考慮自貿(mào)區(qū)的再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址研究

王春陽(yáng)， 楊 斌， 朱小林

(上海海事大學(xué) 物流研究中心， 上海 201306)

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考慮自貿(mào)區(qū)的再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址研究

王春陽(yáng)*， 楊 斌， 朱小林

(上海海事大學(xué) 物流研究中心， 上海 201306)

針對(duì)大型貴重產(chǎn)品/設(shè)備不同周期內(nèi)產(chǎn)品需求量與回收量的不確定性，立足中國(guó)(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，考慮進(jìn)口關(guān)稅、海關(guān)績(jī)效等相關(guān)因素，以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本、物流績(jī)效指數(shù)為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模型，研究再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施在自貿(mào)區(qū)政策和產(chǎn)品數(shù)量模糊條件下的選址情況.通過(guò)求解模型可以發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移以及決策者樂(lè)觀值的變化，企業(yè)更愿意將再制造中心設(shè)立在自貿(mào)區(qū)內(nèi)，無(wú)論中國(guó)境內(nèi)產(chǎn)品回收量如何變化，都不會(huì)動(dòng)搖再制造中心選址的情況.同時(shí)，在自貿(mào)區(qū)內(nèi)建設(shè)再制造中心不僅會(huì)降低成本，還會(huì)提高物流績(jī)效水平，為企業(yè)提供決策支持.

自貿(mào)區(qū)； 再制造； 物流績(jī)效指數(shù)； 設(shè)施選址； 模糊變量

再制造是循環(huán)經(jīng)濟(jì)再利用的高級(jí)形式，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)前景.在新經(jīng)濟(jì)、新模式促進(jìn)下，再制造在國(guó)外的優(yōu)勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)入國(guó)內(nèi)，并且對(duì)有關(guān)再制造新技術(shù)的應(yīng)用速度大大加快，尤其是對(duì)一些貴重設(shè)備的維修和再制造技術(shù)發(fā)展、監(jiān)管方式、市場(chǎng)運(yùn)作模式等帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇.再制造業(yè)的發(fā)展不僅可以使廢舊資源中蘊(yùn)含的價(jià)值得到最大限度的開(kāi)發(fā)和利用[1]，還可以有效延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，降低資源的浪費(fèi).此外，隨著國(guó)內(nèi)各大自貿(mào)區(qū)的相繼成立，有關(guān)政策的不斷完善，有助于再制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)中國(guó)制造業(yè)的彎道超車.

在自貿(mào)區(qū)內(nèi)，企業(yè)建設(shè)再制造中心可以享受進(jìn)口設(shè)備免關(guān)稅、廢舊產(chǎn)品(進(jìn)口)入?yún)^(qū)報(bào)稅和區(qū)內(nèi)出口退稅等政策，還享有“先入?yún)^(qū)，后報(bào)關(guān)”、“一次核準(zhǔn)、多次使用、有效期內(nèi)核放”等通關(guān)便利模式[2].隨著自貿(mào)區(qū)開(kāi)展政策先行先試和試點(diǎn)工程，有效促進(jìn)貴重維修設(shè)備的引進(jìn)以及貴重產(chǎn)品入?yún)^(qū)維修和再制造.

其中，再制造醫(yī)療設(shè)備對(duì)再制造產(chǎn)品的呼吁與其他行業(yè)一樣，對(duì)于這種重資產(chǎn)產(chǎn)品再制造需要同樣貴重設(shè)備來(lái)處理，而這些設(shè)備大部分都是由國(guó)外進(jìn)口，因此，自貿(mào)區(qū)的建立與發(fā)展促進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的引進(jìn)，并吸引眾多國(guó)際先進(jìn)再制造企業(yè)落戶自貿(mào)區(qū)，如GE、卡特彼勒等，為國(guó)內(nèi)及周邊國(guó)家提供維修與再制造業(yè)務(wù).然而，這類產(chǎn)品的來(lái)源、回收量的波動(dòng)以及再制造設(shè)備投入資產(chǎn)較高，同時(shí)考慮自貿(mào)區(qū)情況下，如何解決再制造中心選址問(wèn)題，是困擾再制造企業(yè)一大難題.

