英语原文共 17 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
附录A 译文
组合优化与绿色物流
摘要
本文的目的是介绍绿色物流领域，并描述在这个主题中出现的一些问题，这些问题可以表述为组合优化问题。本文特别考虑了逆向物流、废物管理和车辆路径与调度等主题。
关键词：绿色物流·逆向物流·组合优化·废物管理·危险品
1导言
绿色物流是指在考虑环境和社会因素的情况下，以可持续的方式生产和分销商品。因此，目标不仅涉及物流政策对执行这些政策的组织的经济影响，还涉及对社会的更广泛影响，例如污染对环境的影响。绿色物流活动包括测量不同配送策略的环境影响、减少物流活动中的能源使用、减少废物和管理其处理。近年来，人们越来越担心人类活动对地球的环境影响，目前的物流实践可能无法长期持续。许多组织和企业开始衡量自己的价值碳足迹，以便监测其活动对环境的影响。各国政府正在考虑减排目标和其他环保措施。因此，企业和政府对绿色物流越来越感兴趣。传统的生产和配送物流模式集中于在运营约束下最小化成本。但是，考虑到与绿色物流相关的更广泛目标和问题，就会产生新的工作方法和新的模型，其中一些模型为各种类型的运筹学模型带来了有趣的新应用。对这一领域所有运筹学模型的调查需要一篇很长的文章，因此本文的重点是关注绿色物流应用中出现的一些新的或修订的组合优化模型。对于那些从事组合优化工作的人来说，希望这些新模型将带来有趣的新挑战，在应用结果时可能会对环境产生重大影响。本文的原始版本可在Sbihi和Eglese（2007）中找到。它讨论了与绿色物流议程相关的不同领域。第2节涉及逆向物流模型，该模型考虑了产品的整个生命周期和各种回收形式的可能性。第3节介绍了废物管理，包括危险废物运输、滚装容器和家庭废物收集的模型。第4节涉及车辆路径模型和与绿色物流目标相关的问题。第5节包含最终结论。
2.逆向物流
文献中对逆向物流有各种各样的定义。例如，Fleischmann等人（1997年）说，逆向物流是“一个过程，包括从用户不再需要的旧产品到市场上再次可用的产品的所有物流活动”。Dowlatshahi（2000）将逆向物流解释为“一个过程，在这个过程中，制造商系统性地从消费点接收以前装运的产品或零件，以便进行可能的回收、再制造或处置”。后来，欧洲逆向物流工作组REVLOG、Dekker等人（2004）给出了这一定义：“原材料、在制品库存、包装和成品从制造、分销或使用点到回收或适当处置点的逆向流动的规划、实施和控制过程”。罗杰斯和蒂本·莱姆布克（1999）在书中简要介绍了逆向物流和绿色物流之间的区别。在逆向物流中，产品或商品应该从消费者流向供应链的早期阶段。这意味着减少浪费，这当然意味着逆向物流应该包含在绿色物流中。例如，De Brito和Van Der Laan（2003）在必须估计产品退货时检查库存管理问题。然而，也会有其他物流活动模型，仅涉及不能被称为逆向物流的货物正向流动，但如果它们包括环境因素，也将被纳入绿色物流。例如，Mondschein和Schilkrut（1997）描述了一个混合整数线性规划模型，以确定智利铜行业的最佳投资政策。该模型的一个关键部分是通过生产过程中的排放控制空气污染。欧洲共同体内部的立法高度重视回收产品，在某些情况下，它规定了制造商对报废产品的责任。例如，废弃电子电气设备（WEEE）指令（2002/96/EC）处理了这一问题。此类立法是确立逆向物流运营重要性的驱动因素之一。大多数欧洲公司将越来越多地考虑在其业务运营中纳入逆向物流活动。
2.1逆向物流中使用的选址模型
一般来说，设施选址理论有大量的研究。然而，在文献中，我们发现相对较少的关于这一主题的论文适用于逆向物流（RL）。Krikke（1998）提出了一些RL网络设计模型。他为多产品、多层次的情况设计了一个模型。该模型允许在必要时添加带有相应成本函数的新设施。他提出了网络图和交通图的设计，作为他的模型的基本输入。Barros等人（1998年）考虑了荷兰的沙子回收问题（回收建筑垃圾的子管道）。他们提出了一个沙问题的两级选址模型，并使用启发式程序考虑其优化。Fleischmann等人（2000年）回顾了九个已发表的关于不同行业产品回收物流网络设计的案例研究，确定了产品回收网络的一些一般特征，并将其与传统物流结构进行了比较。他们将产品回收网络分为三个子领域：可重复使用物品网络、再制造网络和回收网络。其他参考文献涉及这一主题（例如Krikke 1998；Sarkis 2001；Fleischmann 2001）。该领域开发的大多数模型与传统的区位问题相似，尤其是区位分配模型（见Kron和Vrijens 1995；Ammons等人1999；Spengler等人1997；Marigrave;n和Pelegrigrave;n 1998；Jayaraman等人1999；Krikke等人1999、2001；Fleischmann等人2000）。在大多数模型中，运输和加工成本最小化，而与设计网络相关的环境成本往往被忽略。
