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城市垃圾物流网络设计研究综述

发布日期:2025-12-13
信息摘要:
城市垃圾回收物流属于典型的逆向物流。由于回收量的不确定性,国内外针对该网络的研究···

    城市垃圾回收物流属于典型的逆向物流。由于回收量的不确定性,国内外针对该网络的研究设计,常用方案有两种:一种是采用模糊方法,将不确定性转为确定性关系研究;另一种是选择城市垃圾中的某一类高价值可回收物,设计其相应的回收物流网络。

                                                                                                  

                                                                                           再生资源回收,废品回收,不锈钢回收,塑料回收,废金属回收,

 (1>国外研究现状

    Toktay}l等基于废弃产品回收量可预测的假设,采用贝叶斯分布对逆向物流网络中废弃产品的回收与需要间的相关关系进行了研究。Ji Su Kim等在构建垃圾回收逆向物流动态网络的过程中,将波动的垃圾需求转化为周期性的分配问题,并在此基础上构建了一个混合整数规划模型,后使用两种启发式算法对模型进行了求解,得到了总成本最小条件下的最优网络设计方案。Hashemi Seyed Emadedin通过应用模糊数学规划,设计了一个城市垃圾回收逆向物流网络的多目标优化模型,并采用蜂群算法(BCO)完成了模型的相应求解工作。

    MasudZarei}ls]等研究了基于合作条件下,报废汽车回收企业与制造商的逆向物流联合回收模式,并验证了该模式的优越性。Tuzkaya}l}]通过分析逆向物流网络的构造和特性,建立起了土耳其废旧家电回收的逆向物流网络模型。Sushmita A.Naryana}l}]等研究了药品的退货物流,并基于系统思维的建模方法对逆向物流网络进行了设计。PazokiM}lB}等通过对逆向物流回收模式进行比较研究,发现企业自营回收模式在废旧物资的回收效率方面表现最好,最有益于环境质量的改善。Leclerc等从生产商的角度出发,以电子废弃产品为研究对象,对逆向物流网络的主要参与者进行了利益分析,并提出了进一步的研究方向。Kumar Singh Shubham等针对电子废物的特性,在考虑尽可能降低处置不当的条件下,构建了多电子产品的逆向物流网络,并通过算例验证了模型的有效性,证明其对减少电子废物产生方面具有积极作用。

      (2)国内研究现状

    万中[jai]等采用三角模糊数构建了日回收量不确定的垃圾回收处理网络优化模型,并使用LINGO软件对网络模型进行了求解。Shan Lu等以具有自回收流程的企业为研究对象,通过分段隶属的交互式模糊优化方法完成了对正向物流与逆向物流相结合的混合装配一回收网络的优化设计工作,为企业开拓自回收业务场景提供了决策建议。WenzhuLiao等通过模糊优化模型来确定废旧电动汽车电池回收设施的数量和位置,并在此基础上完成了对多参与者逆向回收物流网络的设计与优化工作。Tang Hongyu等针对快递配送问题,以最小化逆向物流的总成本和延迟时间为目标,设计了一个考虑缺货和仓库容量的逆向物流网络,并使用模糊数学方法处理逆向物流网络中的不确定性。

    Li Danning等在电子商务背景下,考虑了一个基于第三方物流企业的手机逆向物流回收网络,并对网络布局进行了优化。朱凌云等应用生产商责任延伸制度,以上汽集团为研究对象,建立了基于自营的电动汽车报废动力电池复合型逆向物流回收网络。Pan Xiyu以建筑拆除废弃物为研究对象,从第三方承包商和回收企业的综合角度出发,构建了相应的逆向物流网络,并使用分支定界方法完成了模型的求解,给出了管理建议。

    通过对国内外相关研究的梳理,发现城市垃圾回收物流网络的研究对象多为其中的高价值回收物,例如废旧包装、废旧家电等,较少关注其中的低价值可回收物,且在进行物流网络设计时必须采用适当方法将回收量不确定的研究对象转化为确定性的研究。

   选址一路径问题研究综述

    物流网络优化涵盖多个方面,其中包括选址优化、路径优化以及它们的组合优化。址优化指在给定的区域内确定合适的位置,以最大程度地满足特定的需求或目标;路径优化指找到多个地点之间最有效的路径,以最小化移动的成本、时间或其他资源;其优化指综合考虑选址和路径优化过程,从而实现更好的网络优化效果。本文主要对国内外选址一路径组合优化问题的相关研究进行了梳理。

