多品种医药逆向物流网络优化设计_混合整数非线
来源：UC论文网2015-10-30 23:45
摘要：
论文摘要：本文研究了建立集中式逆向物流中心的多品种医药逆向物流网络优化设计问题。针对如何确定逆向物流中
摘要：本文研究了建立集中式逆向物流中心的多品种医药逆向物流网络优化设计问题。针对如何确定逆向物流中心的地址，以及废旧，废弃医药物品的回收量，建立了一个以总成本最小为目标函数的混合整数非线性规划模型。并针对该模型的特点，设计了相应的求解算法。
论文关键词：多品种医药,逆向物流,混合整数非线性规划,网络优化
1引言
随着各种环境问题的日益凸显，人们的环保，节约意识逐渐增强，同时，各国也纷纷制定了相关的法律，法规。于是逆向物流的经济价值也逐步显现。我国政府将建设节约型，环保型社会纳入国家发展计划。针对药品的特殊性，有关医药管理条例明确要求药品经营企业对于所经营的药品实施逆向物流管理，以实现药品废弃物处理产业化，从而达到药品废弃物资源化，降低环境污染和保护生态环境的目标。
近年来，逆向物流的研究引起人们的广泛关注，国内外学者对逆向物流网络优化设计的问题进行了不同层次，不同领域的研究。Jayaraman提出了一个混合整数规划模型来确定电子产品的模型，并用于分析复印机再制造；Hu研究了危险废弃物的逆向物流系统，提出了一个多阶段，多类型的物品的时间线性分析模型，实现逆向物流运营成本最小化；Blanc研究了液化油气箱除气的逆向网络结构设计问题，运用了整数规划模型决定除气设施的最优数量和地理分布；马祖军研究了产品回收逆向物流网络优化设计模型；曾敏刚分析了电子产品回收的基本原理,建立了废旧电脑逆向物流的优化模型;但目前对医药逆向物流的研究甚少，国内还处于研究的不成熟阶段。黄国平分析了医药零售连锁企业的逆向物流及其特点；程潇等人提出了节约型逆向物流，并讨论了药品逆向物流中存在的问题和解决方法。但这些都是通过理论分析对医药逆向物流进行了研究，没有建立相关的网络优化设计模型，没能对医药逆向物流的成本进行量化，文献[10]从医药逆向物流的特殊性入手，考虑了单药品的医药逆向物流网络问题，建立了相对应的以总成本最小为目标函数的优化模型，并设计了相应的求解算法，最后通过算例验证了它的可行性。而现实生活中医药物品逆向物流中往往不只存在一种废弃医药物品，故本文在文献[10]的基础上考虑多品种的医药逆向物流网络问题，对其成本建立了相关的优化模型，并给出了相应的求解算法。
2医药逆向物流的原理
传统的医药逆向物流从末端（消费者）到源头（供应商）涉及复杂的回收物流活动，要保证逆向物流药品的有效利用，消费者、批发商、零售商和生产商要分别进行回收、分类、检验，再利用。这些运作内容重复、成本高、人力消耗大，有时还会出现运输重复，环境污染等问题。文献[8]在传统医药逆向物流的基础上提出了有集中式逆向物流中心的逆向物流
系统，如图1所示，即建立专门的逆向物流中心，对收集来的“问题”医药物品进行集中的分拣归类等处理，对可利用部分进行再利用，不可利用部分进行最后处置。从而可以适当避
免由传统逆向物流带来的一系列问题。现实生活中医药物品逆向物流中往往不只存在一种废弃医药物品，由于医药物品的种类繁多，从而导致废弃医药物品的种类也很多，一个医药废弃物品产生点有可能存在多品种、多样式、多形态的废弃医药物品（比如液态的，固态的药品，药品包装箱等等），从而单品种的医药逆向物流模型和算法就不再适用，所以有必要把单品种医药逆向物流的模型和算法推广到多品种，从而要建立有关多品种的医药逆向物流网络模型和相应的算法，使之更贴近现实，更能为实际服务。
图1有集中式逆向物流中心的医药逆向物流系统
3医药逆向物流优化模型的建立
3.1问题的描述
本文在文献[8]和文献[10]的基础上，考虑在一个区域内建立一个集中式逆向物流中心的多品种医药逆向物流网络，将图1简化,得到图2如下所示，过程①为对各产生点药品的收集，在这个过程中考虑各种药品运往逆向物流中心的运输费用，过程②为在逆向物流中心对废弃药品的分拣，归类处理，这里考虑对废弃药品的分类处理成本。过程③为对可利用部分的再利用和对不可利用部分的最终处理，考虑再利用的运输费用和最终处理的运输费用，处理成本。集中式逆向物流网络优化设计就是要确定集中式逆向物流中心的位置，以及各废弃医药物品产生点的回收量,从而使总成本最少。
图2有集中式逆向物流中心的医药逆向物流网络模型
3.2模型假设
①考虑的是多品种医药逆向物流网络模型；
②运输费用与运输量，运输距离成简单的线性关系；
③考虑的是网络离散选址，各个备选地址已知；
④考虑的是一个多阶段的离散时间问题，各点废弃药品的产生数量在一段时间内是确定的；
⑤从不同点收集来的药品可再利用率是不相同的；
⑥建立一个逆向物流中心，并有足够大的处理能力。
3.3网络模型
多品种医药逆向物流网络模型的建立与文献[10]中单品种医药逆向物流的问题背景和模型假设都是相似的，这里不在赘述，定义E={1，2，…P}，考虑有P种废弃医药物品。
