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1、本科生毕业设计 (论文)外 文 翻 译原 文 标 题Reverse logistics: simultaneous design ofdelivery routes and returns strategies译 文 标 题逆向物流：同步设计的运输路线和返程策略略作者所在系别经济管理系作者所在专业物流管理作者所在班级作 者 姓 名作 者 学 号指导教师姓名指导教师职称 完 成 时 间2012年12月北华航天工业学院教务处制译文标题逆向物流：同步设计的运输路线和返程策略原文标题Reverse logistics: simultaneous design of delivery routes an
2、d returns strategies作 者Kamlesh Mathur译 名卡玛拉苏马图尔国 籍印度原文出处计算机和运筹学，2007（34）:598-619.逆向物流：同步设计的运输路线和返程策略一、摘要逆向物流问题，出于血液分布的美国红十字会，是指仓库节点中的产品，在一个时期从中央处理点送到客户又在期间内退货回到中心点。任何仓库节点在之后的一段时间才配送产品或返程而招致的惩罚成本，主要来自经营成本和顾客的不满。结果是一个动态的物流规划问题，在每一个交货周期，车辆调度需要设计一个多台车辆路线，同时确定在每一站停靠的集装箱数量。这项研究独特之处，路线设计和返程战略发展开发的同时，站台停靠概率
3、是已知的且在规划的范围之内。启发式程序的开发是用于优化路线设计的战略规划问题。二、引言有很多逆向物流渠道规划的动机。有些是经济环境和其他环境因素。随着这些因素持续带来的压力，降低经营成本的同时，往往产生额外的成本所带来的环境限制，企业必须考虑收回他们为生产产品耗费掉的原材料成本及产品材料的回收。返料的实例有：产品在其原来的形式返回维修或直接复用（有缺陷的产品和可重复使用的容器如箱和托盘）；部分的产品拆卸后，可能有价值列入相关联的后续产品（贵金属和有价值的成分分）；可循环再用的材料与产品（玻璃，纸，塑料，和金属）。本研究涉及到产品原来的配送路线和产品材料的回返策略。这是出于美国红十字会血液服务中
4、心（ARC）的血液分销活动，血液制品是由在该地区的区域处理中心医院提供，医院几乎每天都需要提供。由于血液对温度的敏感性是极易腐坏得，全血和其衍生产品需要保存在绝缘的内衬盒。该盒是可重复使用，但是比较昂贵，所以他们从医院恢复良好经济意义。迅速恢复的盒是理想的医院由于其有限的存储空间和ABC的需要，及时返回的盒有益于将来交货。这种盒返回所使用车的空间清除交付。日常需要送货货车的调度不仅考虑到车辆的停靠路线和货车载货量，也考虑到了该车辆在整个路线里空间的局限性。因客户的不满和延迟归还的盒子相关的有一个隐含的惩罚成本，在医院盒被盗窃和丢失的可能性，由于延误盒回收并增加盒的库存。如果盒子堆积在医院，则需
5、要支付相关连的成本在这些盒子上。每日路线建设也需要同时规划运输路线，以及在每一站的路线要回收的盒子数量。 由于类似的逆向物流问题普遍发生在整个经济世界，因此受到了广泛的关注。例如，企业在产品配送时用的托盘及托盘的回收再用。零售商店提供设备可能会把旧电器作为服务客户。企业办公设备的租赁和回收、翻新、再出租或出售二手设备。已出售的汽车产品因汽车引擎质量问题需要返回检验，返工，并转售的情况。瓶装水可以回收其产品的容器，再循环利用生产新鲜的瓶装水。还有一些国家，如德国，甚至颁布法律规定一些行业必须回收所有包装材料。日本也有类似的立法，美国也有许多法律是针对固体废物回收。通常情况下，部分或全部回收材料是
6、一并交付处理的，因为在降低运输成本上它通常是结合皮卡配送结果被理解而不是处理每一个单独的路线和车辆。这些作者在以前的研究中，重点主要是对的返料整合策略发展 ，没有考虑到配送路径的影响。本文的研究现在扩展到更复杂的情况下的整合策略的集成与配送路线设计。(一)问题、适用范围和局限性问题的精确描述如下，一个单一的仓库（配送中心，码头，工厂等），地理位置上多个分散的供应站。在某一期间开始（例如某一天），停止发出订单，要求一定的数量的产品配送到车厂。原材料与配送的产品相关联的，并且与原来的产品具有相同的尺寸，经过一段时间的停止后再返回到仓库称为返料。在每个周期开始到停止其能力有限的送货车派遣，在作出这个
7、周期内多站的的调度决策前其数量是不确定的。当返回到仓库的材料可以满足在这之后一段时间内交货时，所有产品要求停止配送。在仓库空间允许的情况下，返回的材料可以装载到运输工具运回到仓库。否则，他们的皮卡必须推迟到以后期间处罚成本。在每个周期路线规划的初期需要确定配送站的顺序及在每一配送站的返料数量。返料的接收的截止时间为公司调度自备车辆配送后，不能推迟到后期的其他来源。例如，客户在紧急情况下可能会选择其他承运公司，如出租车或快递送货。在任何情况下，本公司自备车辆必须收集所有返回的材料，也可以在之后的一时期开始后配送。因此，为了保证当天发货，有两种送货方式可供选择（一种是由本公司的自备车辆送货和另一种
8、租赁车辆送货）。今后一个时期，配送站都停止发货的概率是已知的并在每个周期是相同的。为了便于论述，我们假设每个配送站的随机变量是独立的，但是，当所有的结果和本文方法仍然是有效时，则配送站配送站的随机变量是相互依赖相互联合的。它也是假设有足够的公司自备车辆来处理所有需求的能力，在公司自有车辆收到需求后来进行车辆运输规划。有时候，收到的实际需求可能会超过车辆运载能力，在处理这些需求时，应该储备一些备用车辆或寻找替代运载工具，这种情况是本研究的范围之外。在这项研究中，只有在单一车辆的情况下才会被认为是。如ARC血液分销服务：是基于地理或其他方面的考虑所作出的假设，该红十字会血液服务中心已分割为多个部门
9、，每个部门由一个单一的车辆提供。布伦斯等研究者提供了一个良好的调查逆向物流部门的设计模型。这个问题被认为是在一个多阶段规划范围内的问题。这就提出了一个问题：在不同的时期内是使用不同的路线还是停止使用相同路线。为了便于实施，一些车辆调度一般每天都是有固定路线。固定路线的优点是提高服务的规范性和提高车辆驾驶员对路线的熟悉。除非另有说明，否则同一时期某一条配送路线的车辆一旦确定一般情况下是不会改变的。在一定时期内，即使在没有产品配送甚至是只有一些物料返回，该公司也不会撤销这条路线。这种额外的决定增加了另一个层次上已经很困难的问题的复杂性。为了保持问题易于处理，我们假定每个配送站的配送时间。此外，在A
10、RC血液分销服务这个例子中，所有的医院都会有一个积极要求的时间段。因此，在制定策略方案时，应该紧扣这一假设，但在实际业务操作上，如果没有需求可以简单地跳过。对于一个固定的车辆路线，逆向物流战略将取决于离开返料仓库的成本。返回的原材料和额外的材料（例如，包装盒等，容器，和托盘）需要交付由于延误返回的成本。本文研究的问题是一个战略性的规划，现在可以被准确描述为：在需求量确定的情况下，由公司自有车辆以及租赁车辆，根据已设计的车辆调度路线，公司按照每一天的退货量来指派自有车辆运输返回材料（这是在过去的时期配送的项目），目的是尽量减少规划次数，综合成本，空载路线和未及时返料的预期惩罚成本。(二)背景直到
