張耀川

摘要：選擇了基于逆向物流管理的智能電表的回收問題作為研究方向。首先研究了選題的意義和背景。然后分析了智能電表使用情況，其中主要包括智能電表的功能、相關(guān)法案的出臺和調(diào)整以及市場預(yù)期。最后參考并運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的0，1規(guī)劃問題和運(yùn)輸問題建立了一套選址和設(shè)計逆向物流網(wǎng)絡(luò)的模型并在一個模擬的城市中成功應(yīng)用了這個模型。

關(guān)鍵字：智能電表；逆向物流；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

中圖分類號：F25文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.33.017

1選題背景及意義

1.1選題背景

近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，作為先行產(chǎn)業(yè)的電力產(chǎn)業(yè)自然取得了高速發(fā)展，并且電廠和電網(wǎng)公司的規(guī)模也都在擴(kuò)大。然而，一些問題也是客觀存在的。一方面是因為日趨擴(kuò)大的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模，這使得老式電網(wǎng)產(chǎn)生劇烈的負(fù)荷變動，并由此帶來區(qū)域負(fù)荷不平衡；另一方面，當(dāng)前的電網(wǎng)構(gòu)架已然脆弱，急需修補(bǔ)加強(qiáng)。由于智能電網(wǎng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：生活方便、產(chǎn)生效益、推進(jìn)系統(tǒng)、分配資源、能源發(fā)展和節(jié)能減排。在“十二五”期間，國家電網(wǎng)投資5000億元，建成連接大型能源基地與主要負(fù)荷中心的“三橫三縱”的特高壓骨干網(wǎng)架和13回長距離支流輸電工程，初步建成核心的世界一流的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的飛速擴(kuò)張必然會直接刺激的智能電表市場，根據(jù)國際市場研究公司ReportLinker，2015年中國智能電表安裝量超9000萬單位，市場規(guī)模達(dá)182億元，同比分別增長556%和168%。隨著越來越多的智能電表安裝，2015年中國的智能電表開始進(jìn)入庫存替換階段。除了新的需求，替換市場將成為2016-2020年中國智能電表市場增長的一大主要驅(qū)動力。ReportLinker的報告預(yù)測，2016-2020年中國智能電表安裝量將以575%的平均速率增長，市場規(guī)模擴(kuò)大314%。

這巨大的需求量必然導(dǎo)致一系列的配送、安裝、維護(hù)和回收業(yè)務(wù)流程問題的出現(xiàn)。當(dāng)一只智能電表到達(dá)使用年限時或者損壞時，就需要進(jìn)行更換。在這個提倡節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，巨大數(shù)量的智能電表的廢棄不可以被忽略，否則將帶來大量的污染和資源浪費(fèi)。而且這種電子儀表廢棄物的回收價值很高，而且里面有可再回收使用的金屬，如今流行的回收方法是采用機(jī)械回收法進(jìn)行回收。因此這就會包含智能電表回收、再制造、再利用的問題。

1.2選題意義

（1）對實現(xiàn)電力物資配送企業(yè)目標(biāo)、提高企業(yè)營銷效果、改善企業(yè)經(jīng)營方式及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

（2）有利于電力物資配送企業(yè)改善服務(wù)，樹立良好的企業(yè)形象；會在一定程度提高技術(shù)和管理水平，降低成本，提升運(yùn)作效率，獲得最大利潤。

（3）補(bǔ)充有關(guān)智能電表逆向物流配送的空白。

2文獻(xiàn)回顧

魏本有（2009）先分析了近些年來電網(wǎng)建設(shè)的強(qiáng)勁勢頭，由此引出電網(wǎng)物資配送的革新和發(fā)展，并提出了發(fā)展及改善物資團(tuán)隊的思路。這篇文章后半部分研究電網(wǎng)物資供給的風(fēng)險，并且建立了恰當(dāng)電網(wǎng)物資生產(chǎn)商的違約預(yù)警模型。而后根據(jù)不同生產(chǎn)商的商業(yè)背景和當(dāng)前狀況提出了適合生產(chǎn)商的評價指標(biāo)體系，然后使用AHP法和模糊評價法來建立生產(chǎn)商預(yù)警模型。但是本文旨在設(shè)計智能電表的逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)的建點(diǎn)選址，所以上述文章的供應(yīng)商評價指標(biāo)并不是適用本文。李莎（2012）認(rèn)為由于電力體系的改革以及日益激烈的競爭，導(dǎo)致電網(wǎng)集團(tuán)逐步有了市場化的趨勢。因此作者試圖從電網(wǎng)供應(yīng)鏈出發(fā)來進(jìn)行電力物流配送的優(yōu)化研究。此文首先分析了電力供應(yīng)鏈的系統(tǒng)，而且對供應(yīng)鏈成員節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)間關(guān)系以及節(jié)點(diǎn)作用做了深入剖析。最后提出了對電網(wǎng)物資需求計劃制定和倉儲與配送提出了基于供應(yīng)鏈管理的協(xié)作優(yōu)化方案，而且這其中考慮到了第三方物流的存在，試圖通過利用第三方物流的便利、更為優(yōu)異的管理和低廉的價格來進(jìn)行優(yōu)化。這篇文章提出的模型和方法對于接下來的研究有一定的啟發(fā)意義，但是對于模型的求解方法李莉并沒有做更多闡述。