再制造的本質(zhì)是修復(fù)，但它不是簡(jiǎn)單的維修，是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化.再制造物流屬于逆向物流范疇[3]，與傳統(tǒng)正向物流相比，逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址較為復(fù)雜.目前，對(duì)再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址的研究已有不少成果.Alumur等[4]研究了多產(chǎn)品回收網(wǎng)絡(luò)的多周期靜態(tài)選址問(wèn)題，指出回收中心、再制造工廠等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施應(yīng)該配套建立在同一城市，從而大大降低運(yùn)輸成本.Ahmed等[5]研究了復(fù)雜逆向物流網(wǎng)絡(luò)，并確定了物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的最佳選址.丁于思等[6]考慮市場(chǎng)對(duì)再制造產(chǎn)品需求量的不確定性及庫(kù)存對(duì)選址策略的影響，建立多周期多目標(biāo)再制造物流網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)選址模型.李波等[7]提出一種逆向物流網(wǎng)絡(luò)的多期動(dòng)態(tài)選址方法，并利用遺傳算法進(jìn)行求解.Gozde等[8]研究一個(gè)關(guān)于重型卡車柴油微粒過(guò)濾器的逆向物流網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)生產(chǎn)設(shè)施選址問(wèn)題來(lái)確定最優(yōu)再制造中心的選址.Lee等[9]指出多周期逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，在考慮不確定情形下給出兩階段隨機(jī)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)選址模型.羅宜美等[10]將再制造逆向物流設(shè)施選址與現(xiàn)有生產(chǎn)分銷網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，運(yùn)用混合整數(shù)線性規(guī)劃法建立數(shù)學(xué)模型.

然而，大部分文獻(xiàn)在分析時(shí)都是假定各個(gè)地區(qū)回收數(shù)量、回收價(jià)格已知[11]，且僅限于單一的回收決策，未考慮回收策略與再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，而企業(yè)在進(jìn)行選址決策時(shí)需要對(duì)回收產(chǎn)品的來(lái)源、規(guī)模等預(yù)估.很少有從像醫(yī)療器械這種投資成本高的大型產(chǎn)品或設(shè)備的角度去考慮，同時(shí)在結(jié)合自貿(mào)區(qū)的情況下，企業(yè)該如何選擇合適的位置建設(shè)再制造中心亟待解決.因此，本文綜合考慮自貿(mào)區(qū)的進(jìn)口關(guān)稅、海關(guān)績(jī)效、基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量等方面對(duì)再制造產(chǎn)業(yè)的影響，針對(duì)產(chǎn)品回收量與市場(chǎng)需求的不確定性，以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本、物流績(jī)效指數(shù)(Logistics Performance Index，LPI)為目標(biāo)函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，研究回收產(chǎn)品的來(lái)源、回收策略等對(duì)企業(yè)再制造中心選址的影響，所得結(jié)果為再制造企業(yè)提供決策指導(dǎo).

1模型構(gòu)建

1.1問(wèn)題描述與模型假設(shè)

本文立足上海自貿(mào)區(qū)，針對(duì)大型貴重產(chǎn)品或設(shè)備再制造中心建設(shè)是選擇區(qū)內(nèi)還是區(qū)外的情況下，研究一個(gè)由服務(wù)點(diǎn)、回收中心、再制造中心、銷售區(qū)域構(gòu)成的再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì).該網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)將廢舊產(chǎn)品以及需維修產(chǎn)品進(jìn)行回收；回收中心負(fù)責(zé)對(duì)回收產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)、分類，需要維修的直接送到再制造中心進(jìn)行修理，需要再制造的則經(jīng)過(guò)拆解、清洗后送到再制造中心；再制造中心負(fù)責(zé)對(duì)相應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)行維修與再制造，所得再制造產(chǎn)品根據(jù)銷售區(qū)域需求進(jìn)行分配.此外，本文只考慮在中國(guó)境內(nèi)的自由貿(mào)易區(qū)的區(qū)內(nèi)與區(qū)外建設(shè)再制造中心，回收產(chǎn)品來(lái)源國(guó)內(nèi)外且產(chǎn)品回收量與各銷售區(qū)對(duì)再制造產(chǎn)品需求量是模糊的.

