逆向物流运营设计方案

逆向物流运营设计方案

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运营设计

逆向物流是将物资从消费点返回到原产地的过程，通过回收检验、维修与再销售、拆用零部件、物料循环利用、报废处理等流程，使这些物资得到正确处置并重新获得价值，同时捕捉回收产品所隐含的使用信息，为企业经营提供决策支持。

逆向物流的几种运作模式：采用已有的正向物流渠道、企业自建逆向物流、企业联合经营逆向物流、外包经营逆向物流，并对这几种运作模式的优缺点及适用范围进行分析，提出了本文所采用的运作模式——“回收外包+再利用自营”，在此运作模式的基础上，以逆向物流的运营成本最小化为目标，构建了电子行业逆向物流网络模型，分别从产品回收、再销售、再制造、再循环、废弃处理五个环节对逆向物流网络进行规划，确定了回收中心、再利用中心、二手市场、生产车间、原材料商、最终处理厂六个网络节点，研究各节点以及节点之间发生的各项成本，并根据各节点之间的联系建立了物流平衡约束、各节点的能力约束以及变量的取值范围约束，由此得出电子行业逆向物流的混合整数线性规划模型（MILP），以研究逆向物流系统的构建与运作。

要建立有效的电子产品逆向物流系统，不仅要确定适合企业自身的逆向物流运作模式，而且需要对逆向物流网络进行合理规划，网络中各节点的功能、数量、地理位置以及节点之间的物流量直接决定了逆向物流的运营成本。因此，在构建和运作逆向物流系统时，企业需要解决如下问题：应采取怎样的逆向物流运作模式，企业经营逆向物流的运作流程，如何从最终消费者处收集废旧电子产品，在哪里对收集到的废旧电子产品进行检测及再利用，对废旧电子产品进行再利用时需要与哪些主体建立联系，这些主体的数量、地理位置以及向这些主体运输的最佳物资量等等。本文即以此作为出发点，研究电子产品生产企业如何构建和运作逆向物流系统，这对于企业的经营管理具有重要的战略意义。

“逆向物流”最早由Stock在1992年给美国物流管理协会的一份研究报告中提出，他在报告中指出：逆向物流是一种包含了产品退回、物料替代、物品再利用、废弃处理、再处理、维修与再制造等流程的物流活动。

自1989年开始，IBM在全球范围内实施PTB（Product Take-Back）计划，该计划通过对逆向物流系统的生产过程（物料运输、库存、再制造或原材料回收、废弃处理）以及物理过程的相关信息进行有效的管理，提高了产品及其零部件的回收与再利用率，减少了由弃置废料所造成的环境污染。

一是逆向物流数学模型的研究。

Shih Li-Hsing（2001）提出了一个优化设计回收废

旧家电的逆向物流网络的混合整数线性规划模型，该模型的目标是总成本最小化，即运输成本、运作成本、新设备投资的固定成本、最终的废弃处理成本之和，减去销售回收材料的收益；Hyun Jeung Ko等（2003）为研究逆向物流网络中维修设施和仓库的数量、地址和容量问题，提出了一个单目标的MILP模型；Nagurney和Toyasaki（2005）为废旧电子产品的逆向物流管理设计了整合的框架模型，其中包括对再循环的考虑，该模型描述了各种决策者的

行为，其中包括电子废弃物拥有者、回收商、处理商、以及和目标产品有关的消费者的市场需求；Hyun Jeung Ko和Gerald W.Evans（2007）从第三方物流企业的角度出发，构建了同时优化正逆向物流的混合整数非线性规划模型，并提出用基于启发式算法的遗传算法来求解模型。

二是逆向物流系统的设计与构建。

Fleischmann（2001）从供应链绩效的角度出发，从三个层面指出了闭环型逆向物流网络系统构建与传统正向供应链设计的区别：逆向物流系统需要对回收物品进行集中检测、分类，逆向物流系统对高度不确定的逆向物流缺乏控制，逆向物流系统要将逆向物流与正向物流有机整合；de Brito M P和Dekker R从设计战术决策（包括采购、库存管理、生产计划、市场、信息和技术等内容）、运作决策（包括生产进度的控制、信息管理等内容）、战略决策（包括产品回收、产品设计、网络容量和网络设计等内容）等方面提出了逆向物流系统设计的框架；Harold Krikkle等在总结传统物流系统设计原理的基础上，从经济、环保、物流渠道等角度提出了闭环型逆向物流系统的设计原则，包括供应商选择标准、行业管理标准、对产品生命周期的分析、以及关于产品质量、回收率、环保和可持续发展等方面的分析。

