废旧纺织品再制造逆向物流网络模型构建

李冬冬，刘联辉

（五邑大学 经济管理学院，广东 江门 529020）

废旧纺织品再制造逆向物流网络模型构建

李冬冬，刘联辉

（五邑大学 经济管理学院，广东 江门 529020）

针对废旧纺织品再制造逆向物流过程所经历的作业活动环节，以网络运行总成本最小为目标，分析逆向物流网络作业设施节点间的供给关系及约束条件，构建了废旧纺织品再制造逆向物流网络模型，并以广东省十个市区为例对模型进行验证计算，说明模型的可行性。

废旧纺织品；再制造逆向物流；网络模型

1 引言

随着纺织行业面临的原料紧缺与大量废旧纺织品无法被有效利用而被当作垃圾处理的矛盾愈发凸显，近年来废旧纺织品回收再制造问题逐步成为研究热点。如何建立一个功能健全、低成本的再制造逆向物流网络对废旧纺织品进行回收再利用，以有效缓解纺织原料紧缺与资源浪费已成为一个急需解决的问题。作为再制造逆向物流网络构建过程的关键部分，网络中节点的数量、位置以及节点间运输路线与运量的确定对整个物流网络的结构及运营成本具有决定性的作用。对于废旧纺织品再制造逆向物流网络的构建而言，结合其回收再制造业务流程对网络中各节点的功能与定位以及节点间的关系做出合理的选择与搭建尤为关键。

2 废旧纺织品再制造逆向物流过程

再制造逆向物流是指以再制造生产为目的，为重新获取产品价值，产品从其消费地至再制造加工点并重新回到销售市场的流动过程[1]。废旧纺织品具有分布广、种类繁多、数量庞大、再制造工序繁琐等特点，常采用多渠道如衣物回收箱、企业自主回收等方式进行回收。首先建立多个回收点或回收中心对其进行分拣，打包等预处理，然后由回收中心统一运往专业的处理中心对其进行深度加工分解，处理后的废旧纺织品部分可经翻新后直接进行再销售，部分可作为原材料运往制造企业再制造，经加工分解后没有利用价值的部分可运往专业的垃圾处理点进行焚烧发电等处理，其再制造逆向物流过程如图1所示。

图1 废旧纺织品再制造逆向物流过程

3 模型构建

根据废旧纺织品再制造逆向物流过程特点，可将其作出如下模型化描述：即将n个消费区回收点的废旧纺织品运往m个备选回收中心进行回收预处理，再由回收中心运往i个备选处理中心（纺织原料处理工厂）进行深度处理，经处理中心加工分解后，部分运往j个备选再制造中心（纺纱与服装工厂）进行再制造，部分不能再制造的纺织品运往k个垃圾处理点进行焚烧发电等处理，可再销售部分在处理中心再销售。其模型简化图如图2所示。

图2 废旧纺织品再制造逆向物流网络模型图

3.1 基本假设

（1）消费区废旧纺织品生成量主要由地区人口数量与消费水平决定，周期内纺织品的新消耗量等于废旧纺织品生成量；

（2）设施备选建设地点已知且有数量限制，不考虑回收与处理过程中的损耗；

（3）废旧纺织品可用于再分销、再制造与最终废弃的比例已知；

（4）各环节设施的固定成本、最大处理能力、单位经营成本可通过计算确定。

3.2 变量及参数说明

Qc：消费区c废旧纺织品生成量；

Wcr：消费区c到回收中心r运量；

Xrp：回收中心r到处理中心p运量；

Ypm：处理中心p到再制造中心m运量；

Zpv：处理中心p到垃圾处理点v运量；

Sr，Op：0-1变量，1表示选择该处为回收中心或处理中心；

Dcr,Drp,Dpm,Dpv：消费区c、回收中心r、处理中心p、再制造中心m、垃圾处理点v间运距；

Tcr,Trp,Tpm,Tpv：单位运价；

OCr：回收中心单位运营成本；

OCp：处理中心单位运营成本；

BCr:备选回收中心建设成本；

BCp：备选处理中心建设成本；

α：可用于再制造部分的比例；

β：最终废弃比例；

CAr：回收中心r最大运营能力；

CAp：处理中心p最大运营能力；

N:回收中心数量限制；

P:处理中心数量限制。

3.3 模型建立

目标函数为寻求逆向物流网络的最小费用，前四项为消费区c、回收中心r、处理中心p、再制造中心m、垃圾处理点v之间的运输费用；第五、六项为回收中心与处理中心的运营费用；第七、八项为回收中心与处理中心的固定成本。