11、最近，逆向物流已经成为研究关注是我一个话题。以前大部分的研究是探索性的，强调逆向物流的必要性和重要性的问题。直到最近，研究人员已经考虑在逆向物流有关的各种问题使用定量化技术。弗莱舍曼等研究者提供的一项关于重点布局规划、库存管理和生产规划的调查。布卢姆霍等研究者研究的问题如逆向物流系统的回收点位置分布。贾亚拉曼等研究者确定了01混合整数周期的确定性模型，通过分销和再制造地点的开设和车辆路线的规划，把产品从一个开放的设施配送给客户，然后从客户开放的设施回收物料。最近一本由德克尔等人撰写的书中提到收集和分配、网络设计、库存控制和在逆向物流（闭环）系统路线等问题。隐藏在逆向物流系统设计的问题是有关产品
12、配送和回程路径车辆服务的地点设置。布伦斯等研究者讨论并收集在逆向物流系统中车辆路线问题，他们列出了各种功能的逆向物流系统，使现有的规范性的车辆调度模型一般都不适用。例如，经典的求解车辆路径问题（CVRP）只考虑产品的配送和回程，但不是相结合的入站和出站流量。一些研究人员考虑混合负载（车辆路径问题的混合配送和回程（VRPM），以及车辆路线问题（VRPPD）在车站前可完成所有的配送，并且，区别于这些模型的特点，（VRPB），（VRPM）和（VRPD）假设一个时期内的需求是确定性和规划范围，在周期性车辆路线问题（PVRP）是多个时期但需求是确定的。最后，在目前的产品配送路线和返料之间不存在任何关系，
13、而在我们研究中，产品配送和以后的返料有着非常密切的关系。运输商问题（TSP）是已知的NP完全问题，所以增加回报功能后，随之而来的问题是难以计算的。因此，它并不是合理解决联合路线和返程问题的最好的方法。或者，一个合理的启发式方法是首先设计一个程序，在一个给定的路线找到一个最优或接近最优的策略。然后把该程序纳入一个迭代算法，寻求一个良好的路线组合策略。用这种方法，我们对早期有关固定的返程路线问题探讨，可以制定一个产品配送和返程路线策略。结果发现，一些简单的规划策略可以为某些特殊情况处理返回的材料。例如，人们发现当在一个非递增的顺序停止单位惩罚成本并抑制推迟返料的上升，最好的策略是在每一配送站现有车
14、辆空间允许的情况下尽可能多的装载运送返料，与运输成本相比惩罚成本是微不足道的，惩罚成本相较来说很容易计算，它决定了车辆调度路线和回料成本金额。如果日后所有的配送站和停靠站是事先已知的，那么返料策略可以通过改变整体路线规划，简化为一个关于运输的计算问题。最后，对于一般情况下的停止单位惩罚成本，提出了一种启发式算法。在本文中，艾莎拉尼等研究者提出并使用更全面发展的启发式算法。在二部分中，以这些早期工作成果的总结为基础来处理共同配送路线设计和战略问题，这是本文研究问题的重点。三、返程问题在本部分中，主要介绍了三个特殊情况下的最佳返程策略：（一）不提高服务优先给出一个固定的配送路线和以客户提供平等的服
15、务优先，短期最优策略是：在现有车辆可利用装载空间允许的情况下，尽可能将返料运回仓库。（二）动态路线动态路线其成本是微不足道的（因此，在每一个时期，可以访问在不同的路线的仓库）。在每一个周期中，如果返回到仓库的惩罚成本远远大于路线成本，车辆可以停在任何需要装载运输的仓库，其目的是为了降低拖延原料返回仓库的成本。（三）未来的需求是已知的情形下确定装载车辆在开始规划路线范围和装载车辆数量时未来需求量是已知的。这包括公司自备车辆以及运输运营商。这个问题重要的是在其自己的权利，但是，这一特殊情况背后的主要动机是，它可以用来评估任何启发式程序开发的一般随机问题。对于任何实际的随机问题，为解决其相关的确定性
16、问题（假定未来所有要求是在该时期内是已知的）提供了一个下界。四、产品路线和返程策略修改或选择算法的组合算法，对于一个给定车辆路线的情况的问题。一个良好的车辆路线的考虑不能只有运输成本而忽略延迟返料的惩罚成本，反之亦然。理想情况下，我们希望找到最优车辆路线，最大限度地减少总路线的惩罚成本。一种可能的解决方法是列举所有可能的车辆路线，并找到最佳的一个。这种做法令人望而却步的即使只考虑运输成本，时间的计算会进一步寻找最优路线的时间和人力成本，从而增加整个加权矢量。出于这个原因，启发式方法的提出，可以在合理的时间内产生一个很好的解决方案。 此问题已获得了研究人员的极大关注，并且在各大文献中提出了很多研
17、究成果。这里实施的算法是一个复合算法，在运行的车辆任意插入一种程序，通过这种程序，寻找到最优的路线，并计算出相应路线的运输成本以及返料的惩罚成本。一个更好地了解这种类型的程序是边缘交换算法，边缘交换程序称为r-opt，其中r边在一个运行的车辆运输交换为边缘不在，只要结果仍然是一个可行的车辆的运输成本降低。随着r的增大，启发式的解决方案其代价是增加了计算时间。通常在实践中使用的2-opt和3 - opt算法。or-opt ，它是3-opt程序的变形，在这项研究中使用，用来提高初始车辆路线。or-opt是众所周知的运行得相当不错，虽然它需要一小部分的交流，它将被视为一个常规的3 - opt算法。
18、(一)停止与平等的服务优先权对于这种情况，在前面也进行了相关讨论，对于一个固定的车辆路径的最佳调度规划策略是每辆车在所经过的运输路线尽可能多的装载和运输返程物料。然而，对于这四种每个都有可能的路线，每个交换在or-opt算法，模拟来估算延迟返程所需的预期刑罚成本。在这一部分，一些启发式程序的有效性目的是为了在没有降低结果的质量的情况下降低计算量。(二)停止与不平等的服务优先权对于一般情况下的停止与不平等的优先权，仓库的延迟返程时间所带来的的惩罚成本。前文中所讨论的，对于一个给定的路线，加权策略提供了一个有效的启发式规则的回报率的决定。艾莎拉尼等人的研究结果表明，这种策略上，平均，结果平均在8以
19、内的罚款成本。因此，在or-opt算法要评价一个新的路线，是使用加权均衡启发式这种方法。然而，这需要一个昂贵的模拟为基础的搜索来确定每个站的权重。由于每个交换需要评估四条路线，这就使得基本算法望而却步。正如前面提出的情况，各仓库具有相同的惩罚成本，评估也被认为是只有一个方向，而不是两个方向上的这种情况。一个广泛的计算研究表明，只使用一个方向的评估降低了约50%且不影响最终结果的质量。不过，计算所需的工作量仍然是不切实际的问题，平均需要10小时的计算时间在1.8吉赫，奔腾4电脑，以确定最佳的路线，并停止对所需的回报策略权重的计算时间。五、结论逆向物流涉及到很多问题，随着经济环境、客户服务、降低成
