針對(duì)逆向物流網(wǎng)絡(luò)存在的高復(fù)雜性與不確定性，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真構(gòu)建了一個(gè)四級(jí)的固體廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，運(yùn)用該仿真模型研究了廢棄物處置中心的選址問題，并運(yùn)用實(shí)際算例驗(yàn)證了模型的有效性。
[關(guān)鍵詞]固體廢棄物；逆向物流網(wǎng)絡(luò)；仿真；選址定位
1引言
隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步和全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，消費(fèi)品生命周期日漸縮短，更新?lián)Q代的速度也隨之加快。而由高經(jīng)濟(jì)增長和產(chǎn)品快速更新?lián)Q代導(dǎo)致的廢棄物污染也引起了各國政府和學(xué)者重視。20世紀(jì)90年代以來，循環(huán)經(jīng)濟(jì)(Circular Economy)思想受到了政府和社會(huì)的認(rèn)可。一種與環(huán)境和諧，充分運(yùn)用“資源－產(chǎn)品－再生資源”反饋式模式的減量化循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式逐步受到各國政府重視與運(yùn)用[1]。而我國在2004年的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上提出了大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的決議，把發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建立循環(huán)型社會(huì)看作是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑和實(shí)現(xiàn)方式。
作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要理論支撐，逆向物流理論的研究和完善也在歐美學(xué)者的帶動(dòng)下逐步興起。國際權(quán)威組織美國后勤管理協(xié)會(huì)，在其公布的《供應(yīng)鏈全景-物流詞條術(shù)語2003年9月升級(jí)版》中，對(duì)逆向物流給出如下解釋：“由于修理和信譽(yù)問題，對(duì)售出及發(fā)送到顧客手中的產(chǎn)品和資源的回流運(yùn)動(dòng)實(shí)施專業(yè)化的物流管理。”在《中國國家標(biāo)準(zhǔn)•物流術(shù)語》則將逆向物流分解為兩大類：“回收物流（Returned Logistics)：不合格物品的返修、退貨以及周轉(zhuǎn)使用的包裝容器從需方返回到供方所形成的物品實(shí)體流動(dòng)。廢棄物物流（Waste Material Logistics)：將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中失去原有使用價(jià)值的物品，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行收集、分類、加工、包裝、搬運(yùn)、儲(chǔ)存，并分送到專門處理場(chǎng)所時(shí)所形成的物品實(shí)體流動(dòng)。”
在國內(nèi)外有關(guān)逆向物流的研究中，逆向物流網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、混合庫存管理策略，以及生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度，再制造產(chǎn)品定價(jià)策略問題等等都是逆向物流研究的熱門領(lǐng)域[2-4]，而其中逆向物流網(wǎng)絡(luò)是產(chǎn)品回收循環(huán)的載體。在逆向物流中，無論采用什么樣的回收分類方法，都必須基于一個(gè)優(yōu)良的逆向物流網(wǎng)絡(luò)，因此對(duì)逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究非常有意義。