三是逆向物流系统的实现。

Dowlatshahi（2000）根据逆向物流系统的典型模式及现有文献中的案例分析，总结了实现逆向物流系统所必须考虑的11个要素，包括成本及收益分析、供应管理、运输规划与库存控制、回收及再制造过程、焚化或弃置的规划与决策以及系统的综合性能评估等，在此基础上指出了构建逆向物流系统所面临的主要困难与挑战；Hillegersberg等人针对由生产与回收所构成的闭环供应链模型，研究了如何在企业ERP（Enterprise Resources Planning）及APS（Advanced Planning System）系统中实现逆向物流的运作及信息管理；Fleischmann 则将逆向物流系统的研究归纳为三类问题，即逆向物流网络的系统设计、库存控制、再制造生产过程的规划与调度。

四是对逆向物流的各个环节的研究。

Berger和Debaillie提出了在现有生产/配送网络基础上建立拆分中心以实现废旧产品再制造的概念模型，回收的产品在拆分中心检测后有三个流向：可以修理的高质量产品在修理后运往配送中心进行再销售，分拆产品将其中可直接再使用的零部件运往工厂用于生产过程，其余部分将作为垃圾处置；Purdue大学工业工程学院的Stuart提出了两个决策模型，分别应用于离散和连续再利用过程的决策支持；Erdos和Gao等人则分别研究了拆卸过程的Petri-网络模型；Fleischmann等针对IBM公司产品的特点，研究了从废旧电子产品中回收可再利用零部件的网络模型，并从库存控制的角度设计了一个包括废旧电子产品的回收、拆卸、检测、零部件修理等结点的网络结构仿真模型，用该模型进行三种决策:拆卸得到的旧零部件是否再利用、旧零部件检测数量的控制以及旧零部件修理数量的控制。

五是电子产品逆向物流研究。

2001 年，冯坤在《机械设计与研究》上论述了我国电子产品回收企业的现状及战略价值；2004 年，中国人民大学王维平教授提出了“用循环经济解决电子垃圾，从法律政策、产业技术、公众行为等方面构建对循环经济的支撑”的观点，将循环经济理论与逆向物流进行了有机结合；2005 年，韩雪冰在《OEM 模式下废旧电子产品回收的逆向物流系统研究》中，研究了逆向物流系统中逆向配送网络、库存系统、拆卸以及再制造过程的建模、规划与仿真技术；2007 年，范军涛在《电子产品行业的逆向物流分析》中从电子废弃物的重新利用方式角度出发研究逆向物流的系统网络结构，对其中的成本问题提出了改进建议。

逆向物流的分类

中国国家标准《物流术语》将逆向物流分为两大类:回收物流(Returned Logistics):不合格物品的返修、退货以及周转使用的包装容器从需方返回供方的物品实体流动；废弃物

物流(Waste Material Logistics):将经济活动中失去原有使用价值的物品，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、储存、搬运，并分送到专门场所进行处理时所形成的物品实体流动。

本文按照逆向物流产生的原因，将逆向物流分为退货逆向物流和回收逆向物流。退货逆向物流是指供应链中的下游顾客将不符合订单要求的产品退回给上游供应商，并由供应商进行相关处理的过程，包括投诉退货逆向物流、维修返回逆向物流、商业返回逆向物流等。退货逆向物流产生的原因主要有三点：产品数量或种类与订单不符；运输差错导致产品损坏；产品本身存在缺陷或质量问题。退货逆向物流一般是顾客驱动型，由顾客主动采取行动。

回收逆向物流是指对顾客所持有的废旧物品进行收集、检测、分类，然后根据物品的情况作出报废处置或进行再加工、分销到顾客手中的过程，包括废旧物品回收逆向物流、包装物回收逆向物流以及产品召回逆向物流等。废旧物品回收逆向物流，是指当产品不能继续使用之后，对其加以收集并进行处理的一系列过程，从经济和环境两方面看，回收废旧物品一方面可以减少对环境的负面影响，另一方面还可获得经济效益；包装物回收逆向物流在实践中早已存在，对于一些可再利用的包装如包装袋、条板箱、托盘、器皿等，回收这些包装之后，通过检验、清洗和修复等流程进行再利用，与使用新的包装物相比可大幅度降低成本，对于一次性包装，将这些包装收集起来进行材料再生利用或加工处理，同样可以有效保护环境免遭破坏；产品召回逆向物流是指由于产品存在潜在隐患，而被生产商主动收集并进行相关处理的过程。回收逆向物流一般是生产商驱动型，即由生产商主动采取行动。