20、本等问题日益突出，逆向物流涉在供应链中的重要性得到提高。一个反向物流问题是物流管理回报产生交付了传递路线。确定每一条路线及沿线的各个仓库节点返回的材料的数量一直是研究的重点。以往在配送路线及返程策略制定的规划范围方面的研究上，这些作者以前关于配送路线及返程策略的研究，路线是已知的和固定的。它产生了一些有趣的且实用的规则。然而在这项研究中，计算更加困难的发展问题，在一个规划范围提供的路线的同时，确定最佳配送路线及返程策略一个计划是解决。这集成和动态的规划问题的计算是相当繁琐的，所以对于实际启发式程序的开发涉及一个加权返程策略的决定。该算法是一种改性or-opt程序。然而，据观察，一个简单的关于o
21、r-opt程序应用研究的计算将是令人望而却步的，甚至是少于10站的问题。在本文中介绍了几种启发式规则和策略，提出的算法使得在不降低解决方案质量的情况下算法更加简单可行。- 6 -指 导 教 师 评 语 外文翻译成绩：指导教师签字： 年 月 日注：1. 指导教师对译文进行评阅时应注意以下几个方面：翻译的外文文献与毕业设计（论文）的主题是否高度相关，并作为外文参考文献列入毕业设计（论文）的参考文献；翻译的外文文献字数是否达到规定数量（3 000字以上）；译文语言是否准确、通顺、具有参考价值。 2. 外文原文应以附件的方式置于译文之后。附件：外文翻译原文Reverse logistics: simu
22、ltaneous design of delivery routes and returns strategies1AbstractA reverse logistics problem, motivated by blood distribution of the American Red Cross, is examined where containers in which products are delivered from a central processing point to customers (stops) in one period are available for
23、return to the central point in the following period. Any container not picked up in the period following its delivery incurs a penalty cost resulting primarily from operating costs and customer dissatisfaction. The result is a dynamic logistics planning problem where in each delivery period the vehi
24、cle dispatcher needs to design a multi-stop vehicle route while determining the container quantities to be picked up at each stop. This research is unique in that route design and pickup strategies are developed simultaneously, where stop volumes are known only probabilistically over a planning hori
25、zon. A heuristic procedure is developed for treating the route design-pickup strategy planning problem.2IntroductionThere are many motivations for planning the reverse logistics channel. Some are economic and others are environmental. With continuing pressures to reduce operating costs while often i
26、ncurring additional costs brought about by environmental restrictions, firms must be concerned with the costs of returning materials associated with the products that they deliver. Examples of returning materials are products in their original form returned for repair or direct reuse (defective prod
27、ucts and reusable containers such as boxes and pallets)；portions of a product after disassembly that may have value for inclusion in subsequent products (precious metals and valuable components)；and materials associated with a product that may be recycled (glass, paper, plastics, and metals).This re
28、search concerns returning materials that are associated with products delivered previously on a route. It is motivated by the blood distribution activity of the American Red Cross: Blood Services (ARC). Blood products are delivered from regional processing centers to hospitals in the area on a daily
29、 or nearly daily basis. Because blood is perishable due to temperature sensitivity, whole blood and its derivative products are delivered in insulation-lined boxes. The boxes are reusable and moderately expensive, so recovering them from hospitals makes good economic sense. Prompt return of the boxe