目前對(duì)于逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究早期以定性分析居多，近幾年在定性分析的基礎(chǔ)上，一些學(xué)者通過運(yùn)用簡化、假設(shè)的手段,用建立數(shù)理模型的方法定量研究分析了在特定情形下回收系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),其研究重點(diǎn)主要集中在逆向物流網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的構(gòu)建，成員的確定以及成員選址定位上[5]。大多學(xué)者運(yùn)用的數(shù)理模型通常是多級(jí)的混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)模型。其目標(biāo)函數(shù)主要考慮模型運(yùn)行周期中平均成本最小，模型的約束條件一般為庫存容量、設(shè)備數(shù)量、運(yùn)輸能力以及生產(chǎn)處理能力等約束條件。
通過簡化和假設(shè)，以數(shù)理模型來進(jìn)行定量分析的研究方法在研究具有不確定性、高復(fù)雜性的對(duì)象情況下往往受到很大制約。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真的研究方法逐步受到一些學(xué)者的重視[6]。仿真技術(shù)對(duì)于一些不確定性因素影響下的復(fù)雜性系統(tǒng)的研究非常有效。逆向物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有高度的系統(tǒng)復(fù)雜性與“從多到少”的特性[5]，因此非常適合運(yùn)用仿真技術(shù)來進(jìn)行研究。本文主要運(yùn)用仿真模型來研究逆向物流系統(tǒng)中，固體廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)的建立與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2模型建立
假設(shè)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)有很多固體廢棄物產(chǎn)生點(diǎn)存在,根據(jù)固體廢棄物產(chǎn)生點(diǎn)的區(qū)域范圍在其附近設(shè)置廢棄物回收站，廢棄物通過回收站的收集統(tǒng)一送至固體廢棄物處置中心進(jìn)行處理。處置中心負(fù)責(zé)對(duì)廢棄物進(jìn)行檢測(cè)、分拆。能夠利用的部分進(jìn)行回收,不能夠利用的部分送至廢棄物焚燒、填埋點(diǎn)集中處理。
在建立模型之前,給出以下的假設(shè)和說明：（1）固體廢棄物類型可設(shè)，產(chǎn)生的數(shù)量與時(shí)間不確定，服從隨機(jī)分布；（2）廢棄物產(chǎn)生(收購)成本可設(shè)定,根據(jù)廢棄物到回收站的距離遠(yuǎn)近設(shè)置不同的回收成本；（3）廢棄物回收按照“產(chǎn)生點(diǎn)－回收站－處置中心－回收(銷毀)”的設(shè)定流程運(yùn)作；（4）考慮到廢棄物處置過程的特殊性，各個(gè)備選地址已知；（5）廢棄物的運(yùn)輸費(fèi)用與距離成線性關(guān)系；（6）廢棄物回收站和處置中心有處置能力限制；（7）廢棄物處置成本約束包括收購成本、運(yùn)輸成本、檢測(cè)成本、處置(分拆)成本、銷毀成本。模型建立的目標(biāo)為：逆向物流系統(tǒng)運(yùn)行周期內(nèi)滿足選定區(qū)域內(nèi)固體廢棄物處置平均成本最小。按照模型建立目標(biāo)，我們建立以下模型運(yùn)作流程如圖1所示。
3仿真平臺(tái)與模型運(yùn)作規(guī)則
3.1物流系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)
Flexsim作為一款專門面向離散事件系統(tǒng)仿真的軟件，特別適合用于生產(chǎn)制造、倉儲(chǔ)配送、交通運(yùn)輸?shù)任锪飨到y(tǒng)領(lǐng)域。它以VisualC++.Net為編譯平臺(tái)，是一個(gè)面向?qū)ο蟮摹�圖形化的、集成建模仿真與數(shù)據(jù)處理功能的優(yōu)秀的物流系統(tǒng)仿真平臺(tái)。由于其支持在軟件平臺(tái)上運(yùn)用C++程序語言進(jìn)行再開發(fā)，因此本文基于該軟件平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真建模。（

