废弃物回收的多层逆向物流网络优化设计问题研究

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1、废弃物回收的多层逆向物流网络优化设计问题研究第15卷2007芷第3期6月中国管理科学ChineseJournalofManagementScienceVo1．15，No．3Jun．，2007文章编号：1003—207(2007)03—0061—07废弃物回收的多层逆向物流网络优化设计问题研究何波，杨超，张华(华中科技大学管理学院，湖北武汉430074)摘要：废弃物逆向物流网络设计问题是一个关系到经济效益和社会效益的问题。本文研究了废弃物逆向物流网络设计问题，包括选择中转站和处理站的地址，确定将产

2、生点的废弃物分配给中转站以及从中转站运送到处理站的最佳策略，确定处理站的容量。考虑了在满足公众的意愿的情况下，建立了一个多目标的纯整数规划模型，最小化总的建设费用和设施对公众产生的负效用。设计了基于启发式的两阶段分解算法求解，从而构建一个废弃物回收的多层逆向物流网络。最后的算例仿真表明了算法的有效性和可行性。关键词：逆向物流网络；选址；启发式算法；多目标中图分类号：F830文献标识码：A1引言随着社会经济的发展，人民生活水平日益提高，城市生活垃圾、固体废弃物也大幅增加。从1987年到1996年的

3、10年间，我国城市生活垃圾产生量增加了将近1倍。2001年达到13470万吨，2002年达到1．5亿吨，并且每年以8％一10的速度增长。到2010年，年产量将达到5．5亿吨，紧随美国之后排在第二位[1]。白色污染、垃圾围城已经成为困扰城市发展的大问题。城市生活垃圾是指人们日常生活中产生的固体废弃物，主要包括各种包装物、旧报纸书刊以及玻璃、铁、铝和饮料容器等，其余为家用电器、厨余物(kitchenssurplus)、污泥[2]。固体废弃物处理产业化是实现固体废弃物资源化、降低环境污染和保护生态系统

4、的最佳途径，世界发达国家十分重视对固体废弃物处理的产业化发展。美国、德国、日本等纷纷制定了促进固体废弃物处理产业化的法律，出台鼓励废弃物处理产业化的政策，采取积极有效的措施回收并再生利用废弃物，努力提高固体废弃物资源化利用率、缓解资源短缺和减轻环境压力，产生了显著的效果。我国也已加强了对这方面的管理。国家发展计划委员会、财政收稿日期：2006—06—18：修订日期：2007—03—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(70471042)；河南省重大科技攻关项目(0522010600)作者简介：

5、何波(1977一)，男(汉族)，湖南长沙人，华中科技大学管理学院博士研究生，研究方向：物流和交通网络优化、管理决策等．部、建设部、国家环保总局等四部委联合颁发了《关于实施城市生活垃圾处理收费制度促进垃圾处理产业化的通知》。目前，逆向物流的研究已经引起人们的广泛关注。达庆利给出了逆向物流的研究综述L3]，马祖军研究了产品回收逆向物流网络优化设计模型[4]，Ja-yaraman提出了混合整数规划模型来确定电子产品的回收再制造工厂的位置和数量L5]，Fleischm'ann提出一种单产品、无

6、能力限制的产品回收物流网络设计模型，并用于分析复印机再制造]，周根贵考虑了随机需求量，建立一个混合整数规划模型并通过遗传算法求解[8]。Min等研究了多层的产品回收逆向物流网络，提出了一个混合整数规划模型，设计了遗传算法求解]。现有文献基本上都是研究企业逆向物流网络的构建问题，其目标函数一般是要求构建物流网络系统的总费用最小，从而建立单目标混合整数规划模型。由于废弃物的逆向物流网络是由政府部门负责建设，这就不能只考虑建设费用，还需要考虑建立的设施对公众产生的影响，因此成为一个多目标优化问题。另外

7、，多数文献研究某种产品的回收或者退货如旧电器、复印机、地毯等，研究固体废弃物逆向物流网络的很少。且大多数文献都是采用遗传算法求解模型，由于未能充分利用问题的启发式知识，从而制约了求解速度。本文与以往研究的不同之处在于：针对固体废弃物进行逆向物流网络设计，建立了一个多目标的纯整数规划模型，研究如何确定中转站和处理站的地址和数量，废弃物产生点的分配以及确定处理站的容量，同时考虑了维普资讯//.cqvip4>>中国管理科学总的建设费用最小和所建设施对居民产生的负效用最小。根据问题的特点，将问题分解成两

8、个阶段，并利用启发式知识，设计了两阶段分解算法求解。2问题描述在一个区域有很多固体废弃物产生点，由于居民都是就近将固体废弃物放到中转站，我们设置一些中转站在这些产生点的附近。有一个处理站，这个处理站的主要作用是将中转站运过来的固体废弃物进行分类、压缩等处理工作。对于这类设施(oh—noxiousfacility)，会对周围居民的生活带来负效用，所以居民希望这类设施离他们越远越好[1。。。由于做决策的是政府部门，在考虑总建设费用最小的同时，还要考虑居民的意愿，本文中用一个负效用函数来表示。固体废弃