30、s is desired by the hospitals due to their limited storage space and the ARCs need to have boxes for future deliveries. Box returns use the space on the vans cleared by deliveries. Daily dispatching of the delivery vans requires not only planning the stop sequence but planning the pickups as well, c
31、onsidering the space limitations of the vans throughout the route. There is an implied penalty cost due to customer dissatisfaction associated with delay in the return of the boxes, the possibility of box theft and loss at hospitals, and increased box inventory due to delays in box recycling. If box
32、es accumulate at hospitals, special trips may have to be made, with the associated costs, to recover the boxes. Daily route construction requires simultaneous planning of the delivery routes along with the box quantities to be recovered at each stop on the route.Similar reverse logistics problems oc
33、cur throughout the economy and therefore are of wide concern. For example, firms delivering products on pallets recover the pallets for reuse. Retail stores delivering appliances may take away old appliances as a service to their customers. Firms leasing office equipment may pickup and recycle used
34、equipment to be refurbished and leased again or sold. Products previously sold and delivered may need to be returned for inspection, rework, and resale as in the case of auto engines that experience quality problems. Bottlers may recover the container portion of their products at the time deliveries
35、 of the fresh product are made. Some countries, such as Germany, have gone as far as to legislate that some industries must take back all sales packaging materials. Japan has similar legislation and the United States has numerous laws on solid waste reclamation. Frequently, some or all recovered mat
36、erials are handled in conjunction with deliveries, since it is generally understood that combining pickups with deliveries results in lower transportation costs than handling each on separate routes and vehicles.In previous research by these authors, the focus was primarily on developing the pickup
37、strategies for the returning materials without considering the impact on delivery routing. The work in this paper is now extended to the more complicated situation where pickup strategies are integrated with delivery route design.1.1 Problem, scope, and limitationsA precise description of the proble
38、m follows. A single depot (distribution center, terminal, plant, etc.) serves a number of geographically dispersed stops. At the beginning of a period (for example, a day),the stops place orders requesting certain quantities (stop volume) of a product to be delivered from the depot. Materials associ
39、ated with the delivered products and having the same dimensions as the original products, called returning materials, are recovered from the stops at some later time and returned to the depot.A delivery vehicle with limited capacity is dispatched at the beginning of each period to stops whose volume