.2仿真模型運(yùn)作規(guī)則
由于仿真模型是通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序語言建立的一種虛擬現(xiàn)實(shí)的模型。在模型建立的過程中需要運(yùn)用一定的規(guī)則去對(duì)其約束和引導(dǎo)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)我們需要的結(jié)果。在本文所建立的模型中，我們運(yùn)用以下規(guī)則對(duì)其進(jìn)行約束，如圖2所示。

圖1固體廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作流程

圖2仿真模型運(yùn)作規(guī)則
4模型算例
以某城市作為目標(biāo)區(qū)域，研究某種固體廢棄物的回收處理逆向物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建。假設(shè)該城市某廢棄物處置企業(yè)準(zhǔn)備在幾個(gè)備選區(qū)域中選擇建立廢棄物處置中心，建立廢棄物處置中心的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求測(cè)算之后確定。模型依據(jù)如下情景假設(shè)建立：(1)廢棄物產(chǎn)生來源為城市周邊的工業(yè)企業(yè)；(2)由于廢棄物收集需要考慮環(huán)境影響，故各備選地點(diǎn)確定；(3)廢棄物產(chǎn)生的數(shù)量與產(chǎn)生時(shí)間服從隨機(jī)分布；(4)廢棄物產(chǎn)生點(diǎn)按回收點(diǎn)距離的不同分為近中遠(yuǎn)三類；(5)廢棄物回收點(diǎn)按照工業(yè)企業(yè)集聚區(qū)域劃分設(shè)置五個(gè)；(6)廢棄物回收點(diǎn)只送至距離該點(diǎn)最近的兩家處置中心；(7)廢棄物處置中心按照選定地點(diǎn)設(shè)置，最大容量為三家；(8)廢棄物（單位）運(yùn)輸成本、回收成本、銷毀成本固定已知；(9)廢棄物檢測(cè)、處置成本、廢棄物處置中心構(gòu)建成本各點(diǎn)不同。模型數(shù)值假設(shè)（按比例無量綱折算）如下：廢棄物產(chǎn)生點(diǎn)根據(jù)其離開廢棄物回收點(diǎn)的距離不同，運(yùn)輸成本按近中遠(yuǎn)計(jì)算可以折算成1，2，3。廢棄物回收點(diǎn)的單位物品回收成本為5。根據(jù)情景假設(shè)，各廢棄物回收點(diǎn)至處置中心的運(yùn)輸成本數(shù)值假設(shè)見表1。
表1廢棄物回收點(diǎn)成本假設(shè)

廢棄物處置中心成本可以分為：檢測(cè)成本、單位處置成本（資源、時(shí)間）與運(yùn)輸成本，各個(gè)廢棄物處置中心備選方案的成本數(shù)值假設(shè)見表2。
表2廢棄物處置中心成本假設(shè)

依據(jù)模型情景假設(shè)與數(shù)值假設(shè)，建立固體廢棄物逆向回收網(wǎng)絡(luò)模型如圖3所示。

圖3廢棄物逆向回收網(wǎng)絡(luò)仿真模型
由于固體廢棄物產(chǎn)生點(diǎn)所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量在單位運(yùn)行周期內(nèi)是隨機(jī)的，因此需要將模型多次運(yùn)行。在模型運(yùn)行200次以后，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在模型假設(shè)前提下，模型在運(yùn)行一段時(shí)間后，各個(gè)固體廢棄物回收點(diǎn)逐步穩(wěn)定于將廢棄物送入備選處置中心A與C進(jìn)行處理(如圖4所示)，B由于在距離和處置成本上不占優(yōu)勢(shì)而被淘汰。由于處置中心C周邊廢棄物回收點(diǎn)較多，因此在運(yùn)行一段時(shí)間后，便達(dá)到其處置能力的80％，因此回收點(diǎn)Q4有選擇的將廢棄物運(yùn)送至處置點(diǎn)A進(jìn)行處理（如圖5所示）。經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)作后發(fā)現(xiàn)，在A點(diǎn)和C點(diǎn)建立兩家處置中心將滿足整個(gè)區(qū)域內(nèi)固體廢棄物的處置要求。

圖4固體廢棄物進(jìn)入處置中心A和C

圖5廢棄物從回收點(diǎn)Q4進(jìn)入處置中心A
5結(jié)論
由于逆向物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到高度的復(fù)雜性與不確定性影響，運(yùn)用數(shù)理模型通過簡化和假設(shè)的方法對(duì)逆向物流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，很難滿足實(shí)際逆向物流系統(tǒng)的構(gòu)建需求。而運(yùn)用仿真的方法則可以根據(jù)實(shí)際情況，建立模型運(yùn)行規(guī)則，考慮一些數(shù)理模型難以分析的隨機(jī)因素影響，從而獲取對(duì)于實(shí)際逆向物流系統(tǒng)構(gòu)建有指導(dǎo)意義的結(jié)論。
本文以逆向物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的定性研究為基礎(chǔ)，構(gòu)建了“廢棄物生成－回收－處置－回收(銷毀)”的四級(jí)逆向物流網(wǎng)絡(luò)仿真模型，通過實(shí)際案例驗(yàn)證了模型的有效性。進(jìn)一步的研究將在模型運(yùn)行規(guī)則上繼續(xù)深化，考慮各個(gè)層級(jí)之間的多階段交互，以期獲取更有說服力的結(jié)論。
參考文獻(xiàn)略