徐燕（2004）列舉了逆向物流的定義和逆向物流定義的成長歷程，并且同時論證了驅(qū)動和阻礙逆向物流管理發(fā)展的因素。作者用系統(tǒng)的觀點(diǎn)對比了逆向物流和正向物流的區(qū)別，然后分析比較后提出逆向物流的不可替代性。隨后論述了如何在企業(yè)中正確實施逆向物流業(yè)務(wù)，并以此為基礎(chǔ)提出了在企業(yè)發(fā)展中的一些關(guān)于逆向物流管理的建議。米寧（2003）在提出了逆向物流概念和逆向物流產(chǎn)因素后，論述了其處理作業(yè)：逆向物流產(chǎn)品的處理作業(yè)和逆向回收來的包裝材料的在加工作業(yè)。然后提出5個逆向物流管理模式，壓縮逆向物流周期、逆向物流拆解中心管理、逆向物流入口處理、零逆向物流和再制造加工。隨后提出有關(guān)商品回收網(wǎng)絡(luò)的問題，凝練了商品回收網(wǎng)絡(luò)類型、商品回收網(wǎng)絡(luò)特征、商品回收網(wǎng)絡(luò)布局。最后建立了商品的正逆雙向物流的回收網(wǎng)絡(luò)模型。這篇文章在建模方面給本文建模方面提供了很大的啟示，并且很具有參考意義。閆巖（2015）研究關(guān)于手機(jī)的逆向物流模式，并且提出了逆向物流并不僅僅是消費(fèi)者和生產(chǎn)商的事情，它涉及到整個的手機(jī)供應(yīng)鏈，而且還涉及到了整個社會的利益。周垂日，梁樑，許傳永，查勇（2007）寫了一篇關(guān)于2001年后的逆向物流研究新進(jìn)展的文獻(xiàn)綜述，并論述了逆向物流研究的發(fā)展方向。

3逆向物流模型

由于需要選址和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時進(jìn)行，因此本文考慮參考運(yùn)籌學(xué)中的0，1規(guī)劃問題來進(jìn)行模型的構(gòu)建。用0和1來表示是否在這個備選點(diǎn)選址，也用0和1來表示是否選擇這條線路進(jìn)行逆向物流作業(yè)。

3.1假設(shè)條件

（1）在發(fā)達(dá)的城市，當(dāng)電表出現(xiàn)問題時，基本都可以當(dāng)天報修當(dāng)天解決。故假設(shè)智能電表出現(xiàn)故障后可以立即修復(fù)，不存在服務(wù)時間問題。

（2）智能電表在中轉(zhuǎn)處理中心處理完并且儲存夠一定數(shù)量時貨時才向倉庫發(fā)貨。

（3）只考慮運(yùn)輸費(fèi)和中轉(zhuǎn)站處理費(fèi)對選址造成的影響，不考慮諸如庫存費(fèi)用和裝卸搬運(yùn)費(fèi)用以及其他物流成本，這些費(fèi)用可以計算在運(yùn)輸費(fèi)用和中轉(zhuǎn)站處理費(fèi)中。endprint

（4）確保一個消費(fèi)者的貨物只送到一個中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)。

（5）一個中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)的貨物只送到一個倉庫。

3.2模型中所用字母及參數(shù)

