关于“逆向物流”的文献综述

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关于“逆向物流”的文献综述随着全球经济的快速发展，资源与环境的压力愈来愈大。在可持续发展战略和循环经济理论的影响下，逆向物流系统逐渐得到人类的重视，其相关理论研究不断产生和发展。20世纪90年代中期以来，国内外对逆向物流的研究比较活跃，并取得了一定的成果。在逆向物流和再制造系统中，逆向物流网络设计、逆向物流库存管理以及再制造生产计划与调度是三个关键问题。　　　　一、逆向物流的内涵及其问题研究　　（一）逆向物流的内涵　　　国外学者及研究机构对逆向物流的定义有不同的表述。其中最权威的概念见诸于V．Danid(2002)在哈佛商业评论上所做出的定义：逆向供应链是为了从客户手中回收使用过的产品所必需的一系列活动，其目的是对回收品进行处置，或者再利用。国内学者夏绪辉(2OO3)认为逆向供应链是从用户手中回收产品，对回收产品进行分类／检测，直到最终处置或者再利用的一些企业或企业部门构成的网络。这些概念概括了逆向供应链的基本运作内容，基本上形成了逆向供应链5个运作流程的共识，即产品回收、逆向物流、检测和分类、再制造或处置、再分销或再销售。Carter&Ellram（1998）认为：逆向物流是物品在渠道成员间的反向传递过程，即从产品消费地（包括供应链上的客户）到产品来源地的物理性流动，企业通过再循环、再使用以及减少原材料的使用，使企业可以有效地达成环境保护的过程。　　非盈利专业组织逆向物流执行协会（theRe-verseLogisticsExecutiveCouncil，RLEC）认为：逆向物流是商品从典型的销售终端向其上一节点的流向过程，其目的在于补救商品的缺陷，恢复商品价值，或者对其实施正确处置。其内容应涵盖回流商品、包装容器的再利用、有缺陷产品的修理、废弃装备和危险物料的处理，以恢复其价值。　　国际权威组织美国后勤管理协会（theCouncilofLogisticsManagement，CLM）在其公布的《供应链全景－－物流词条术语2003年9月（升级版）》中，对逆向物流给出如下解释：由于修理和信誉问题，对售出及发送到顾客手中的产品和资源的回流运动实施专业化的物流管理。　　上述关于逆向物流的定义尽管表述有所不同，但其内涵是基本相同的。从流动对象看，逆向物流均是对废旧产品、运输容器、包装材料及相关信息的逆向流动过程；从流动目的看，是为了重新获得废弃产品或有缺陷产品的使用价值；从物流活动构成看，包括对产品或包装物的回收、分类、重用、翻新、改制、循环再生和最终处置等多种形式。　　　　（二）逆向物流的问题研究　　 国外学者及研究机构对逆向物流的研究，除逆向物流的定义外，还有较多的文献从逆向物流活动、逆向物流的经济驱动、环境保护和企业责任及其结构特征和设计原则等不同视角进行了研究。　　在20世纪90年代初期，美国物流管理协会两篇关于逆向物流的研究标志着逆向物流研究的开始：一篇是Stock（1992）提出的逆向物流领域与商业和社会的相关性，另一篇是Kopicki（1993）等对逆向物流的实际操作和规则做了研究，并提出再利用和再循环的观点。Rogers&Tibber－Lembke（1999）广泛收集了有关逆向物流的商业操作实例，共同出版了著作《逆向物流的发展趋势及实践》（GoingBackwards：ReverseLogisticsTrendsandPractices）。著作对逆向物流的理论和实践加以总结，展望了今后的发展，将更多的关注引入了逆向物流这一物流新领域。　　对于逆向物流的主要活动，Fleischmann（2000）等将其概括为收集、检测（或分类）、再加工、废弃处置和再分销，其中再加工处理中包括了再包装、修理、再制造和再循环。从企业实施逆向物流的动因来看，企业愿意实施逆向物流的主要原因是追求利润。这种利益主要来自生产中原材料或零部件使用的节约、已恢复产品的附加价值、报废处置成本的减少、客户满意度的提高以及绿色形象的树立，等等。对此，Brito（2003）为逆向物流活动做了全面分析，他从为什么回收（why）、回收什么（what）、由谁回收（who）三个方面详细分析了回收的驱动因素、回收产品的类型和特征、逆向物流的参与者和过程，并论述了三者之间的关联。　　除了追求利润，逆向物流另一个激励来自各种环境法规的约束和企业竞争优势的提升。Spengleretal.（1997）从环境和经济的角度研究了钢渣等废料的再生过程中处理能力、成员合作的可行性以及再生设备的选址定位问题。