      (1)国外研究现状

    Joni Mulyasari}28}等研究了配电网中设施的选址一路径问题,构建了考虑距离和路径的整数优化模型,并使用一种可行的邻域搜索方法来求解模型结果。Bottani等建立了一个总成本最小的逆向物流网络模型,用于进行网络设施节点选择和运输路径优化问题的研究,并使用生命周期评估方法研究了该网络的环境效益。Mohadese Basirati等研究了多对多的枢纽选址一路径问题,并建立了相应的多目标优化模型以及采用多目标帝国主义竞争算法完成了相关求解。Chalermchat Theeraviriya等以燃料成本最小化为目标函数,构建了农业部门的选址一路径模型,并使用变邻域策略求解该问题。Leite等以政府最小化基础设施成本和运输公司最小化路由成本为目标,研究了电动汽车车站选址与车辆路径的组合优化问题,并采用一种变邻域下降结合局部搜索的蚁群算法完成了对问题模型的求解。David Ghahremani Nahr提出了一类新的考虑可靠性的模糊层次选址一路径优化模型,以最小化成本为目标来确定生产中心和仓库的最佳位置以及车辆的最佳路径。Amini Alireza提出了“最后一公里”配送电商环境下的两级选址一路径问题数学优化模型,并通过情景缩减方法降低模型复杂度,为电商企业提供决策建议。

      C2)国内研究现状

    史志学等基于车辆路径可靠性,以逆向物流网络总成本最小为目标,研究了垃圾回收的选址和路径规划问题。储胜基于垃圾强制分类的前提,构建了城市生活垃圾的选址一路径规划模型,并通过粒子群一蚁群两阶段算法求得了模型的最优解。Han Bing针对多式联运节点的选址一路径问题,设计了一个基于加权求和技术和遗传算法的两阶段求解方法,用以满足多式联运参与者不同的市场需求偏好。张家祥以城市生活垃圾回收清运总成本最小化为目标,构建了中转设施的选址一路径组合模型,并选用分支定价算法进行数值仿真,给出了不同参数管理情境下的决策依据。Du Jianhui等在考虑碳排放的情况下,建立了快递配送多车场两级联合配送选址一路径问题的多目标优化模型,并使用1}iID一2E -JDLRP的混合启发式算法进行了算例实验和模型求解,为解决网购情况下,建立了电动汽车换电站选址一路径问题的多目标优化模型,并设计了一个两阶段算法一一两阶段改进蚁群一遗传算法,进行问题的求解。

    通过对国内外文献进行分析和总结,发现选址一路径组合优化问题在模型构建时主要分为单目标和多目标两大类,前者多以最小化物流网络总成本为求解目标,后者则会兼顾考虑社会负效应、客户满意度等其他影响要素。而且,模型在求解时多采用启发式算法,部分研究为降低问题求解的复杂度会将选址一路径组合问题拆分为选址和路径的两阶段问题,并针对每一阶段问题的研究特性,设计相应的智能优化算法进行求解工作。

  政企动态博弈研究综述

    管理网络与政企博弈之间存在密切的联系,政府在管理网络中扮演着重要角色,其政策、法规、监管和资源分配等方面都会对企业的决策产生直接影响,企业需要根据政府的要求进行合规性管理,并在政策制定过程中积极参与,以实现政企共赢的局面。围绕可回收物,国内外该领域的相关文献有:

    Hao Zhiyun 等基于循环经济背景,从博弈论角度切入,建立了政企主从博弈模型,并通过SWARM计算机模拟,研究了政府策略对企业施行绿色管理的影响,给出了相关发展建议。Da Silva Rocha等通过构建政企博弈模型,研究政府监督机制对企业环境的影响,该项研究可以为拟进行自营回收的企业提供一定的管理启示。Liu Zheng等以废旧家用医疗器械为研究对象,就其回收问题构建了政府与家用医疗器械企业之间的演化博弈模型,用以研究政府的动态惩罚和动态补贴措施对企业回收策略的影响。Yang Jiahui噜以快递包装废弃物为研究对象,基于差分博弈理论,探讨了市场驱动回收模式、政府驱动回收模式和合作驱动回收模式三类情境下的政企最优决策策略,并证实了政府补贴有利于提高企业的最优努力水平。Zhu Botao等以城市中的建筑垃圾为研究对象,结合武汉市地区实例,构建了当地政府与回收企业之间的博弈模型,并通过模型求解和数值仿真得出政府应强化奖惩措施来提高企业对建筑垃圾回收利用效率的结论。Liu Kai等基于“生产者责任延伸”理论,研究了不同政府补贴策略计划下,企