為方便模型建立，做出以下假設(shè)：

1) 服務(wù)點(diǎn)與銷售區(qū)域重合，即各銷售區(qū)都有一個(gè)服務(wù)點(diǎn)負(fù)責(zé)該區(qū)的產(chǎn)品回收;

2) 回收中心、再制造中心只能在備選地點(diǎn)考慮選址，且不考慮在自貿(mào)區(qū)內(nèi)進(jìn)行保稅拆解;

3) 回收產(chǎn)品回收量與需求量不確定，則指定它們是模糊的;

4) 進(jìn)口環(huán)節(jié)根據(jù)地區(qū)差異對(duì)產(chǎn)品征收進(jìn)口關(guān)稅，出口環(huán)節(jié)不考慮征稅與退稅因素.

1.2符號(hào)說(shuō)明

1.2.1符號(hào)變量

C：服務(wù)點(diǎn)(銷售區(qū))集合c∈C；

R：回收中心備選地址集合r∈R；

M：再制造中心備選地址集合m∈M；

P：回收產(chǎn)品集合；

RM：進(jìn)入再制造中心的產(chǎn)品集合；

RM′：再制造所得產(chǎn)品集合.

1.2.2參數(shù)變量

αi：回收中心r所回收產(chǎn)品i∈P的可再制造率；

βi：回收中心r所回收產(chǎn)品i∈P的可維修率；

Ci：回收產(chǎn)品/再制造產(chǎn)品i∈P∪RM∪RM′的單位運(yùn)輸價(jià)格；

fr：建設(shè)回收中心r的固定成本；

fm：建設(shè)再制造中心m的固定成本；

Pi：銷售區(qū)c對(duì)再制造所得產(chǎn)品i∈RM′的市場(chǎng)銷售價(jià)格；

LPIu：地點(diǎn)u的物流績(jī)效指數(shù)，其中u∈C∪R∪M；

NR：回收中心的最大設(shè)置數(shù)量；

NM：再制造中心的最大設(shè)置數(shù)量.

1.2.3決策變量

1.3目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)公式為：

(1)

(2)

目標(biāo)函數(shù)(1)表示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本，包括設(shè)施固定成本、運(yùn)作成本、運(yùn)輸費(fèi)用、進(jìn)口關(guān)稅等；目標(biāo)函數(shù)(2)以物流績(jī)效指數(shù)最大反應(yīng)整個(gè)再制造網(wǎng)絡(luò)的物流績(jī)效指數(shù).

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

其中，約束(3)確保服務(wù)點(diǎn)送到回收中心的產(chǎn)品數(shù)量等于服務(wù)點(diǎn)回收的數(shù)量；約束(4)確保進(jìn)入再制造中心的產(chǎn)品數(shù)量等于進(jìn)入回收中心產(chǎn)品數(shù)量分別于可再制造率和可維修率乘積的和；約束(5)確保回收中心到再制造中心的數(shù)量等于再制造中心到銷售區(qū)的數(shù)量；約束(6)確保再制造中心到銷售區(qū)的再制造產(chǎn)品數(shù)量不大于該銷售區(qū)對(duì)再制造產(chǎn)品的需求量；約束(7)和(8)表示運(yùn)往回收中心和再制造中心的產(chǎn)品數(shù)量不得超過(guò)其處理能力；約束(9)和(10)表示回收中心和再制造中心的設(shè)置數(shù)量限制；約束(11)保證決策變量的二元性.