H.Krikkleetal.（2001）等在总结传统物流系统设计原理的基础上，根据逆向物流的特点从经济、环保、物流渠道等角度提出了闭环逆向物流系统结构的设计原则。Stock（2002）认为逆向物流是企业战略决策之一，应被视为企业建立竞争优势的机遇。企业又如何才能获得这种竞争优势？Daugherty（2005）指出了在影响逆向物流绩效的许多关键战略决策中，集中资源发展信息技术能力具有相当的重要性。并验证了“信息技术能力对逆向物流的经济绩效和服务质量有直接的正相关”等假设的正确性。　　另外，不少学者对逆向物流聚类（如Fleis-chmann，2000；H.Baumgarten，2003；etc）、承担逆向物流的主角（如Majumder&Groenevelt，2001；etc）、回收产品恢复方式的选择（如M.Thierry，1995；Carter&Ellram，1998；etc.）、逆向配送路线的优化（如P.Beullens，2003；etc）及正逆向物流整合（如Fleischmann，2001；Berger&Debaillie，2003；etc.）等方面进行了研究。　　二、逆向物流网络结构　 　　逆向物流网络是产品回收循环的载体，是企业成功实施逆向物流的基础。逆向物流网络是指逆向物流系统中，各物流节点的配置以及运输路线的安排；其节点主要是指回收点、预处理中心、仓库、再制造中心、废物处置点等。逆向物流网络设计是通过成本最小化或收益最大化来确定网络结构中各个设施的类型、数量和位置，物品在设施间的运输方式，以及网络中的最优流量。　　在逆向物流网络结构的定量研究中，国外学者较多地采用了运筹技术方法来优化网络结构。在具体建模时，学者们针对不同的情况，给出了各种回收网络设计模型。有单独考虑逆向物流的，也有将逆向物流和正向物流整合考虑的；有确定模型，也有不确定（随机）模型；有些是由市场需求（不强制回收）驱动的，也有一些是由回收需求（强制回收）驱动的；产品回收后再利用的方式可能有一种或多种可选择。这些模型中考虑的决策一般包括回收网络结构与位置决策以及网络节点的功能与能力决策。　　1.独立构建逆向物流网络模型。逆向物流网络的功能是将产品从顾客端回收、预处理后，送达再制造（或再利用、再循环、再处理）地点。而逆向物流网络可以重新构建，也可以在正向物流网络基础上搭建，和正向物流网络组成一个有机的整体。许多学者通过不同的案例从不同的角度进行了研究。Krikke（1999）等针对耐用消费品（如复印机等）提出了一个构建多级回收系统网络的混合整数线性规划（MILP）模型，该模型是一个独立的逆向物流网络模型。论文重点研究了荷兰某一复印机制造商对某一型号复印机建立一套再制造运作程序（分解、修理更换和再组装）的情况。在再制造过程中，对拆卸分解下来的零件进行检测，剔除已坏或无用的部件获得可再利用零件。并假设其数量达到某一固定水平，在设定的方案中从运作成本最小的角度选择出最优的设置地点。MinHokey（2004）等研究了由初始收集点、回收中心构成的一个双层逆向物流系统。为确定初始点、回收中心的最佳位置和数量，作者提出了一个独立的单目标、非线性混合整数规划模型，给出了模型求解的遗传算法，并通过算例验证了模型和算法的有效性。该回收系统中，产品首先由初始收集点从客户手中回收，然后初始收集点将汇总的产品运往回收中心处理，并假设初始回收点有服务能力限制，回收中心也有容量限制。　　2.逆向物流和正向物流网络整合模型。已有的研究关注前、后向物流网络的整合，因为这是企业构建逆向物流网络时遇到的最直接的问题。Fleis-chmann（2001）等通过两个不同产品的案例对比，讨论了一体化建立物流网络与在正向网络基础上构建逆向网络这两种策略的成本差异，并进一步对这个模型的普遍性进行了验证和分析。Berger&De-baillie（2003）研究了一个将已有的生产一分销网络扩展成一个具有拆卸、检测处理中心的网络结构。作者在论文中假设已有的生产一分销网络包括工厂、配送中心、顾客三个部分。在扩展后的网络中，从顾客手中回收的废旧产品在处理中心经过拆卸、检测分成三类：可直接运送到配送中心再销售的产品、可用于工厂再制造的零部件产品和其他无用废弃物。由于已有网络的设施数量及其位置均已确定，问题的关键在于确定拆卸、检测处理中心的处理能力及其选址定位。基于此，论文建立了一个正逆向物流整合模型来确定最优的设备安装地点和处理能力。而Listes&Dekker（2005）采用随机整数规划的方法对逆向物流网络设计中的不确定性因素进行考察，设计了正逆向物流整合模型。