业新产品与再制造产品两类产品的生产与回收策略,并通过对比分析给出了相关管理建议。Wang Juntao等以电子垃圾为研究对象,构建了回收价格敏感与回收价格不敏感两类情境下的政企主从博弈模型,旨在分析补贴政策对回收渠道选择的影响。

    通过对国内外文献进行梳理,发现在针对可回收物的管理网络搭建过程中,政企动态博弈多围绕奖惩机制、补贴政策等进行,这可能与再生资源行业的成本敏感特性有较强联系,说明在构建该类研究对象的管理网络时可以向补贴政策下的价格决策适当倾斜。

   “两网融合”现状研究综述

      “两网融合”是我国提出的先进城市治理理念之一。“两网融合”主要指从源头投放、收运系统、处置末端三个环节实现对垃圾分类回收与再生资源回收两套回收系统的统筹优化设计,使得不同类别的垃圾实现良性循环,提高其中可回收物即再生资源的利用效率。目前针对该领域的研究主要分为定性研究与定量研究两大类。

    定性研究主要围绕实现路径、参与主体、框架设计、管理建议等。例如,冯愚斌以废塑料的回收处理为例,分析了“两网融合”的关键点与突破,指出“技术+装备”是实现“两网融合”的可行手段之一。鲁圣鹏等基于国内垃圾治理实践,设计了城市生活垃圾治理的“两网融合”系统框架。吴振华强调要通过明确市、区、县三级管理结构来落实“两网融合”的责任主体。吴苏贵强调上海“两网融合”模式应借鉴浙江经验,坚持“一个区域只有一个责任主体”的原则,并建立起相应的管理体系。薛立强等分析了低值可回收物管理的现实困境,并给出了“两网融合”导向下的改进建议。

    定量研究主要围绕影响因素权重分析、实现路径算法设计、管理博弈模型构建等。例如,蒋省三在研究中,将低价值垃圾的保障制度列为影响“两网融合”回收制度构建的重要因素。刘庆华等以山东省为例,使用层次分析法探索了影响“两网融合”模式有效推进的影响因子。赵天瑞综述了“两网融合”背景下国内外生活垃圾运输回收模型构建的发展历程与研究现状,并给出了常见的求解算法。王娟等以政府和企业作为研究对象,构建了“两网融合”背景下二者之间的合作演化博弈模型,并进行了参数敏感性分析,为政企决策提供了参考建议。

    通过对国内“两网融合”相关研究进行分析和总结,发现目前我国“两网融合”的相关研究数量较少,且多集于制度建设、框架设计、体系构建、管理建议等概念性的定J陛研究,对于实体物流网络构建等的定量研究较少。

   国内外研究现状小结

    相较于国外己经成规模化、体系化、产业化的城市垃圾回收网络,我国的垃圾治理才刚刚起步,基于“垃圾分类+两网融合”的发展模式还处于起步阶段,适合我国国情的发展道路仍需继续探索。此外,由于垃圾回收物流网络中逆向物流的不确定性,导致国内外相关研究在进行网络设计时多围绕某一类别的高价值可回收物展开,而忽略了从系统性角度以城市垃圾中的可回收物整体为研究对象,兼顾考虑环卫体系和环保体系“两网”,并行“融合”构建回收物流网络的可能性。而且,在进行物流网络优化时,应优先选取选址一路径问题的组合优化形式,以期实现更好的网络优化效果,并且可以使用两阶段的模型构建与算法设计策略来降低问题的求解难度。“两网融合”是一项系统的民生工程,不仅要考虑有形的实体物流网络布局,还要实现无形的管理网络构建,二者缺一不可。考虑到再生资源行业的成本价格敏感特性,可以从价格决策角度,通过政企主从博弈构建起相应的管理网络。

    基于此,本研究采用再生资源PPP项目模式,以城市垃圾中的可回收物为研究对象,从有形的设施管理和无形的制度管理两个角度完成了对回收网络的统筹优化工作。在物流网络搭建阶段,运用全生命周期理论,构造了城市可回收物的多级轴辐式物流网络模型,并设计了相应的启发式算法进行模型求解和算例实验;在管理网络搭建阶段,运用动态博弈理论,构造了政府与企业间的两阶段斯坦伯格博弈模型,并采用了传统的数学方法进行模型求解和数值仿真。最后,结合地区实际案例验证了本文设计方案的可行性,并给出了相关的管理建议。


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