回收逆向物流主要包括以下五个环节：

(1)回收——对顾客所持有的产品通过有偿或无偿的方式进行收集，回收的主体有很多，可以是生产商、分销商，也可以是第三方物流服务商、各种物流组织等，有时还可能是政府承担回收任务。(2)检测并确定处理方案——对回收物品进行测试分析，并根据产品结构特点、产品及其零部件的性能和使用情况等确定可行的处理方案，然后对各方案进行成本效益分析，确定最优处理方案。(3)拆卸——按产品结构的特点将产品分拆成零部件。(4)再加工——对回收产品或分拆后的零部件进行修理或加工，使其恢复价值。(5)报废处理——对那些没有经济价值或严重危害环境的废旧物品或零部件，通过机械处理、焚烧或地下掩埋等方式进行销毁。

物流运作模式研究

制造商企业（以下简称“企业”）运作逆向物流时，有四种模式可供选择：采用已有的正向物流渠道、企业自营逆向物流、企业联合经营逆向物流、外包经营逆向物流。这四种运作模式有各自的优缺点和适用范围，下面分别进行分析，并在现有的运作模式的基础上，提出适用于我国电子行业的运作模式。

采用已有的正向物流渠道逆向物流共用正向物流渠道，是指企业完全利用原有的正向物流系统实现逆向物流的功能，逆向物流的设施、运输线路相对正向物流系统没有变化，消费者和下游企业逆着正向供应链的方向把回流物品直接递送给上一级供应商，回流物品最终到达制造商处进行处理。

采用已

有正向

物流渠

道的优

点

1.

节省建设费用。逆向物流与正向物流相比，也需要经过存储、加工、运输和配送等环节。企业采取共用正向物流的方式，将逆向物流系统完全依附于正向物流，不需要重新投资建设新的通道，可以充分利用原有的设施和组织，降低了固定投资成本。

2.操作简单。由消费者——零售商——分销商逐层回收产品，上下游之间的业务关系明确，责任关系不需要重新协调，操作上相对简单。

3.提高人工利用率。逆向物流的运作时间可以与正向物流互补，使员工在正向和逆向物流操作中方便而快速地转移，从而节省人力资源。

采用已有正向物流渠道的缺点

1.设施、装备不能通用。与正向物流相比，逆向物流在设施设计、装备和人力需求方面都有一定差别。比如大部分配送中心都是为更有效地处理容器和托盘而设计的，逆向物流中心处理的则往往是单件产品或独立包装的产品，一般的配送中心缺乏运送单件商品的载车，使回收流程难以有效运转。

2.业务重心的偏移。目前对我国大多数企业来说，正向物流较逆向物流占据着绝对主导的地位。一旦逆向物流与正向物流共用一个通道，当企业的正向物流与逆向物流两种业务发生冲突，出现仓库、车辆、人员等资源不够分配等现象时，企业可能会只关心物流的正向部分，而忽视、弱化甚至放弃逆向物流，导致企业的隐性损失。

3.管理上存在困难。企业采用原有的正向物流渠道经营逆向物流，需要依赖下游组织（分销商、零售商等）的积极配合。从利益方面考虑，下游组织需要有足够的激励才会真正参与到逆向物流活动中；为了节省运输费用，下游组织通常会在回流物品数量达到经济装运单位时才进行逆向装运，这将导致系统的反应时间过长，增加了不确定性；另外，下游组织在回收废旧产品时，可能出现不负责任、对废旧物品随意处置的情况。这些都需要企业对下游组织进行有效的管理，要做到经常性地沟通与协商，制定相应的制度加以约束，事先商定费用与报酬的计算和支付方式，以确保逆向供应链的有效运转。

采用已有正向物流渠道的适用范围

采用已有正向物流渠道的经营模式通常适用于产品种类较少、企业的业务范围较小、销售网点较为集中、供应链相对简单的情形。由于逆向供应链与正向供应链存在一定的冲突，因此在实际中较少有企业采用此种模式。

企业自营逆向物流

企业自营逆向物流是指由制造企业建立自己的逆向物流体系，承担本企业产品的回收及再利用等相关方面的成本和责任，管理逆向物流的信息系统、回收处理设施及相关人员。

企业联合经营逆向物流

企业联合经营逆向物流是指生产相同或相似产品的同行企业进行合作，以合资等形式建立共同的逆向物流系统（包括回收网络和处理中心），成立物流联盟组织，由该组织为各合作企业甚至包括非合作企业提供逆向物流服务。逆向物流联盟是为了实现比企业单独实施逆向物流更好的效果与效益，在企业间通过契约形式形成的优势互补、共负成本、共担风险、共享收益、相互提供便利和支持的物流合作组织。逆向物流联营模式是介于自营和外包之间的一种模式，其优势主要体现在成本、效率和规模经济方面。