以上模型的研究和构建，可以说是近年来逆向物流网络设计研究上的一大突破。　　3.逆向物流网络确定模型。在一些配送系统中，将正向配送和逆向配送渠道分别进行管理往往会造成运输车辆运力使用的浪费。针对这一情形，Jayaramann（2003）构建了一个确定性数学规划模型，运用启发式算法，利用迭代法来求启发式收敛程序中含有决策变量简化集的子问题的最优解。在子问题解法的基础上，建立了潜在设施站点的最终收敛集并求得最优化。LeeDer－Horngetal. （2007）研究了租赁到期的电脑产品回收网络设计问题，建立了确定性的规划模型来系统管理正向物流和逆向物流。鉴于模型复杂性，作者设计了两阶段的启发式算法对模型进行求解，并以数值算例验证了模型的有效性。　　4.逆向物流网络随机模型。Listes&Dekker（2005）指出产品恢复网络的一个显著特点是具有不确定性，在设计物流网络基础设施时需要将不确定的信息加以考虑，提出了一个随机规划模型，运用该方法验证了新西兰建筑垃圾中沙子再生利用的网络。同时作者还采用了随机数学方法研究了逆向物流领域的相关问题。　　5.由市场需求驱动的网络模型。Barros（1998）等研究了一个从建筑废弃物中再生沙子的网络结构系统。他们根据对建筑废弃物的分类以及污染程度的检测，将沙子分成三类：干净沙、半干净沙和脏沙，为此设置了对再生沙子处理的两个中间机构：一个是用于堆放干净沙子和半干净沙子的区域仓库，另一个是用于将脏沙子处理为干净沙子的净化场所。为此构建了一个用于确定仓库容量及净化设备安装地点的多级选址定位MILP模型，并用启发式算法得到了中间机构设置数量的上下界。　　6.由回收需求驱动的网络模型。Jayaraman（1999）等研究分析了美国电子设备再制造公司的物流网络结构。根据对旧产品或核心部件的收集、再制造和再制造产品的分销等处理流程，考虑投资、运输、处理、存贮等成本因素，并在假设消费者对再制造产品的需求与其对旧产品的处理无关等条件下，建立了一个多阶段容量限制的选址模型，以确定在不同供应和需求假设下网络结构中最优的机构设置数量和设置地点。　　另外，和正向物流模型一样，仿真方法可以考虑各种复杂因素，特别适合考虑逆向物流中的结构和参数中的随机性。如Kara&Rugrungruang（2007）等建立了一个仿真模型来设计悉尼的逆向物流网络。仿真的结果表明文中所提模型按照预期的方式计算了回收成本，并且仿真模型可以识别出需要进一步分析的重要因素。另外，也可以作为一种性能评价的手段，对现有决策进行分析和评估。　　　　三、逆向物流库存控制　　　逆向物流的库存管理要求将逆向物流整合到生产计划中，因此，库存控制机制是该领域的研究重点。库存控制目标是控制外部的订单水平以及内部的产品回收流程，以便在满足一定需要的服务水平前提下将固定成本及可变成本降至最低。各国学者借鉴传统库存论中的建模方法和算法，构建了不同的逆向物流库存优化控制模型。按照是否考虑需求和回收的随机性，将模型分为确定型和随机型。　　　　（一）确定性库存控制模型　　　最早的确定性逆向物流库存模型是由Schrady（1967）提出的。模型假定需求、回收率、外部订购和恢复的延迟时间都恒定，考虑订购和恢复的固定成本以及库存成本最小时订购和恢复的最优批量。模型中对由订购和恢复产品所组成的最佳批量的表示和经典的Eoo模型非常相似。后来Richter（1996）在Schrady模型的基础上，研究出了一个不同控制策略下的最优控制参数值的表达式，并讨论了回收率对这些参数的影响。　　随着对逆向物流领域研究的深入，逆向物流的库存控制已成为其研究的重要内容之一，并取得了许多研究成果。Kleber（2002）研究了动态需求和回收量条件下，控制最优生产、再制造、废弃处置等线性成本模型，并用Pontryagin极值定理求解某一产品恢复系统有几种需求选择的最优库存控制策略；Dobos（2003）把需求和回收量作为时间的连续函数，得出以包括库存、生产、再制造以及废弃处置总成本最小为目标函数的最优生产和库存控制策略。Teunter（2004）研究了需求率和回收率都是确定型的库存系统，再生的产品与新产品满足相同的需求，相关成本包括批量订购回收品和产品的成本、存储回收品和新再生产品的持有成本。他推导出简单的公式来确定新产品的生产和旧产品回收的最优批量组合。　　然而，确定性库存模型至少有两个缺点：第一，在确定性库存模型中产品的各种信息都假定为是确定的，尤其需求和回收都是提前预知的；然而在对一个预先确定策略的参数优化时，并没有讨论该策略本身的优劣。