多品种医药逆向物流相关模型假设在单品种的基础上还应包括以下几点：
①由于各种废弃医药物品在逆向物流中心的处理复杂度不一定相同，所以假设各种废弃医药物品的单位处理成本是不同的；
②运输费用与所运输废弃医药物品的种类无关，只与运输量和运输距离相关。
论文关键词：多品种医药,逆向物流,混合整数非线性规划,网络优化
1引言
随着各种环境问题的日益凸显，人们的环保，节约意识逐渐增强，同时，各国也纷纷制定了相关的法律，法规。于是逆向物流的经济价值也逐步显现。我国政府将建设节约型，环保型社会纳入国家发展计划。针对药品的特殊性，有关医药管理条例明确要求药品经营企业对于所经营的药品实施逆向物流管理，以实现药品废弃物处理产业化，从而达到药品废弃物资源化，降低环境污染和保护生态环境的目标。
近年来，逆向物流的研究引起人们的广泛关注，国内外学者对逆向物流网络优化设计的问题进行了不同层次，不同领域的研究。Jayaraman提出了一个混合整数规划模型来确定电子产品的模型，并用于分析复印机再制造；Hu研究了危险废弃物的逆向物流系统，提出了一个多阶段，多类型的物品的时间线性分析模型，实现逆向物流运营成本最小化；Blanc研究了液化油气箱除气的逆向网络结构设计问题，运用了整数规划模型决定除气设施的最优数量和地理分布；马祖军研究了产品回收逆向物流网络优化设计模型；曾敏刚分析了电子产品回收的基本原理,建立了废旧电脑逆向物流的优化模型;但目前对医药逆向物流的研究甚少，国内还处于研究的不成熟阶段。黄国平分析了医药零售连锁企业的逆向物流及其特点；程潇等人提出了节约型逆向物流，并讨论了药品逆向物流中存在的问题和解决方法。但这些都是通过理论分析对医药逆向物流进行了研究，没有建立相关的网络优化设计模型，没能对医药逆向物流的成本进行量化，文献[10]从医药逆向物流的特殊性入手，考虑了单药品的医药逆向物流网络问题，建立了相对应的以总成本最小为目标函数的优化模型，并设计了相应的求解算法，最后通过算例验证了它的可行性。而现实生活中医药物品逆向物流中往往不只存在一种废弃医药物品，故本文在文献[10]的基础上考虑多品种的医药逆向物流网络问题，对其成本建立了相关的优化模型，并给出了相应的求解算法。
2医药逆向物流的原理
传统的医药逆向物流从末端（消费者）到源头（供应商）涉及复杂的回收物流活动，要保证逆向物流药品的有效利用，消费者、批发商、零售商和生产商要分别进行回收、分类、检验，再利用。这些运作内容重复、成本高、人力消耗大，有时还会出现运输重复，环境污染等问题。文献[8]在传统医药逆向物流的基础上提出了有集中式逆向物流中心的逆向物流
系统，如图1所示，即建立专门的逆向物流中心，对收集来的“问题”医药物品进行集中的分拣归类等处理，对可利用部分进行再利用，不可利用部分进行最后处置。从而可以适当避
免由传统逆向物流带来的一系列问题。现实生活中医药物品逆向物流中往往不只存在一种废弃医药物品，由于医药物品的种类繁多，从而导致废弃医药物品的种类也很多，一个医药废弃物品产生点有可能存在多品种、多样式、多形态的废弃医药物品（比如液态的，固态的药品，药品包装箱等等），从而单品种的医药逆向物流模型和算法就不再适用，所以有必要把单品种医药逆向物流的模型和算法推广到多品种，从而要建立有关多品种的医药逆向物流网络模型和相应的算法，使之更贴近现实，更能为实际服务。
图1有集中式逆向物流中心的医药逆向物流系统
3医药逆向物流优化模型的建立
3.1问题的描述
本文在文献[8]和文献[10]的基础上，考虑在一个区域内建立一个集中式逆向物流中心的多品种医药逆向物流网络，将图1简化,得到图2如下所示，过程①为对各产生点药品的收集，在这个过程中考虑各种药品运往逆向物流中心的运输费用，过程②为在逆向物流中心对废弃药品的分拣，归类处理，这里考虑对废弃药品的分类处理成本。过程③为对可利用部分的再利用和对不可利用部分的最终处理，考虑再利用的运输费用和最终处理的运输费用，处理成本。集中式逆向物流网络优化设计就是要确定集中式逆向物流中心的位置，以及各废弃医药物品产生点的回收量,从而使总成本最少。
图2有集中式逆向物流中心的医药逆向物流网络模型
3.2模型假设
①考虑的是多品种医药逆向物流网络模型；
②运输费用与运输量，运输距离成简单的线性关系；
③考虑的是网络离散选址，各个备选地址已知；
④考虑的是一个多阶段的离散时间问题，各点废弃药品的产生数量在一段时间内是确定的；
⑤从不同点收集来的药品可再利用率是不相同的；
⑥建立一个逆向物流中心，并有足够大的处理能力。
3.3网络模型
多品种医药逆向物流网络模型的建立与文献[10]中单品种医药逆向物流的问题背景和模型假设都是相似的，这里不在赘述，定义E={1，2，…P}，考虑有P种废弃医药物品。
多品种医药逆向物流相关模型假设在单品种的基础上还应包括以下几点：
①由于各种废弃医药物品在逆向物流中心的处理复杂度不一定相同，所以假设各种废弃医药物品的单位处理成本是不同的；
②运输费用与所运输废弃医药物品的种类无关，只与运输量和运输距离相关。