2模型求解

2.1約束轉(zhuǎn)化

圖1 梯形模糊參數(shù)的隸屬函數(shù)Fig.1 Membership function of a trapezoidal fuzzy number

(12)

(13)

2.2模型求解

Pareto最優(yōu)解是目前求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的主流方法，但是不能很好地反應(yīng)單個(gè)目標(biāo)最優(yōu)解與多目標(biāo)滿意解之間的關(guān)系[14].因此，本文采用模糊優(yōu)化求解方法將雙目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題，該方法在綜合考慮各目標(biāo)條件下，尋求一個(gè)合適的優(yōu)化方案，使各個(gè)目標(biāo)盡可能保持最優(yōu).

首先，分別計(jì)算網(wǎng)絡(luò)成本與物流績(jī)效的模糊隸屬度.其模糊隸屬度計(jì)算方法如下：

(14)

(15)

3算例

3.1算例描述

本文構(gòu)建一個(gè)再制造物流網(wǎng)絡(luò)，包括5個(gè)服務(wù)點(diǎn)、4個(gè)備選回收中心、4個(gè)備選再制造中心和5個(gè)銷售區(qū)域，并考慮3個(gè)運(yùn)作周期，其中M1、M2為中國(guó)(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)內(nèi)再制造中心，M3、M4為中國(guó)境內(nèi)一般再制造中心，C2和R2分別為中國(guó)境內(nèi)服務(wù)點(diǎn)(銷售區(qū))和回收中心，且再制造中心最大設(shè)置數(shù)量為3.相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表6.

表1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施間的運(yùn)輸距離

表2 產(chǎn)品回收量與銷售區(qū)需求量

表3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施固定成本、處理能力及對(duì)回收產(chǎn)品處理價(jià)格

表4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施間進(jìn)出口關(guān)系

注：1表示沒(méi)有產(chǎn)生進(jìn)出口關(guān)系；2表示只產(chǎn)生進(jìn)口關(guān)系；3表示只產(chǎn)生出口關(guān)系；4表示既產(chǎn)生出口關(guān)系也產(chǎn)生進(jìn)口關(guān)系

表5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施所在地的物流績(jī)效指數(shù)

表6 產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格、運(yùn)輸價(jià)格及關(guān)稅稅率

3.2算例分析

表7 再制造物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址方案

由表7可知，無(wú)論是否考慮物流績(jī)效指數(shù)(LPI)，M1、M2(中國(guó)(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū))和M3(中國(guó)境內(nèi)再制造中心)都會(huì)被選中.通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)施間的運(yùn)量可以發(fā)現(xiàn)：①只考慮目標(biāo)函數(shù)1的時(shí)候，M1、M2作為自貿(mào)區(qū)內(nèi)再制造中心，享有稅收優(yōu)勢(shì)，促使大部分回收的產(chǎn)品都進(jìn)入自貿(mào)區(qū)內(nèi)進(jìn)行維修與再制造，特別是來(lái)源國(guó)外的產(chǎn)品；②只考慮目標(biāo)函數(shù)2的時(shí)候，M1和M3各方面能力要優(yōu)于其他備選地址，并且M1在海關(guān)、關(guān)稅、檢驗(yàn)等方面一系列的便利措施有效加快了貨物的通關(guān)速度，提高了物流效率.因此，綜合考慮雙目標(biāo)的時(shí)候，無(wú)論產(chǎn)品來(lái)源國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，回收后的產(chǎn)品更傾向于運(yùn)到自貿(mào)區(qū)內(nèi)的再制造中心維修與再制造.

為了進(jìn)一步研究回收產(chǎn)品來(lái)源比例變動(dòng)對(duì)模型求解的影響，將來(lái)自中國(guó)境內(nèi)回收產(chǎn)品的比例范圍在15%～50%內(nèi)，由圖2可以發(fā)現(xiàn)，隨著回收量中中國(guó)國(guó)內(nèi)占比逐漸增大，成本在20%～25%左右最大，隨后呈平穩(wěn)減小趨勢(shì)；LPI在20%～30%之間波動(dòng)較大.通過(guò)對(duì)回收比例變化研究發(fā)現(xiàn)，只有在20%～25%范圍內(nèi)，中國(guó)境內(nèi)再制造中心會(huì)全部選中，且無(wú)論中國(guó)國(guó)內(nèi)回收量占比如何變化，中國(guó)(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)內(nèi)再制造中心都會(huì)被選中，由此可見(jiàn)，企業(yè)會(huì)優(yōu)先選擇在自貿(mào)區(qū)內(nèi)建立再制造中心，享受通關(guān)、關(guān)稅等便利措施.