外包经营逆向物流

逆向物流的外包模式，即第三方回收模式，是生产企业在销售产品后，自己并不直接参

与对废旧产品的回收工作，而是通过协议形式将其产品回收处理中的部分或者全部业务，以支付费用等方式，交由专门从事逆向物流服务的企业负责实施。第三方物流回收企业在回收产品之后，可以转交给原制造商进行相应的处理，也可以转交给第三方制造商进行处理。

电子行业逆向物流运作模式的选择

企业在选择逆向物流的运作模式时，需要考虑以下三个方面的因素：一是经济性因素，包括投资额、盈利性及成本；二是管理性因素，包括设施设备管理能力、人员管理与沟通能力、信息管理能力；三是技术性因素，是指逆向物流对技术水平的要求。根据这些因素及以

共用渠道模式自营模式联营模式外包模式

投资额少多少基本不需要

规模经济性一般缺乏较明显明显

成本一般高低低

对企业管理能

力的要求

高高低较高

对企业技术水

平的要求

高高低低

信息反馈较及时准确及时准确很难反馈较难反馈

经营风险高高较低低

适用产品种类较少再利用价值

高，专

业性较高价值较高，损

耗速度较慢

价值较低，损

耗

速度较快

适用企业业务范围较

小，供

应链简单经济技术实力

比

较强大

实力较强，管

理能力和沟

通合作能力强

适用于各类企

业

“回收外包+再利用自营”运作模式

综合以上分析，本文提出“回收外包+再利用自营”的运作模式，即电子产品的回收工作由第三方逆向物流服务商或逆向物流联盟组织负责，回收的废旧电子产品统一交给制造商的回收中心，由回收中心对其进行整理，然后运往再利用中心，再利用中心对电子产品进行检测、分类，并做出适当的再利用处理。

“回收外包+再利用自营”的运作模式如下图：

电子行业逆向物流“回收外包+再利用自营”的运作模式，电子产品生产企业经营逆向物流的运作流程如下图：

1.回收环节：由第三方逆向物流服务商或逆向物流联盟组织收集顾客所持有的废旧电子产品，并将其统一交给制造商的回收中心，回收中心对收集的废旧电子产品进行整理后，将其运往再利用中心，再利用中心对电子产品进行检测、分类，并做出适当的再利用处理。

2.再销售环节：由再利用中心对回收的电子产品进行检测，若没有质量问题，可以将其重新包装后直接投入流通领域；若存在可以修复的瑕疵，则可对其进行维修，然后投入二手市场进行再销售。对于无法修复的存在重大缺陷的产品，则进入再制造环节。在整个过程中，时间是最大的不确定因素。可再销售的电子产品只需经过简单的处理，如清洗、检查、修复，所以该环节中运输费用是主要的成本因素，联节点以靠近顾客群为原则来设置。

3.再制造环节：拆卸电子产品，检验其零部件：对可重用零部件进行清洗与翻新工作；对破损可修补零部件进行修复工作；对破损不可修复但可改制的零部件进行改制应用于新的组件中。再利用中心将这些经过再制造的零部件运往生产车间，投入新一轮的生产，从而实现回收产品经过再制造进入正向供应链。对于无法进行以上处理的零部

件，则进入再循环环节。再制造环节中涉及到的产品价值高，而且再制造作业需要用到专业的生产制造知识、运用专门的生产设备，故再制造活动通常是由OEM（原始设备制造商）来进行。

4.再循环环节：将基材可再生的不可用废旧零部件还原生成有用物质，使原材料进入再循环。对于企业可以直接利用或经过简单处理即可再利用的原材料，可将其运至生产车间；对于需要先进的处理技术和设备才能还原的原材料，或需要进行批量处理、形成规模经济才能发挥效益的原材料，如金属、玻璃、

塑料等，则考虑以一定的价格出售给原材料商，由原材料商来分解还原。在这个过程中，各责任方之间的紧密合作是大规模、批量处理的保证，企业需要与原材料商建立长期稳定的合作关系，以确保再循环环节的顺利进行。