40、s are uncertain until the time of the multi-stop dispatch decision. All products required by a stop are delivered when the stop is reached and returning materials are available for return to the depot in the beginning of the period following delivery. Returning materials may be loaded onto the deliv
41、ery vehicle, as space permits, for return to the depot; otherwise, their pickup must be postponed to subsequent periods with a penalty cost. Route planning at the beginning of each period requires determining the sequence of delivery stops and the quantities to be picked up at each stop during the p
42、eriod. Stop volumes that are received after the closing time for planning company-owned vehicle deliveries and that which cannot be postponed to a later period are handled by other sources (referred to as for-hire in the subsequent discussion). For example, customers themselves may pickup these late
43、 or emergency orders or an outside carrier such as taxis or courier delivery may be used. In any case, the company-owned vehicles must collect all returning materials that also become available at the beginning of the period following delivery. Thus, there are two kinds of stop volumes (one delivere
44、d by the company-owned vehicle and the other by a for-hire vehicle), which are known only for the day of delivery. For future periods, the probabilistic behavior of both stop volumes is known and is the same in each period. For the ease of exposition, it is assumed that the two random variables for
45、each stop are independent; however, all the results and the methodology of this paper are still valid when their behavior has a dependent joint distribution. It is also assumed that there is adequate company-owned vehicle capacity to handle all demand received before the closing time for planning co
46、mpany-owned vehicle deliveries. The case where the demand may exceed the vehicle capacity, requiring a decision as to which demand should be satisfied by some alternate source, is beyond the scope of this research.In this research, only the single vehicle case is considered. As was the case with the
47、 ARC: Blood Services, it is assumed, that based on geographical or other considerations, the stops have been partitioned into sectors. Each sector is served by a single vehicle. Beullens et al. provide an excellent survey of sector design models in reverse logistics.The problem is considered within
48、a multi-period planning horizon. This raises the question of whether to use a different stop routing sequence each period or to use the same stop sequence. For ease of implementation, some dispatchers prefer a fixed daily stop routing sequence. Fixed routing has the advantage of enhancing regularity of service and increasing driver performance through familiarity. Unless stated otherwise, the sequence of visited stops by a vehicle, once determined, is assumed to be the same each period. Also in a given period, one may choose not t