面向制造/再制造混合系统集成财务运作的生产决策优化研究

摘要

随着社会和经济的快速发展，资源短缺和环境污染问题愈发严重，再制造逐渐成为实现循环经济和落实生产者责任延伸制度的重要途径之一。由于消费者环保意识的提高和环境保护相关政策（比如碳排放政策、废旧产品回收条例等）的出台，再制造不仅具有显著的经济效益，同时还能够带来可观的环境效益。正是考虑到环保政策、经济效益和环境效益等驱动因素，越来越多的企业在原有传统生产活动的基础上同时开展再制造活动，从而形成了制造/再制造混合系统。然而，不同于传统制造系统，制造/再制造混合系统的运作过程同时伴随着物流和资金流的双向流动，再加上混合系统存在更多的不确定性或波动性因素，以及制造和再制造两个子系统在物流和资金流两个方面的紧密关联性使得传统的生产计划工具难以被直接应用。因此，在整合和协调物流和资金流的基础上，集成财务运作相关因素研究制造/再制造混合系统的生产决策优化问题，可以有效提高企业的资源利用率和整体生产效率，具有重要的理论和应用价值;同时，碳排放权已然成为制造企业生产运作过程中所需考虑的重要因素，那么研究碳排放约束对制造/再制造决策的影响也具有重要的学术价值和实践意义。
　　本文综合运用运筹学、财务分析理论、非线性优化以及不确定优化理论等工具，以制造/再制造混合系统为研究对象，首先针对是否考虑碳排放因素两种情形探究资金约束企业的批量生产计划问题，并借此引出融资行为对其整体效益的影响;然后，综合考虑商业信用、还款策略以及资本成本等财务运作因素，对制造/再制造混合系统的生产决策优化问题进行了系统深入的研究。本文研究的主要内容如下:
　　首先，基于研究思路和框架，从制造/再制造混合系统生产决策研究、碳排放约束下制造/再制造混合系统生产决策研究以及集成财务因素生产运作相关研究3个方面对国内外研究现状进行了综述;针对忽略和整合资金流的制造/再制造混合系统主要运作流程、一般特征展开了分析，并总结归纳了集成财务运作的制造/再制造混合系统生产策略制订的主要影响因素，为本文的后续研究提供理论依据。
　　然后，考虑到制造企业可能遇到的资金短缺问题，尤其是一些刚成立企业或中小型企业，针对具有单向替代关系的新产品和再制造产品，构建随机环境下资金约束企业的单周期批量生产计划模型，并综合碳排放因素和融资行为对上述基本问题进行了扩展研究，在证明目标函数凹性的基础上，根据每个模型的特征分别利用库恩-塔克条件等适用性方法寻求问题的最优解;同时，通过数值算例对比分析了不同约束条件下企业最优的制造/再制造数量，并探讨了再制造率、回收率、自有资金量、碳限额以及碳价对制造/再制造生产数量、碳排放总量和总利润的影响，以及企业回收率变动时资金约束企业融资数量和相应收益的变化趋势，以期为制造企业和政策制订者提供合适的建议。
　　接着，在考虑商业信用（包括应收账款和应付账款）、短期贷款和流动比率等财务运作相关因素的基础上，整合了一个确定的现金流量管理模型，主要研究了多周期环境下制造/再制造混合系统的生产决策优化问题:首先，考虑新零部件和废旧产品采购成本、制造/再制造成本、库存成本以及融资成本等，以最大化期末现金等价物为优化目标，分别构建了新产品和再制造产品之间无替代关系以及存在单向替代关系时的混合整数规划模型;然后，利用标准的分支定界法和模型求解软件得出问题最优解，对比分析单向替代关系和不同还款计划对企业制造/再制造生产决策、产品需求满足程度以及相应短期贷款（还款）决策和优化目标的影响，并探讨了初始资金量、应收账款和应付账款信用期限等参数的变动对企业策略制订和现金流量余额等的影响。
　　最后，在假设新产品和再制造产品需求不确定且存在单向替代关系的基础上，综合考虑短期贷款、短期投资、应收账款让售、应付账款提前支付以及资本成本等财务运作相关因素，以经济附加值最大化为优化目标，针对制造/再制造混合系统的多周期生产决策优化问题，构建基于场景分析的混合整数随机规划模型;然后通过数值算例分析了产品需求、最低顾客服务水平以及模型其它重要参数的变动对总边际利润和目标函数值的影响，以及不同信用期限下经济附加值最大时企业的最佳营运资本量，同时验证了本文所提集成财务运作方法在决策过程和结果等方面相较于传统方法的优越性。
　　本项研究的创新之处主要体现在以下几个方面:
　　(1)在新产品和再制造产品之间存在单向替代关系的前提下，一方面，引入不确定性需求和碳排放约束，研究了混合制造系统的单周期制造/再制造批量生产计划问题;另一方面，在已有文献的基础上，将混合系统的回收/采购、制造/再制造等综合决策问题扩展到多周期和需求不确定环境，从而使得研究更加符合实际情形，对实践工作更具指导意义。
　　(2)资金状况是企业能否实现最优制造/再制造生产计划的一个关键因素，现有研究大多假设资金总是充足的，不同于现有研究，本文考虑到资金可能出现短缺的情形，研究了新产品和再制造产品存在单向替代关系时混合系统的单周期批量生产计划问题，并综合碳排放因素，进一步探讨了资金约束和碳排放约束相互作用对两种产品生产数量、融资数量以及相应总收益的影响，为企业和政策制订者制订合理的策略或政策提供理论指导。
　　(3)从整体优化的角度，综合考虑财务运作层面的参数、变量以及约束条件，研究制造/再制造混合系统的多周期生产决策问题，实现制造系统和再制造系统两个子系统各个流程工序在时间和数量上的协调，同时也达成整个系统物流和资金流在时间和数量上的平衡，从而提高混合制造企业的生产效率。