第二，模型认为当回收产品经修理后其质量和新产品是一样的。基于此，学者们开始将目光投向随机性库存控制模型的构建。　　　　（二）随机性库存控制模型　　　随机性库存管理研究主要考虑了逆向物流中再制造产品交货周期、回收产品流入不确定等因素的库存策略。 　　Fleischmann（2002）等提出了一个需求和回收服从Poisson分布的随机库存模型，他们在假定回收产品可直接按新产品再售且外部订购延迟时间不为零的情况下，得出最优库存控制策略和最优控制参数值，并与传统的（s，Q）库存模型做了比较，又用数值算例说明了回收流对库存系统的影响。针对逆向物流库存控制存在外部流人物料的特点，Fleis-chmann（2003）分析了这种外部流入的物料流对库存控制的影响，考虑独立随机需求和物品回收的单项物品库存，得到传统单项物品库存模型的变形，运用Markov决策过程的一般结果，得出（s，S）订货政策的最优平均成本。运用库存的分解，把模型转化为不含回收流的等价的传统（s，S）模型，从而运用传统的优化算法决定控制参数值。　　以上这些研究模型都是基于回收物品是废旧产品或生产中的副产品、次品，且对回收物品实行再生或再制造的情形。　　针对退货逆向物流库存控制，我国学者赵道致（2007）在假设销售商允许消费者退货、退货与需求无关、都服从Poisson分布、且退回物品经简单批量处理后可出售的条件下，构建了一个逆向物流累积批量处理的库存控制模型，研究了销售商对退回产品累积批量处理方式下的最优库存控制模型。研究结果表明，随着退货强度的加强，该模型订货周期会延长，订货成本则有所降低。　　　　四、再制造生产计划与控制　　　逆向物流中回收产品的生产计划和控制主要针对再制造运作模式。由于再制造中所用的回收品在时间、数量和质量等方面均具有高度不确定性，因此，产品再制造过程比一般生产过程复杂得多，其生产计划与控制也相对复杂。在建模方面主要目的是控制与比较拆卸、维修和组装成本和已恢复零部件价值之间的经济性，从而选择最优的恢复方式并计划回收产品的恢复运作。　　对再制造生产计划与控制的研究目前主要从两个方面进行：其一，通过拆解树、图论或Petri网等方法研究产品的最优拆解路径；其二，通过改进传统的原材料计划方法（如MRP），以运用于再制造环境中。Kang（1998）等以复印机拆卸为研究对象，在考虑不同拆卸顺序操作时间差异和拆卸优先性约束的情况下，利用扩展“与或图”建立了整数线性规划拆卸模型，进而求解了拆卸序列生成问题，解决了静态拆卸关系情况下的拆卸规划问题。Suzuki（1996）提出的拆卸Petri网能较好地解决存在动态拆卸关系的产品拆卸问题。Ferrer（2001）等以构造的逆向物料清单（BOM）为基础，提出了扩展物料需求计划，并建立了面向再制造全过程的集成物料需求计划系统。该系统采用领域专家商榷的方法设置系统参数，并评价其执行效果，有效地解决了再制造环境下物料需求的不确定性问题。　　　　五、简评　　　逆向物流是循环经济的重要组成部分，是实现可持续发展战略的重要环节。从环保意识和立法的视角来看，逆向物流愈来愈引起人们的重视，但逆向物流的研究依然属于一个新的领域，其研究还没有形成完整的理论体系。从国内外研究的成果来看，多数文献集中于对某个具体的行业或产品的个案研究。同时，逆向物流的各项研究是相对孤立的，分别专注于逆向物流网络结构设计、逆向物流中的库存、配送和产品规划等活动，综合方法较少。在网络设计方面，网络模型一般从静态、单一阶段的角度考虑，动态、多阶段的闭环网络设计还刚刚起步。在具体建模时，大部分是将各种随机情况进行确定性的近似，然而，对随机因素的逼近处理并不能很好地反映问题的本质，对于随机性的情况，网络的稳健性（robust）设计是个关键的问题，而采用确定模型难以进行稳健性讨论。在逆向物流的库存研究上，针对确定模型，在对一个预先确定策略的参数进行优化时，并没有讨论该策略本身的优劣。另外，模型中大多考虑的是单一品种的库存问题。在生产规划研究中，仅局限于制造与再制造两环节的生产决策优化，而未对包含拆卸、制造、再制造以及采购等环节的生产计划整体优化问题进行研究。面对全球资源与环境的严峻形势，我国政府审时度势，提出了资源节约型与环境友好型（简称：“两型社会” ）社会的战略构想。因此，对逆向物流系统进行深入研究在理论层面和实践层面都有着重要的意义。