基于生态效率的煤矿机械设备逆向物流网络构建与案例分析

1绪论

1.1论文旳选题背景和研究意义
煤炭不但在生产、分配、交换、消费各个环节造成很大程度的污染，煤炭生产过程中废旧物资的回收和废物处理对资源环境也造成了相当大的破坏。煤炭生产企业与一般的生产制造企业不同，其产品是一种自然资源，生产过程不需要原材料，只消耗非产品材料。在这些非产品材料中，一部分物资(如雷管、炸药等）的使用是一次性的，而大部分的物资(如各种设备、管线、轻轨和工具等)是可以回收利用的，如果处理不当，就会对土地资源、水资源及大气环境造成严重污染。煤矿机械设备工作环境恶劣、工况条件严酷、煤机运行时间长、在矿井中工作润滑较差，并且随着中、薄煤层幵采力度的增大，输送物料的研磨性指数相应地增加，这更加剧了设备的磨损。因此煤矿机械设备的磨损失效比其他任何使用机械的行业都要严重。在机械化开采过程中，采煤机和刮板输送机的消耗量非常巨大。我国每年约有15万台的煤矿机械设备报废、闲置或者存在技术性和功能性缺陷而淘汰，2013年全国报废单、双滚筒采煤机8652吨，刮板输送机、转载机195173吨，液压支架、单体支柱82891吨掘进机24538吨，预计2014年全国将报废单、双滚筒采煤机15552吨，刮板输送机、转载机238434吨，液压支架、单体支柱116494吨，掘进机26798吨，可以说是在用钢铁的损耗换煤炭的幵采。通过煤矿机械设备的回收可以使废旧煤矿设备磨损表面得到修复、恢复零部件使用性能、最大程度地利用废旧煤矿设备中蕴含的价值，有利于缓解资源和能源不足的矛盾、减少煤炭企业设备投入、起到节省资金、降低消耗、节约能源和保护环境的效果。
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1.2相关研究综述
2004年第一届生态效率定量研究国际会议在荷兰莱顿召幵，，会中学者们提到了很多类型的方法及应用。在2005年美国耶鲁大学出版的《工业生态学》杂志中，也为“生态效率”特别刊登了一期专刊，其中生态效率研究相关的学术文章刊登了 24篇之多。Huppes和Ishikawa对生态效率进行了定性方面的解释，首先提出了生态效率“生态前沿”的概念，认为生态效率是环境和经济之间的平衡，在不增加经济投入的情况下，减少环境破坏或者改善环境质量是不可能实现的，同时提供了一种有效的解决方案。Quariguasi FrotaNeto提出了一种利用“生态前沿”来评估和权衡经济效益和环境影响的方法，这也是生态效率研究史上第一次用具体数量来评估和权衡经济和环境因素。Bloemhof-Ruwaard[3]也主张用生态前沿的方法，可以计算出部分或者完全的帕累托效率前沿，可以为决策者提供相对弹性的选择，同时实现相应的环境和经济目标。我国学者对生态效率的研究开展的比较晚，但也取得了积极的进展，在介绍引进国外先进的概念和理论方法的基础上，也形成了一些自己独特的理论。丘寿丰W等，认为发展循环经济的目的就是要更有效地提高生态效率，同时构建适合我国国情和发展的生态效率指标，分析我国生态效率的历史趋势。吕彬等认为生态效率强调经济效率和环境效益的统一，将生态效率应用到企业区域的发展规划和管理中，已得到许多企业的认可，也成为相关政策制定者的重要参考。刘华波【5】探讨了生态效率与建立循环经济的关系，以选取测度生态效率的指标为基础，建立了循环经济评价指标体系。
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2煤矿机械设备逆向物流网络分析