2.2动态批量问题
最简单形式的动态批量问题考虑的是一个设施，可能是一个仓库或一个零售商，它在有限的时间范围内面临单个商品的动态需求（见Wagner和Whitin 1958）。工厂从供应机构（如制造商或供应商）订购该产品，假设该供应商的产品数量不受限制。该模型假设了固定的订购（设置）成本、购买的每件产品的线性采购成本以及单位时间内库存中每件产品的线性持有成本。考虑到随时间变化的需求和成本参数，问题在于决定每期设施的订购时间和订购量，以便以最低成本满足所有需求。我们可以用数学公式表示这个问题如下：
Minimize
图1带再制造的库存系统
在这个公式中，K代表设置成本，hs代表单位时间内持有单位库存的成本。Its是时间t的可用库存，Dt是时间t的需求。假设Dt已知或可以准确预测。T代表进行批量决策的时间范围，xtm代表在T时间内制造的数量。目标函数使生产、设置和库存的总成本最小化。约束条件（1）是需求平衡方程：前一阶段的库存和当前阶段的生产可用于满足本阶段的需求，或建立库存以满足后续需求。在非零生产的每个时期，都会产生一个设置。这是在固定电荷约束（2）中建模的。约束（3）确保Mt足够大，可用于约束（2）。自从40多年前首次引入动态批量问题以来，它在过去得到了很好的研究。基于动态规划的精确求解技术，即WagnerWhitin算法，在生产计划和库存控制中是众所周知的。有关该模型的更多信息，请参阅Bramel和Simchi Levi（1997）、Johnson和Montgomery（1974）以及Silver等人（1996）的著作。还提出了各种启发式方法，例如Silver and Dine（1973）中描述的银粉启发式方法。在Teunter等人（2006年）中，考虑了基本批量模型的一种变体，其中可用库存也可以使用再制造操作来制造，该再制造操作利用退货并产生与新制造库存无法区分的可用库存。再制造的例子包括一次性相机和复印机。具有再制造的库存系统可以在图1中描述。所研究的模型做出以下假设：
–没有退货处理选项；
–可维修物品的持有成本大于退货的持有成本；——不包括可变制造和再制造成本。
我们的目标再次是最小化设置成本和持有成本之和。考虑了两种变体。在第一种情况下，假设存在制造和再制造的联合设置成本，当两种工艺使用同一条生产线时，这是合适的。第二种变体假设制造和再制造的设置成本是分开的。我们将在接下来的两部分中回顾这些模型。
2.3联合组建成本模型
如果使用相同的生产资源在同一条生产线上执行制造和再制造操作，则具有制造和再制造联合设置成本的模型适用。联合组建成本模型的数学公式如下： Minimize
Itr表示退货的库存，hr表示单位时间内持有退货的成本。Rt表示t期间内退货的数量，xtr表示t期间内再制造的数量。约束条件（5）和（6）分别确保退货和可用库存的库存平衡。约束（7）跟踪设置；无论何时生产制造和/或再制造批次，都会进行设置，并且t期的产量（制造和再制造的总量）永远不会超过t期的总需求，。。。，T
Teunter等人（2006）证明了该模型的两个引理，为精确的动态规划算法和一些启发式算法提供了基础。第一个引理指出，对于任何最优解，在任何一个设置期开始时，可用项的存量为零。这个引理是著名的零库存性质的推广，适用于原始的无退货批量问题。第二个引理表明，优先考虑再制造选项，也就是说，如果某个时期开始时的初始收益存量不足以再制造整个批次，则任何最优解决方案只在该时期内制造。Teunter等人（2006年）提出了两种联合建立模型的求解方法。第一种是动态规划算法，它是Wagner和Whitin算法的广义版本，用于解决无回报的动态批量问题。该算法为O（T4），对于T=12的多个周期，需要几分之一秒的时间。第二种方法修改了针对原始批量问题提出的启发式方法。
2.4 独立设置成本模型
单独制造和再制造设置成本下的批量问题适用于存在单独生产线、一条用于制造和一条用于再制造的情况。该模型可表述如下： Minimize
Itrminus;1 Rtminus; xtr = Itr