参考文献[1]DavidHughes.Reversethinkinginthesupplychain[J].Focus,2003,(9):30～36[2]TomAndel,MaryAichlmayr.Returnsintocash[J].Transportation&Distribution,2002,(8):28～38[3]V.DanielR.GuiderJr.LukNVanWasssenhove.Thereversesupplychain[J].HarvardBusinessReview,2002,(2):25～26[4]夏绪辉.逆向供应链的体系结构及其物流关键技术研究[D]:[学位论文].重庆:重庆大学,2003[5]夏绪辉,刘飞.逆向物流的内涵及体系结构[J].中国机械工程,2004,15(1):30～33[6]V.DanielR.GuideJr,GilvanC.Souza,etal.Timevalueofcommercialproductreturns[J].ManagementScience,2006,52(8):1200～1214[7]M.Fisher.Whatistherightsupplychainforyourproduct[J].HarvardBusinessReview,1997,75(2):83～93[8]V.DanielR.GuideJr,etal.Hewlett-packardcompanyunlocksthevaluepotentialfromtime-sensitivereturns[J].Interface,2005,35(4):281～293[9]李琰.逆向供应链协调研究综述[J].现代管理科学,2007,(6):42～44[10]达庆利,黄祖庆.逆向物流系统结构研究的现状及展望[J].中国管理科学,2004,12(1):131～138[11]TonySciarrotta.Howphilipreducedreturn[J].SupplyChainManagementReview,2003,(11-12):32～38[12]孙林岩,王蓓.逆向物流的研究现状和发展趋势[J].中国机械工程,2005,16(10):928～934[13]FleischmannM,KuikR,DekkerR.Controllinginventorieswithstochastlcitemreturns:abasicmodel[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2002,(138):63～75[14]GuideVDRJr,VanWassenhoveLN.Managingproductreturnsforremanufacturing[J].ProductionandOperationalManagement,2001,10(2):142～155[15]JohnsonPF.Managingvalueinreverselogisticssystems[J].LogisticsandTransportationReview,1998,34(3):217～227学,2006,14(10):502～507[16]Nagurney.Anna.Reversesupplychainmanagementandelectronicwasterecycling:amultitierednetworkequilibriumframeworkfore-cycling[J].TransportationResearch,2005,(1):1～28[17]R.CananSavaskan.LukN.VanWassenhove.Reversechanneldesign:thecaseofcompetingretailers[J].ManagementScience,2006,52(1):1～14[18]BalramAvittathur.JanatShah.Tappingproductreturnsthroughefficientreversesupplychains:opportunitiesandissues[J].IIMBManagementReview,2004,(12):84～93[19]夏绪辉,刘飞,尹超等.供应链、逆向供应链管理与企业集成[J].计算机集成制造系统,2003,9(8):652～656[20]夏绪辉,刘飞,曾华军等.逆向供应链及其管理系统研究[J].中国制造业信息化,2003,32(4):87～90[21 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