考虑碳排放、回收过程和运输频率的绿色物流选址-分配与运输建模

《Cleaner Logistics and Supply Chain》:Location-allocation with green logistics and transport modeling: consideration of carbon emissions, recycling processes, and shipping frequency

【字体: 时间:2026年03月21日 来源:Cleaner Logistics and Supply Chain 6.8

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  该研究针对传统物流网络在环境可持续性方面的不足,提出了一种新的逆向物流网络(RLN)多目标优化模型。该模型整合了碳排放、能源回收和运输频率等关键因素,旨在通过多目标混合整数规划(MOMIP)和加权和法(WSM)来协同最小化系统运营成本和环境影响。研究表明,该综合方法在实现成本优化、减少碳足迹和提高回收效率方面取得了平衡,为企业在资源高效利用、提升客户服务和增强企业绿色形象方面提供了理论支持和实践指导。

  
在当前资源日益紧张和环境恶化的大背景下,供应链管理(Supply Chain Management, SCM)正经历一场向循环经济(Circular Economy, CE)的深刻变革。回收、再利用和资源化不仅能带来显著的经济效益,如降低成本和提高利润,更能有效缓解空气、水和土壤污染,减少温室气体排放,保护自然资源。然而,传统的物流网络设计往往侧重于经济效益,对环境影响考虑不足。特别是在逆向物流(Reverse Logistics, RL)领域,如何系统地整合碳足迹、复杂的回收流程以及运输安排,形成一个既经济又环保的绿色物流(Green Logistics)网络,仍是一个充满挑战的研究空白。交通运输业是全球温室气体排放的重要贡献者,这进一步凸显了物流行业绿色转型的紧迫性。为了应对这些挑战,并为企业在优化物流运作的同时实现减碳和推进回收计划提供决策支持,一项聚焦于将绿色物流理念融入选址-分配模型的研究应运而生。
该论文发表在《Cleaner Logistics and Supply Chain》期刊上。研究人员为了探究上述问题,开发了一个新颖的数学模型。这个模型本质上是一个多目标混合整数规划(Multi-Objective Mixed-Integer Programming, MOMIP)模型。其核心创新在于同时考虑了废物的多样性(分为修复/再利用、回收/翻新、能源回收和处置四类)、能源回收、运输频率以及相关的碳排放,并将这些要素统一在一个框架内进行优化。研究采用了加权和法(Weighted Sum Method, WSM)来求解这个多目标模型,以在系统总成本(目标函数Z1)和总碳排放量(目标函数Z2)之间寻求最佳平衡。
为开展研究,作者主要运用了以下关键技术方法:首先,构建了一个包含客户、集货中心、修复/再利用中心、回收/翻新中心、能源回收中心、处置中心以及一级和二级市场的多层逆向物流网络结构,并基于此建立了混合整数线性规划(Mixed-Integer Linear Programming, MILP)模型。其次,模型将复杂的物流操作(如运输、处理)和设施开设的固定与可变成本,以及各环节的碳排放量化并纳入目标函数。最后,利用数学优化技术对模型进行求解和灵敏度分析,以验证模型的有效性和鲁棒性。
研究结果
  • 模型构建与网络设计:研究提出了一个详细的逆向物流网络(RLN)流程,从消费者退货开始,经过集货中心分拣,再流向修复、回收、能源回收或处置等不同处理中心,最终产品重新进入市场。这个网络设计明确了物流层级和产品流向,为模型优化提供了结构基础。
  • 多目标优化求解:通过求解数学模型发现,调整两个目标函数(总成本Z1和总碳排放Z2)的权重会产生此消彼长的趋势,即降低成本可能导致排放增加,反之亦然,这证实了模型中经济与环境目标之间确实存在权衡(trade-off)。这为企业决策者根据自身偏好(更看重成本还是环保)选择方案提供了依据。
  • 关键因素的综合考量:模型首次在一个框架内集成了废物分类处理、能源回收潜力、运输频率决策和碳排放计算。例如,通过分析运输频率,帮助企业决策是更频繁地运输(减少库存但增加运输排放)还是减少运输批次(增加库存但降低运输排放),从而在物流调度层面优化碳足迹。
研究结论与意义
本研究成功地开发了一个全面、集成的绿色逆向物流(Green Reverse Logistics, GRL)网络设计模型。该模型不仅填补了现有研究在同时优化废物多样性、能源回收、运输频率和碳排放方面的空白,还具有重要的理论与实践意义。
在理论层面,它推动了可持续供应链管理(Sustainable Supply Chain Management, SSCM)领域的知识发展,提供了一种同时处理多维度可持续性目标的建模方法。在实践层面,该模型能够直接协助企业做出更科学的决策,例如:在满足服务要求的前提下,选择碳排放更低的设施选址和运输路线;将回收设施能力纳入网络规划,促进循环经济;通过优化运输频率来降低总成本和环境冲击。最终,采纳此类模型有助于企业更高效地利用资源、改善客户服务,并通过履行经济和环境责任来提升其公众形象。随着对环保实践的需求持续增长,这种融合了绿色物流原则的选址-分配模型,对于物流与运输行业的未来至关重要。
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