3.4 约束条件

（1）流量约束

式（1）表示回收中心、处理中心总运量分别应等于消费区总量；式（2）、式（3）表示再制造中心与垃圾处理点的运量分别为总运量的α、β倍；式（4）表示对于每个消费区，其输出量等于拥有量；式（5）表示对于每个回收中心，其输入量与输出量相等；式（6）、式（7）表示对于每个处理中心，有α倍的量运往再制造中心，β倍的量运往垃圾处理点。

（2）能力约束

式（8）、式（9）表示对于每个回收中心与处理中心，其输入量不大于其最大处理能力。

式（10）、式（11）表示回收中心与处理中心的数量限制。

（3）非负约束

4 算例分析

4.1 数据获取

广东省是我国纺织品的生产与消费大省，通过对广东省各市统计年鉴（2016）城镇居民消费数据进行整理，综合考虑各市的城镇人口数量与衣着支出水平，对各市区年城镇产生废旧衣着量进行估算。估算方法为：年废旧衣着量=（年衣着总支出*薄衣支出比例/薄衣平均单价*薄衣平均重量+年衣着总支出*厚衣支出比例/厚衣平均单价*厚衣平均重量）*城镇居民人口数，进而筛选出年城镇产生废旧衣着量较大的十个市区作为消费区（C1-C10）,即广州、深圳、东莞、佛山、汕头、惠州、揭阳、湛江、江门、中山。综合考虑十个消费区的地理位置、交通运输以及物流技术水平等因素，筛选出六个备选回收中心（R1-R6）,即东莞、佛山、中山、惠州、揭阳、江门；四个备选处理中心（P1-P4）,即广州、深圳、东莞、中山。进一步结合各市区纺织企业制造水平与规模数量，选择广州、东莞、深圳、揭阳作为四个备选再制造中心（M1-M4）；依据各市现有垃圾焚烧发电厂或垃圾处理点建设情况，选择广州、东莞、深圳、佛山、中山作为五个备选最终垃圾处理点（V1-V5）。

上述问题可以简化为，10个消费区的废旧衣着运至6个待选的回收中心进行回收预处理，再由回收中心运至4个待选处理中心进行深度加工处理。经深度处理后的废旧衣着有α比例运到4个备选再制造中心进行再制造，β比例作为最终垃圾运至5个备选垃圾处理点进行处理，（1-α-β）比例可经处理后在专业处理中心进行再销售，相关数据见表1-表3。

表1 消费区城镇居民年废旧衣着量

表2 备选回收中心建设成本、运营能力限制及单位运营成本

表3 备选处理中心建设成本、运营能力限制及单位运营成本

回收中心与处理中心的建设成本结合其运营规模与其他行业回收、处理中心的建设费用进行估算，结合中国旧衣服网报价对其单位运营成本进行预估。考虑到实际应用中往往会对回收中心与专业处理中心的数量做出限制，本案例设置N=6，P=4，即最多可建6个回收中心，4个专业处理中心。结合相关文献阅读与行业信息调查，设置α=0.7，β=0.2，即经专业处理中心处理后的衣着，70%运往再制造中心进行再制造，20%的不可再利用部分运往垃圾处理点进行最终的垃圾处理，10%在专业处理中心进行再销售。整个运输过程采用公路运输的方式，结合公路运输价格指数的波动情况，运价设置为0.5元/t·km，各市区间公路距离数据通过百度地图获取，在此不再列出。