2.1逆向物流的定义与特征
2.1.1逆向物流的定义
目前，很多学者对逆向物流作了定义，较能全面概括其特点的定义是：与传统供应链的流向相反，为达到合理处置或恢复其价值的目的而对原材料、中间库存、最终产品以及相关信息从消费地到起始地的有效实际流动所进行的计划、管理和控制的过程。在我国，2001年8月1日，我国正式实施了《中华人民共和国国家质量标准物流术语》，其中给逆向物流做出了明确的定义，具体表述如下：“逆向物流是指不合格物资的返修、退货以及重复使用的包装容器从需求地返回到供应地所形成的物资实体流动”。“废弃物物流是指将经济活动中已经失去原有使用价值的物资，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存等，并分别送到专门的处理场所时形成的物资实体流动”。
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2.2逆向物流网络的定义与类型特征
在产品的逆向物流过程中，从废旧产品的收集，到回收处理中心、检测、拆解中心以及再制造中心经济价值恢复处理，再到再分销市场，这个过程需要经过一系列的结点和运输路线。由这些结点及结点之间的线路构成的拓扑结构就是逆向物流网络。直接再利用逆向物流网络一般应用于可以多次重复利用的物资，这些物资经过简单的清洗、检测等加工过程就可再次投入使用。由于其处理过程比较简单而且大多回收率很高，在构建时，一般采用封闭式构建。如图2-4所示。直接再利用物品中最常见的是一般包装容器(比如玻璃瓶、饮料瓶)和工业包装(比如集装箱)。再制造的过程就是通过对废旧产品进行收集、分类、拆卸、检修和零部件更换等操作，使得废旧产品能够重新投入使用的过程，其网络结构如图2-5所示。这些物资的特点是，高度消耗不可再生资源，单位价值低廉，而获得其再生价值所要求的条件较高。适合构建再制造网络的产品都是有不同的零部件组成的可装配产品(比如计算机、汽车、复印机、大型机械等)，随着这类产品的生命周期终结，它们又可以根据自身的BOM结构拆卸为不同的零部件。由于存在许多的不确定因素，如再制造厂位置、数量及回收量等，导致再制造逆向物流网络过程比较复杂，层次众多。再制造一般都需要专业的技术知识，一些企业同时出于技术保密的需要，因此再制造网络的行为主体一般是原始设备制造商(OEM)，只有少数市场准入门檻低的行业有第三方物流企业主导。
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3 基于生态效率的煤矿机械设备逆向物流网络........... 23
3.1 煤矿机械设备逆向物流网络设施对环境的影响..........23
3.2 生态效率理论..........23
3.3 模型问题描述..........28
3.4 煤矿机械设备逆向物流的模型方法选择..........30
3.5 模型假设与符号说明..........31
3.6 模型的建立..........32
4 基于生态效率的煤矿机械设备..........49
4.1 M煤矿机械制造有限公司概况..........49
4.2 案例结果..........49
4.3 结果分析..........67
4.4 模型应用建议..........67
5结论与展望..........71
5.1 结论..........71
5.2 展望..........71

4基于生态效率的煤矿机械设备逆向物流网络案例研究

4.1 M煤矿机械制造有限公司概况
公司主导产品为：刮板输送机、带式输送机、转载机、井下救生设备、运输车辆和洗选设备等。所有产品均取得煤炭安全标志准用证书。其中刮板输送机制造水平达到国际先进水平并获国家免检证书。刮板机成套设备、皮带机列为国家科技支撑项目。公司拥有带式输送机自移机尾、逆止托無、刮板机水冷却装置、螺旋滚筒等多项国家技术专利。M煤矿机械制造有限责任公司从2011年幵始推行煤矿机械设备逆向物流专项试行管理，在构建与优化煤矿废旧物资回收管理体系方面，进行了颇有成效的尝试。但是M煤矿机械制造有限责任公司对于逆向物流网络的构建最初只考虑其经济效益，而忽略了对环境的影响，对环境造成了很大的破坏。2012年开始，集团大力推行清洁生产、发展循环经济、实施资源节约和综合利用。先后出台了《关于集团再生资源回收利用的意见》，《关于加强集团再生资源利用统一管理意见》等规定，着力对其废旧机械逆向物流网络的环境效益进行改善。本文将以M煤矿机械制造有限责任公司刮板输送机的回收为例，探讨其基于生态效率的优化方式。

结论

煤炭作为我国重要的一次能源，为经济建设和社会发展做出了巨大贡献，而且在短期内煤炭在我国能源体系中的主体地位不会改变。实施煤矿机械设备逆向物流战略，加强对煤炭生产废旧物资资的管理，不仅可以实现资源的充分利用，有效降低生产成本，而且可以减轻对环境的污染。煤矿机械生产企业幵展逆向物流网络活动，首要问题是进行逆向物流网络的构建，而逆向物流网络运作效率的高低，也有赖于物流网络构建的科学性和合理性。因此，构建科学、合理的煤矿逆向物流网络，具有重要现实意义。因此，本文从逆向物流网络的角度分析煤矿废旧物资物流系统，结合生态足迹理论对逆向物流网络优化构建问题进行研究，得出主要研究结论如下：
(1)煤炭不但在生产、分配、交换、消费各个环节造成很大程度的污染，煤炭生产过程中废旧物资的回收和废物处理对资源环境也造成了相当大的破坏。因此，必须改变传统粗犷的生产模式，将逆向物流网络应用到煤炭生产领域，建立经济与环境和谐发展的煤矿机械设备逆向物流网络；
(2)结合煤矿机械设备逆向物流网络系统自身特点，从构建环境、运营模式、结构类型以及功能四个方面分析了煤矿机械设备逆向物流的要素体系，并进行系统规划。首先，确定了现阶段我国煤矿机械设备逆向物流网络适合基于再制造网络类型；其次，确定了包括物资收集、分类与检测、再处理、再供应和废弃处理在内的煤矿机械设备逆向物流功能；最后从设施选择、环境影响、结点规划、运作流程等方面系统分析了煤矿机械设备逆向物流网络规划。
(3)在生态足迹理论的基础上，提出了一套可行的综合考虑环境和经济效益的煤矿机械设备逆向物流优化方案：基于生态效率煤矿机械设备逆向物流模型。通过对M煤矿机械制造有限责任公司的煤矿机械设备逆向物流进行实证分析，运用多目标规划方法结合基于生态足迹和生态效率的分析方法，寻求有效解集合。
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参考文献（略）