Kr和Km分别指再制造和制造的设置成本。尽管这似乎只是模型结构的一个小变化，但Teunter等人（2006年）提供的例子表明，为联合设置模型证明的引理不适用于单独的设置成本模型。他们推测，单独设置成本的问题是NP难问题，但这一点尚未得到证明，尽管Van Den Heuvel（2004）已经证明，当包含（再）制造成本时，该问题是NP难问题。Teunter等人（2006年）提出并测试了该模型的一些启发式方法。这个例子说明了逆向物流所需的新模型如何导致具有理论和实践性质的新组合优化问题。
3.废物管理
人们普遍认为，固体废物产量的增加，以及对环境问题的日益关注，导致地方政府和机构将资源用于固体废物收集政策规划。废物管理是保护环境和节约资源的关键过程。近年来，政府对废物管理的政策侧重于避免、再利用和回收废物。因此，在这些管理领域取得了重大进展，尤其是对较发达国家而言。废物管理的环境方面意味着与废物运输有关的活动显然是绿色物流议程的一部分。
3.1危险废物
许多家庭和企业在日常活动中使用有害物质。其中许多活动产生的废物可能会伤害甚至威胁生物。这类废物被称为危险废物。必须以特殊方式处理危险废物，以防止对人类健康和环境的威胁。油漆产品、溶剂、一些电池、家用清洁剂和杀虫剂就是典型的例子。如果它们被送往垃圾填埋场或以其他方式管理不当，这些材料可能会污染饮用水供应地的地下水，因此特殊规定涵盖了它们的处置。运输时，可能需要考虑危险废物的风险以及经济因素。过去，许多研究人员和环境工程师试图借助各种数学模型解决危险废物管理问题。皮尔斯和戴维森（1982）应用线性规划技术，确定运输路线、中转站、处理设施和安全的长期蓄水的成本效益配置。Fleischmann等人（1997年）对逆向物流中出现的问题进行了系统概述。他们讨论了新出现的重用工作的含义，并回顾了文献中提出的数学模型。Giannikos（1998）提出了一个多目标模型，用于确定处置或处理设施的位置，以及沿着运输网络的连接运输危险废物。考虑了四个目标：（1）使总运营成本最小化；（2） 将总感知风险降至最低；（3） 在人口中心之间公平分配风险；（4）公平分配处理设施运行造成的无用性。提出了一个目标规划模型来解决这一问题。Nema和Gupta（1999）提出了一个基于多目标整数规划方法的模型，以建议运输、处理和处置设施的最佳配置，同时使成本和环境风险最小化。后来，Nema和Gupta（2003）基于效用函数方法改进了他们提出的模型，将该模型建立在整数目标规划的基础上。该模型能够解决实际问题，如多个目标、废物类型之间的兼容性、废物和废物技术之间的兼容性以及与处理技术相关的废渣生成。Hu等人（2002）提出了一个多时间步、多类型危险废物逆向物流系统的成本最小化模型。该模型采用系统化的管理策略，而不是传统上采用的废物处理技术，解决了经典的危险废物处理问题。Shih和Lin（2003）提出了一种多准则优化方法，该方法考虑了传染性医疗废物收集系统规划的成本、风险和工作量最小化。采用折衷规划方法对三个目标进行整合，并以台湾城市的传染病废物收集为例。White等人（2003年）在案例研究的帮助下，将计算机的恢复描述为一个循序渐进的过程，并为恢复管理制定了环境研究议程。
上述数学公式均未涉及完整固体废物管理系统的所有组成部分，且大多数公式均未涉及废物的逆向流动，这是处理计算机废物等特殊废物流所必需的。此外，任何源节点产生的废物都随时间而变化，因此建议采用考虑此类变化的多时间步长模型。此外，上述模型也没有考虑与废物产生相关的数据的不确定性。此外，正如大多数模型所述，风险通常只考虑危险废物的运输。需要在每个阶段对其进行说明，包括储存、隔离、处理和处置设施。
3.2翻斗或滚装集装箱的物流
箕斗或滚装容器用于在各种情况下运送废物。他们可能会被希望处理大量建筑或花园垃圾的公司或公众雇佣。De Meulemeester等人（1997年）描述了一种典型的手术。车辆从车辆段出发，必须向客户交付空的箕斗，从客户处收集完整的箕斗，并将完整的箕斗交付给车辆段或其中一个处置设施。车辆一次可承载一个箕斗。跳过可以有多种类型，这是以满换空的限制。De Meulemeester等人（1997年）开发了两种启发式方法和一个精确的程序来解决这个问题。确切的程序是基于枚举的。第一种启发式是基于经典的Clarke and Wright（1964）储蓄启发式。第二个启发式算法计算一个公式化运输问
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[589056]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