I={1，…，i}系列消費(fèi)者點(diǎn)；

J={1，…，j}一系列中轉(zhuǎn)處理站備選點(diǎn)；

K={1，…，k}一系列倉庫點(diǎn)；

sk為消費(fèi)者k對于需要回收的產(chǎn)品的提供數(shù)的權(quán)重，i∈K；

vi為假設(shè)備選點(diǎn)i建立了逆向回收設(shè)施，其處理回收產(chǎn)品的能力，i∈I；

eij為從消費(fèi)者i到中轉(zhuǎn)處理站j的每單位逆向物流產(chǎn)品的運(yùn)費(fèi)，i∈I，j∈J；

fi為在中轉(zhuǎn)處理站備選點(diǎn)j建立處理設(shè)施的固定成本，i∈I；

pi為在中轉(zhuǎn)處理站備選點(diǎn)j每單位回收產(chǎn)品的處理付費(fèi)用，i∈I；

gj為中轉(zhuǎn)處理站備選點(diǎn)j運(yùn)輸至倉庫k的費(fèi)用，j∈J；

z為指定常數(shù)。

3.3模型建立

xj=1，備選點(diǎn)i設(shè)立了中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)，i∈I，0，其它

xij=1，消費(fèi)者i只通過中轉(zhuǎn)處理站備選點(diǎn)j實施逆向物流作業(yè)，i∈I，j∈J0，其他

（1）min∑i∈Ifixi+∑k∈K∑i∈I∑j∈J（eij+pi）xjxijsij+∑j∈Jxj

（2）∑i∈Igkij≥skk∈K

（3）∑i∈Igkij≤vixik∈K

（4）gkij≥0i∈I，k∈K

（5）xi∈{0，1}i∈I

（6）xij∈{0，1}i∈I，j∈J

（7）∑j∈Jxj=z

（8）∑j∈Jxij=1

目標(biāo)函數(shù)（1）是為了最小的總投資成本和總運(yùn)營成本。約束函數(shù)（2）是確保從消費(fèi)者通過處理設(shè)施到倉庫的所有需要逆向物流的產(chǎn)品都被能被收集。約束函數(shù)（3）限定了逆向物流回收的產(chǎn)品的數(shù)量不會超過其通過的處理設(shè)施的處理能力。約束函數(shù)（4）確保了從消費(fèi)者通過處理設(shè)施到倉庫的逆向物流回收產(chǎn)品數(shù)量的非負(fù)性。約束函數(shù)（5）確保了中轉(zhuǎn)處理站選址決策的0，1限制。約束函數(shù)（6）確保了線路選擇的0，1限制。約束函數(shù)（7）從一系列備選點(diǎn)中選出指定數(shù)量的處理站。約束函數(shù)（8）確保一個消費(fèi)者的貨物只送到一個中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)

4模型應(yīng)用

模型應(yīng)用的備選點(diǎn)的坐標(biāo)、單位處理費(fèi)率以及建設(shè)所需的固定成本如表1所示。圖中小區(qū)的坐標(biāo)以及每個小區(qū)提供的回收量如表2所示。圖中倉庫的坐標(biāo)如表3所示。

在本案例應(yīng)用中，由于中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)和倉庫的關(guān)系很容易先行確定，故在確定小區(qū)和中轉(zhuǎn)處理備選點(diǎn)的關(guān)系之前，先確定中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)和倉庫的連線關(guān)系。

用Office的excel進(jìn)行規(guī)劃求解，過程如圖1所示。

但仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，其實中轉(zhuǎn)站c在實際中是沒必要建立的，小區(qū)2的智能電表回收工作完全可以交給中轉(zhuǎn)站a來處理。當(dāng)中轉(zhuǎn)處理點(diǎn)建立的數(shù)量調(diào)整為2個時，結(jié)論就是只需要建立a和d兩個中轉(zhuǎn)處理站就夠了，而且成本會下降很多。如圖3所示。

5結(jié)論

本文通過一系列的分析和建模求解，得到了以下結(jié)論。

（1）預(yù)測了智能電表的未來需求，我國當(dāng)前這種大規(guī)模地建設(shè)智能電網(wǎng)將給智能電表的發(fā)展帶來巨大的市場，這將會給智能電表制造商帶來了很多商機(jī)。而且，智能電表的回收價值高加之其回收數(shù)量之大，可見智能電表的回收工作會改變原有粗獷的經(jīng)營模式并且?guī)砗艽蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

（2）本文建立一種選址和設(shè)計逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)的方法，并在一個模擬的城市中成功應(yīng)用。

（3）本文的模型仍有一些不足之處，例如沒有考慮用戶的更換電表的需求是動態(tài)的或者是成正態(tài)分布，這與實際生活有些出入。其次，由于智能電表還沒有覆蓋到家家戶戶，因此并不能完全預(yù)期幾年后的逆向物流回收狀況。

參考文獻(xiàn)

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