5.废弃处理环节：对于最终剩下的废弃物料，则运往最终处理厂进行处理。

根据电子行业逆向物流的运作流程，本文构建的逆向物流网络结构图如下

逆向物流网络的主体包括回收中心、再利用中心、二手市场、生产车间、原材料商以及最终处理厂。回收中心主要负责收集整理第三方逆向物流服务商送来的废旧电子产品，并将其送往再利用中心。再利用中心是逆向物流网络的核心，主要从事再销售、再制造和再循环活动，在此过程中主要与二手市场、生产车间、原材料商及最终处理厂发生联系，具体联系如下：再利用中心与二手市场：再利用中心对回收的电子产品进行检测后，对没有质量问题的产品进行包装，对存在可修复瑕疵的产品进行维修，然后投入二手市场进行销售。在此过程中产生的成本主要有再利用中心到二手市场的运输成本、检测成本、包装成本、维修成本等，其中检测成本、包装成本、维修成本等统称为再销售环节的运营成本。这些成本都属于变动成本，与再销售的产品数量或质量成正比。再利用中心与生产车间：再利用中心主要向生产车间运送两类物资，一是经过再制造的零部件，二是经过还原再生的原材料，这些物资被运往生产车间用于新产品的生产。由于原材料的再循环通常需要采取回炉、萃取、溶解、裂解等手段，而制造商自身的技术和设备有限，因此通过再利用中心还原的原材料较少，多数原材料是运往原材料商处进行处理，因此运往生产车间的主要是经过再制造的零部件，零部件的拆卸、再制造成本以及再利用中心到生产车间的运输成本构成此过程的主要成本，其中零部件的拆卸成本、再制造成本统称为再制造环节的运营成本。同样，这些成本也都属于变动成本，与再制造的产品数量或质量成正比。再利用中心与原材料商：由于原材料的再生利用通常需要先进的处理技术和设备，或者需要进行批量处理、形成规模经济才能发挥效益，因此制造商通常要将经过再制造环节之后剩下的物料出售给原材料商，由原材料商进行原材料的再循环处理。在此环节中，制造商主要承担由再利用中心到原材料商的运输成本。再利用中心与最终处理厂：由于再利用中心不具备废弃处理的条件和资格，因此对于最终剩下的废弃物料，由再利用中心运往最终处理厂进行废弃处理。在此环节中，制造商主要承担支付给最终处理厂的处理费用以及从再利用中心到最终处理厂的运输成本。

由逆向物流网络结构图，可得出废旧电子产品的流动路径如下图所示：

问题描述

某电子产品制造企业在某一地区有I个回收中心负责回收该公司生产的电子产品，

需要建立若干个再利用中心来处理回收产品。现已有再利用中心候选地J个，问题是如

何从J个候选地中选出若干个来建立再利用中心，与该地区已确定的I个回收中心、K个

二手市场、M个生产车间、R个原材料商以及W个最终处理厂构成最便捷、经济的系统，

使逆向物流的运营成本达到最小值。

模型的建立

模型假设

由于逆向物流网络具有不确定性、高度复杂性、供需平衡性等特性，故其网络设计较传统的物流网络更为复杂。为了便于模型的建立，作如下假设：

1.回收中心收集的是同种电子产品，废旧电子产品的回收量是确定已知的；

2.再利用中心的处理能力、固定投资、单位运营成本、与各节点之间的单位运输费用是确定已知的，再利用中心候选地的数量和地理位置已知，仅从这些候选地点中考虑再利用中心的选取；

3.二手市场的需求和原材料商的处理能力是确定已知的，生产车间对再制造的零部件没有数量或质量上的限制；

4.由于回收产品的质量在个体上可能存在差异，为简化处理，本文认为来自同一地区的电子产品的质量具有同一性；

5.回收的废旧电子产品用于再销售的比例、再制造环节对物料的利用率、再循环环节对物料的利用率在各个再利用中心是大致相同的，且是确定已知的；

6.在回收中心回收的废旧电子产品全部运往再利用中心，即不考虑储存问题；

7.各环节的运营成本按产品数量计，各再利用中心在再销售环节及再制造环节的单

位运营成本大致相同；

8.运输成本按重量和运距计，在确定的两点之间，距离因素已事先计入，因此单位运输成本指的是单位质量物资的运输成本；

9.最终废弃物由最终处理厂处理，由于各再利用中心支付给最终处理厂的单位处理费用是相同的，对再利用中心的选择没有影响，因此只考虑再利用中心到最终处理厂的运输成本。

参考文献--《电子行业逆向物流系统构建及运作研究》