目录

声明

摘要

图表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 循环经济、生产者责任延伸制与再制造

1．1．2 制造／再制造混合系统生产决策问题现有研究的不足

1．2 研究问题与意义

1．2．1 研究问题

1．2．2 研究意义

1．3 研究思路与框架

1．4 主要创新点

第2章 文献综述

2．1 制造／再制造混合系统生产决策研究

2．1．1 新产品和再制造产品面向同一市场

2．1．2 新产品和再制造产品面向分割市场

2．2 碳排放约束下制造／再制造生产决策研究

2．3 集成财务因素的生产运作相关研究

2．3．1 考虑资金约束相关研究

2．3．2 集成财务运作变量相关研究

2．4 研究现状述评

第3章 集成财务运作的制彰再制造混合系统生产决策影响因素分析

3．1 制造／再制造混合系统概述

3．1．1 再制造内涵

3．1．2 制造／再制造混合系统运作流程

3．1．3 制造／再制造混合系统特征

3．1．4 制造／再制造混合系统生产决策内容

3．2 整合资金流的制造／再制造混合系统

3．3 集成财务约束或变量的混合系统生产运作影响因素

3．3．1 生产运作层面影响因素

3．3．2 财务运作层面影响因素

3．4 本章小结

第4章 考虑资金约束情形下的制造／再制造混合系统生产计划研究

4．1 引言

4．2 问题描述

4．3 模型构建

4．3．1 不考虑碳排放约束

4．3．2 考虑碳排放约束

4．3．3 模型扩展：考虑回收约束且存在融资行为

4．4 数值分析

4．4．1 资金约束和碳排放约束对制造／再制造生产决策的影响

4．4．2 初始资金对制造／再制造决策的影响

4．4．3 碳配额和碳价对制造／再制造决策的影响

4．5 本章小结

第5章 基于现金流量管理综合考虑短期贷款的制造／再制造生产决策优化研究

5．1 引言

5．2 问题描述

5．3 模型构建

5．3．1 物流约束

5．3．2 财务约束

5．3．3 目标函数

5．4 数值分析

5．4．1 初始数据

5．4．2 结果与分析

5．5 本章小结

第6章 考虑资本成本情形下集成财务运作的制造／再制造生产决策优化研究

6．1 引言

6．2 问题描述

6．3 模型构建

6．3．1 目标函数

6．3．2 物流约束

6．3．3 财务约束

6．4 数值分析

6．4．1 集成方法结果以及灵敏度分析

6．4．2 与传统方法结果的对比分析

6．5 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 研究展望

参考文献

博士在读期间学术论文与科研项目情况

致谢