面向鋼鐵工業(yè)的逆向物流系統(tǒng)的重用策略及其優(yōu)化方法研究.pdf

1、鋼鐵工業(yè)是典型的高能耗、高排放的過程工業(yè)。在鋼鐵工業(yè)規(guī)模不斷擴大，鋼產量持續(xù)高速增長的今天，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展受到鐵礦資源、能源和水資源等生產要素的嚴重制約，資源的回收利用正日益受到人們的關注和重視。如何有效地利用鋼鐵冶金生產流程中產生的不同類型、不同形式的廢鋼鐵、廢渣和可重用的殘次品等，對于降低生產成本、提高資源利用率、節(jié)約能源、保護環(huán)境具有十分重要的意義。逆向物流是對原材料、加工庫存品、產成品，從消費地到起始地的相關信息的高效率、低成本

2、的流動而進行有效地規(guī)劃、實施和控制的過程。本文結合逆向物流的概念，在總結與分析我國鋼鐵行業(yè)近幾十年來發(fā)展的現(xiàn)狀，以及對幾個國內大型鋼鐵集團的實地調查與實證研究的基礎上，開展了面向鋼鐵工業(yè)的逆向物流系統(tǒng)的重用策略及其優(yōu)化方法的研究工作。該研究是985工程流程工業(yè)綜合自動化科技創(chuàng)新平臺研究項目、遼寧省科技廳計劃項目和國家杰出青年科學基金項目(70625001)的重要組成部分。主要研究內容包括：
　　 ⑴概述了逆向物流的基礎理論，包括

3、逆向物流的概念和驅動因素、物品被退回的原因、回收物品的處理方式、回收物品的類型和特征、逆向物流的閉環(huán)結構和開環(huán)結構和逆向物流的執(zhí)行者；然后從逆向物流的三個主要研究方向（網絡規(guī)劃、庫存控制、生產計劃）分別對逆向物流的研究現(xiàn)狀進行了總結和分析；又進一步以電子行業(yè)作為典型的離散制造業(yè)，對其逆向物流產生的驅動因素和特點、廢舊電子產品的三種回收模式、廢舊電子產品逆向物流的研究現(xiàn)狀進行了簡要總結和介紹，目的是為研究鋼鐵行業(yè)的逆向物流特點，建立面向鋼

4、鐵行業(yè)的逆向物流模型起到借鑒和指導的作用。最后，介紹了逆向物流在鋼鐵行業(yè)中的應用研究狀況，包括鋼鐵企業(yè)的循環(huán)型物流系統(tǒng)框架和鋼鐵行業(yè)逆向物流的研究現(xiàn)狀，為后面具體的關鍵技術研究奠定理論基礎。
　　 ⑵分別站在兩個角度建立具有鋼鐵工業(yè)特點的逆向物流系統(tǒng)結構框架。首先從鋼鐵工業(yè)生產流程角度出發(fā)，在概述其三個生產階段中各主要工序及其特點的基礎上，進一步對每個生產階段的回收物質流進行了分析，并建立了面向整個鋼鐵工業(yè)生產流程的逆向物流網絡

5、圖；另外從鋼鐵工業(yè)產生的主要固、液體廢棄物角度出發(fā)，在概述其種類、特點和危害性的基礎上，進一步對兩種形態(tài)的廢棄物的回收物質流進行了分析，并分別建立了面向幾種主要固體廢棄物和主要液體廢棄物的逆向物流網絡圖；最后概述了作者在國內三個大型鋼鐵集團中進行實證考察研究的主要工作，充分說明了本課題背景的實際應用意義。
　　 ⑶以鋼鐵工業(yè)冷軋流程中產生的廢酸液作為一類典型的液體廢棄物，結合廢酸液循環(huán)利用流程的特點，提出了一類多個環(huán)節(jié)中不同重用

6、策略之間的組合優(yōu)化及資源配置問題（即在滿足特定化學成分和組織性能的條件下如何配置各種重用策略及該策略下的各種廢物原料的數(shù)量）；構建了一個多循環(huán)策略、多加工方式、多化工產品的特殊的逆向物流網絡流程圖，然后以最大化網絡整體利潤為目的，提出了一個多策略的組合優(yōu)化模型，并設計了一個基于模擬退火的啟發(fā)式算法用于求解模型；最后通過實例計算驗證了模型和算法的可行性和有效性，以及考察主要控制參數(shù)對網絡整體利潤的影響。
　　 ⑷以鋼鐵工業(yè)軋輥生產

7、流程作為一類典型的閉環(huán)工業(yè)生產流程，在考慮軋輥殘次品等廢棄物的多種重用策略、加工與再加工兩類工序交替運行的情況下，構建了一個含有三個可用庫存（原料、半成品、成品）和兩個回收庫存的加工/再加工的閉環(huán)三階段生產系統(tǒng)。對整個系統(tǒng)的三種生產狀態(tài)、每種狀態(tài)下的循環(huán)周期、三個可用庫存的需求率以及在計劃時間范圍內各主要變量和參數(shù)之間的關系進行了詳細的分析，并給出了五個庫存隨時間變化的曲線圖。在此基礎上，提出了一類基于EOQ的庫存補充策略問題，最后通過

8、實例計算檢驗了模型的可行性，以及考察了回收率參數(shù)對網絡總費用的影響。
　　 ⑸以廢鋼鐵作為一類典型的鋼鐵工業(yè)固體廢棄物，重點研究了社會廢鋼鐵的回收網絡優(yōu)化設計問題。結合鋼鐵工業(yè)流程特點，以提高鋼鐵工業(yè)物流運作效益為目的，建立了以鋼材生產廠為中心，包括多個鋼鐵產品用戶區(qū)域、多個廢鋼鐵回收中心、多個分類與預處理廠的回收網絡的定位與能力分配模型。在分析模型約束條件特點的基礎上，應用拉格朗日松弛方法將原問題分解為兩個子問題，提出了一個基

9、于拉格朗日松弛算法和DFS搜索方法的求解方法，最后通過實例計算驗證了模型和算法的有效性和可行性。
　　 ⑹以廢鋼鐵作為研究對象，在同時考慮三種類型廢鋼鐵的不同循環(huán)利用模式的情況下，構建了一個特殊的閉環(huán)逆向物流系統(tǒng)。在分析系統(tǒng)特點的基礎上，提出了一個帶能力約束的動態(tài)批量問題，用于決策社會廢鋼鐵的購買時間以及購買數(shù)量。模型中即融合了廢鋼鐵循環(huán)利用流程的獨有特性，又考慮了廢鋼鐵預處理廠中的庫存管理問題，為鋼鐵企業(yè)全方面、綜合性做出社會