圖2 回收量(中國(guó))的靈敏度分析Fig.2 Sensitivity analysis of recovery (China)

圖3 不同樂(lè)觀值的設(shè)施選址方案Fig.3 Infrastructure location about different optimistic values

4結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)各大自貿(mào)區(qū)紛紛落成，本文針對(duì)大型貴重產(chǎn)品/設(shè)備需求量和回收量的不確定性，綜合考慮自貿(mào)區(qū)在進(jìn)口關(guān)稅、物流績(jī)效等方面對(duì)再制造中心選址影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)模糊參數(shù)的引入來(lái)反映產(chǎn)品回收比例，以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本和物流績(jī)效指數(shù)(LPI)為目標(biāo)建立基于多周期的雙目標(biāo)規(guī)劃模型.通過(guò)模型求解分析可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是否考慮LPI，位于自貿(mào)區(qū)內(nèi)的再制造中心都會(huì)被選擇；通過(guò)對(duì)回收量中國(guó)境內(nèi)回收與國(guó)外回收比例變化分析發(fā)現(xiàn)，只有在回收量為20%～25%范圍內(nèi)，中國(guó)境內(nèi)再制造中心都被選擇；另外，隨著時(shí)間的推移，當(dāng)企業(yè)決策者對(duì)于模糊參數(shù)的樂(lè)觀值發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)決策結(jié)果有較大的影響.所得結(jié)果為企業(yè)建設(shè)再制造中心提供決策參考.

站在企業(yè)的角度，同時(shí)考慮自貿(mào)區(qū)的再制造中心選址問(wèn)題是目前再制造行業(yè)亟待解決的問(wèn)題，本文雖然取得了一定成果，但亦具有較大的研究擴(kuò)展空間.首先，本文在樂(lè)觀值的選擇上并沒(méi)有以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際調(diào)查為準(zhǔn)則來(lái)確定；其次，沒(méi)有考慮各地需求量比例變化對(duì)再制造網(wǎng)絡(luò)設(shè)施選址的影響；因此，在未來(lái)的研究中，可以從以上幾方面進(jìn)行深入的研究.

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Remanufacturing logistics network facility location model considering FTZ

WANG Chunyang， YANG Bin， ZHU Xiaolin

(Logistics Research Center， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306)

In view of the uncertainty of product demand and recovery in the different period of large valuable products/equipment, the relevant factors such as import tariff, customs performance are considered based on China (Shanghai) Pilot Free Trade Zone (CSPFTZ) . An optimized model was built with to the minimize operating cost and the highest Logistics Performance Index (LPI) as objective functions study the location of remanufacturing center regarding the remanufacturing logistics network facilities in FTZ policy and the fuzzy product quantity. The conclusions showed that, with the passage of time and the optimistic coefficient changes of the decision makers, the enterprise would still set up remanufacturing center in FTZ, and no matter how China’s domestic product recycling changes, the location will not change. Meanwhile, the construction remanufacturing center in FTA will not only reduce costs, but also improve logistics performance level, which providing decision support for enterprises.

free trade zone (FTZ); remanufacture; logistics performance index; facility location; fuzzy variables

2016-04-03.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71171129)；交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目(2015328810160)；上海市科委科研計(jì)劃項(xiàng)目(14DZ2280200, 14511107402)；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20133121110005)；上海市科委科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(14170501500)；上海市科委自然科學(xué)基金項(xiàng)目(15ZR1420200);教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目(15YJC630145;15YJC630059).

1000-1190(2016)06-0836-07

F252

A

*E-mail: 375057001@qq.com.