4.2 计算结果

运用lingo11.0软件求解，经过2 030次迭代求解得出最小总成本为893 565 500元。各备选节点设施最终选址以及节点间运输量如下：选定在R1、R2、R3、R4、R5、R6六个市区都建立回收中心，其中R1{(C3，37 359)}，R2{(C1，51 969)，(C4，8 031)}，R3{(C2，39 089)，(C10,10 911)}，R4{(C2，2 175)，(C6,19 735)}，R5{(C5，20 217)，(C7，18 175)}，R6{(C2，21 852)，(C4，18 733)，(C8，10 339)，(C9，9 076)}。在 P1、P2、P3、P4四个市区建立处理中心，其中 P1{(R2，60 000)，(R6，60 000)}，P2{(R5，27 661)}，P3{(R1，37 359)，(R4，21 910)，(R5，10 731)}，P4{(R3，5 000)}。选择 M1、M2为再制造中心，M1{(P1，84 000)，(P4，35 000)}，M2{(P2，19 363)，(P3，49 000)}。选择V1、V3、V5作为最终垃圾处理点，其中V1{(P1，24 000)，(P3，14 000)}，V3{(P2，5 532)}，V5{(P4，10 000)}。据此可以得出基于此十个消费区的废旧纺织品再制造逆向物流网络图，如图3所示。

图3 广东省十市区废旧纺织品再制造逆向物流网络

即在东莞、佛山、中山、惠州、揭阳、江门六个市区建立回收预处理中心，在广州、深圳、东莞、中山四个市区建立处理中心，再制造中心选择为广州、东莞，最终垃圾处理点选择为广州、深圳、中山，各节点间运量关系也得到确定。

5 结束语

基于废旧纺织品的分布广泛、数量庞大等特征，构建其再制造逆向物流网络需考虑多方面的影响因素和约束条件，具有一定的复杂性。各节点定位的科学选择以及多节点之间关系的合理搭建是保障整个逆向物流网络高效率与低成本运行的基础，在考虑多约束条件的影响下，如何对网络模型的结构及变量约束进行有效的转换，进而对各节点作出精确地求解，是在废旧纺织品再制造逆向物流网络构建研究中需要重视的地方。

[1]罗宜美,万福来,赵南海.基于MILP的再制造逆向物流网络设施选址研究[J].工业工程与管理,2012,(5):16-20,28.

[2]韩雪.报废农机产品逆向物流网络构建研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2016.

[3]甘俊伟.报废汽车逆向物流网络构建研究[D].成都:西南交通大学,2014.

[4]丁小东,姚志刚,程高.LINGO语言与0-1混合整数规划选址模型的再结合[J].物流工程与管理,2009,(10):72-75.

[5]王林,叶小侠.基于Lingo语言求解物流配送中心选址模型[J].物流技术,2008,(10):113-115.

[6]史晟,戴晋明,牛梅,蔡智锋,侯文生.废旧纺织品的再利用[J].纺织学报,2011,(11):147-152.

[7]顾明明,唐世君.我国废旧纺织品综合利用现状及发展方向[J].再生资源与循环经济,2012,(1):27-29.

[8]严涛海,李金水.废旧纺织品回收利用的探讨[J].山东纺织科技,2012,(2):43-45.

Establishment of Waste Textile Product Remanufacturing Reverse Logistics Network Model

Li Dongdong,Liu Lianhui
(School of Economics&Management,Wuyi University,Jiangmen 529020,China)

In this paper,targeting at the operation activities and links in the remanufacturing reverse logistics processes of waste textile products and with the minimal total network operation cost as the objective,we analyzed the supply relationship and constraint conditions between the operation facilities nodes of the reverse logistics network,built the corresponding waste textile product remanufacturing reverse logistics network model and at last,in the case of the ten urban areas in Guangdong,demonstrated the feasibility of the model.

waste textile product;remanufacturing reverse logistics;network model

F224.0;F713.2;F407.81

A

1005-152X(2017)09-0097-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.09.022

2017-07-08

李冬冬（1991-），男，河南鹤壁人，五邑大学硕士研究生，研究方向：物流与供应链管理；刘联辉（1965-），男，湖南邵东人，五邑大学教授，研究方向：物流管理。