条有别于传统模式的工业化、城市化发展新路。汽车行业的资源环境问题显得愈来愈突出。一方面，汽车产品需要绿色环保概念作为市场促销手段和品牌支撑，因而汽车制造、销售以及第三方服务企业有动力对报废车辆产生的废料应收尽收；另一方面，汽车行业的法规建设也一直致力于减小汽车制造、使用和回收等各个环节对自然环境的影响。国家（国务院令第307号，2001）已经对报废汽车回收业实行特种行业管理，对报废汽车回收企业实行资格认定制度，报废汽车回收企业对废品拆解和废料回收负有不可推卸的责任。国家发展改革委、科学技术部、国家环保总局发文（国家发展改革委等三部委联合文件，2006）提出，相关企业要科学进行报废汽车的预处理、拆解、切割、破碎、非金属物处理，提高报废汽车零部件及各种物质的再利用、循环利用和回收利用率。而在现实运作中，汽车行业逆向物流存在诸多问题，譬如：报废汽车材料再利用的企业各自为阵，材料循环利用率不高，存在大量浪费；汽车企业迫于法律压力，进行缺陷产品强制召回，花费大量成本亲历亲为却缺乏效率；第三方物服务商多从事正向物流业务，因担心盈利等因素而徘徊在汽车行业逆向物流市场之外；整个汽车逆向物流网络缺乏系统性的规划，有待进一步发挥其网络运行优势。在这样的大背景下，如何把逆向物流网络和第三方物流的理论结合起来运用到汽车行业，在闭环供应链的环境下构建基于第三方物流的汽车行业逆向物流网络构架，进而建模、优化和进行结果分析，就显得尤为重要和紧迫。因此，本选题将对1华中科技大学硕士学位论文基于第三方物流的汽车行业逆向物流网络建模与优化展开深入研究。1.2国内外研究综述1.2.1逆向物流及其网络构建与优化1）逆向物流的相关研究Stock（1992）昀早公开发表了对逆向物流的定义：狭义的逆向物流是指在循环、垃圾处理和有害材料管理方面的物流活动；广义的逆向物流则包括了在缩减资源、循环利用、替代、材料再利用和处理方面的所有物流活动。Pohlen等（1992）从市场原理的角度给出的逆向物流的定义：货物在分销渠道中从消费者到生产者的运动。Rogers等（1999）从物流的进程和管理的角度界定逆向物流：为了获取其中的回收价值和进行适当的处理，对原材料、半成品存货、制成品以及相关信息从消费者手中回到初始点的效率、有效成本流进行计划、执行和控制的过程。向盛斌（2001）着重从环境伦理上论述了逆向物流管理的必要性，强调政府管制，并且论证了通过积极致力于生产环境的管理，企业可以获得更多利润。柳键（2002）应用产业组织理论、市场竞争理论等分析逆向物流的起因和管理问题，认为环境绩效与企业获利之间有着显著的正相关关系；陈宇（2004）从企业的角度论述了逆向物流的有效管理策略，强调企业的正向物流与逆向物流有机结合，强调企业要从生命周期的角度进行产品再设计。2）关于汽车行业逆向物流的研究国外的相关研究中，Krikke（1999）等人认为越来越多赋予生产者的责任迫使原设备生产商彻底解决新的管理问题，包括逆向物流网络物理设计和设施定位。因为处理回收品会涉及许多不同的作业步骤，其物理系统可能包括两个或更多的层次。他们提出了一个混合整数规划模型，用于设计多层次逆向物流系统物理网络时的决策支持，还将模型用于一个汽车工业的例子中，对模型在物流网络设计中的实用性进行了讨论，并在昀后指出进一步研究的方向。Krumwiede（2002）等人指出逆向物流经济已成为美国经济的一个重要部分，客户对产品质量的要求越来越高。由于竞2华中科技大学硕士学位论文争的加剧，企业对返回产品的政策有所放松，返回物品出现得越来越多。许多回收到产品的公司无法承担有效处理日益增长的回收产品的成本。很多公司没有能力或者不愿意进入逆向物流市场。Schultmann（2006）等人在研究德国报废汽车处理企业之后指出，收集二手物料的逆向供应链建立的不同假定之间，需要灵活的算法来比较。假定分析适合于评价运输的距离和成本，处理有关未来闭环供应链多种影响的不确定性。为了阐述该方法，他们展示了三种典型的假定和对应的结果。由结果得出的结论，促使新假定的提出，从而为应用中的综合逆向物流计划做出贡献。企业资源计划和高级计划与排程是供应链计划和协调事务中的两大主要系统。实践证明，与环境相关的环节，例如分解和再生，在某种程度上也可以整合进这些软件系统。国内汽车行业逆向物流相关研究较晚，但研究方法多样。阮略成（2006）等人在引述逆向物流概念的基础上，分析了汽车逆向物流的战略价值：①聚焦核心竞争力；②专业化服务；③改善和提高顾客价值；④行业的可持续发展；⑤分担风险。昀后以推拉式