船舶建造物资逆向物流流程优化.pdf

LSNAVIGATIONOFCHINAMar.20242024年3月Vol.47 No.1中第47 卷第1期国海航文章编号：10 0 0-46 53(2 0 2 4)0 1-0 10 3-0 8船舶建造物资逆向物流流程优化王海燕，李燕，郑凌垚（武汉理工大学交通与物流工程学院，湖北武汉430 0 6 3）摘要：随着人们环保意识的增强和政府环境立法速度加快，逆向物流被社会各界越来越多人士所重视，而目前船舶建造物资逆向物流存在安全隐患、时间和储存成本较高、物资再利用度有待提高等问题，为实现船舶建造业降本增效，需对其逆向物流流程进行析和优化。将降低流程时间、减少流程中问题环节作为优化目标,应用Petri网络与六西格玛管理法建立DMAIC-Petri模型，随后基于ESIA等原则进行优化并提出改进建议。以高技术远洋客船建造危险废弃物为例，结果显示，优化后流程问题环节个数减少且流程完成时间降低了18.6%。研究表明该优化方法达到了优化目标，并为船舶建造物资逆向物流管理提供实际参考。关键词：船舶建造物资；逆向物流；流程优化；六西格玛管理法；Petri网中图分类号：U6-9文献标志码：AD0I:10.3969/j.issn.1000-4653.2024.01.013Optimization of reverse logistics process handling shipconstruction materialWANG Haiyan,LI Yan,2ZHENG LingyaoSchool of Transportation and Logistics Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430000,ChinaAbstract:With the development of environmental awareness of the public and the enhancement of government legislation inenvironmental protection,reverse logistics has been valued by more and more people in all walks of life.Yet,wellimplementation of reverse logistics in ship construction industry needs to do several things,including to control safety risk,to decrease time consumption and storage costs,and to improve material recovery rate.The process of reverse logistics inship construction industry is analyzed.The DMAIC-Petri model is built by applying Petri net and six sigma managementmethod and the reverse logistics implementation process is optimized based on ESIA.The goal of the optimization isreducing the flow time and process difficulties.The process handling hazardous west produced during construction of a high-tech cruise ship is optimized for illustration.The results show that the number of process difficulties is reduced and theprocess completion time is reduced by 18.6%.Key words:ship construction materials;reverse logistics;process optimization;six sigma management;Petri net船厂的逆向物流管理一般涉及对现有剩余物资鉴定、利用，废旧物资利用、销售等环节。近年来，我国船厂的硬件设施不断改善，生产节奏明显提高，但部分船厂建造物资逆向物流流程仍存在一定的问题，由于流程中的不确定性因素和部分不合理环节，增加了流程时间和不安全事件发生的概率，如剩余物资归置混乱、危险品泄露、堆存成本较高、回收时间较长等，会造成人身伤害、场地破坏、环境污染和企业亏损等后果。为达到降本增效、降低事故发生率的目标，需要对其逆向物流流程各环节进行剖析优化，提升逆向物流管理水平。由于不安全事件的优化效果难以进行定量评判，在流程得到优化后，各个部门有条不紊地进行运作，发生事故的概率会进一步降低,因此本文选取流程中问题环节个数的变化对其进行间接表征。目前，国内外存在较多逆向物流相关的研究，主要集中在逆向物流系统管理1-2】、流程优化3、逆向物流服务提供商选择4-5】等，且多分布于船舶运收稿日期：2 0 2 2-0 8-2 2作者简介：王海燕（196 8 一），女，教授，博士，研究方向为港航管理与综合物流、供应链风险管理等。E-mail：152 10 58 3394 12 6.c o m通信作者：李燕（1998），女，硕士研究生，研究方向为港航综合物流和风险管理。E-mail:2812507698qq:com引用格式：王海燕，李燕，郑凌圭，船舶建造物资逆向物流流程优化J.中国航海，2 0 2 4,47（1）：10 3-110.WANG H Y,LI Y,ZHENG L Y.Optimization of reverse logistics process handling ship construction materialsJ.Navigation of China,2024,47(1):103-110.(in Chinese)中国104海航第47 卷第1期营12、医药3、电子6-7、城市垃圾8-9、汽车制造10-1等行业，缺少对船舶建造业的研究。在船舶建造物资研究方面，国内外学者多集中于物资风险管控12-13、物资追溯管理14等，从逆向物流角度出发的研究还有待深入，逆向物流对于船舶建造成本和效率具有重要影响，因此有必要对船舶建造物资的逆向物流进行补充研究。随着各领域流程优化研究的不断深入，目前已形成众多优化方法，主要包括Petri网、ECRS法、对象过程方法论、DMAIC法等。潘常虹15】建立Petri网模型优化集装箱多式联运业务流程，该方法可突出流程中的交互行为。郭宛丽等16 使用ECRS法简化了伦理评审费收入人账流程。CASEBOLT等17 使用对象过程方法论消除允余流程，但以上两种方法不适用于涉及时间和成本的复杂问题，存在不稳定性进而难以维持现状。周长明等18 使用DMAIC法优化高校无纸化办公管理系统，该方法从优化主体的需求出发，分析流程中各个节点以达到流程优化的目的。基于船厂企业对于成本和时间的需求和流程各部门的交互情况，本文建立了一种改进的模型，即将DMAIC法与Petri网的理论进行结合，为节省流程时间和减少不合理环节，对船舶建造物资逆向物流流程中的主体责任、横向关联等进行全面的剖析和优化。通过对比前后流程问题环节变化情况和流程完成时间来验证是否已达到优化的目标。为船舶建造企业的逆向物流管理奠定了理论基础。1方法概述本文基于DMAIC法建立Petri网模型，此模型建立的方法步骤分为定义（Define）、测量（Meas-ure）分析（Analyze）、改进（Improve）和控制（Con-trol)阶段。可以详细剖析流程主体职能和职能之间的交互关系，凸显不合理环节，并有针对性地优化流程。1）定义阶段（Define）。明确流程图及其包含要素。Petri网是一个三元组（P,T,F），其中P是库所的集合，表示事件发生的条件；T是变迁的集合，表示事件的发生和结果；F有向弧线的集合，表示事件间的流关系19。根据流程与Petri网中库所和变迁的对应关系，定义流程中的库所和变迁。库所中的黑点标志称为“令牌”，通常表示资源。Petri网中各个库所令牌数的列矩阵称为“标识（M）”：M=M(s.),M(s2),.,M(s,)T(1)M（s n）表示与该系统相关的数据项或条件数目。2）Pe t r i 网建立阶段（Measure）。确定Petri网模型与业务流程图的映射关系，Petri网图中，库所用“表示；变迁用“口”表示2 0 弧线F用“”表示。3）分析阶段（Analyze）。Pe t r i 网中，关联矩阵A,是nm的整数矩阵，是输出函数n和输人函数m的差值,如下：A;=O(P,T)-I(P,T)(2)其中,I(P,T）、O(P,T)分别为输人、输出矩阵。可达性验证。ATX=0(3)X定义为P-不变量，根据式（3）计算得到若干有效解X；。在X,中，分量为1时说明托肯流经此库所，为0 时说明库所不流经此库所。托肯的具体路线由式(3）自由变量的个数决定，有效解可以转化为该形式：X,=pi,P2,P3,pT(ie N*,I N*)(4)根据式（4）,若逆向物流业务流程的Petri网模型中资源按照（PI,T，,PI,T,）来组织运作，则该Petri网模型具有可达性。有界性验证。库所中令牌数量N1且Petri网能被P-不变量覆盖，因此该网具有有界性。P-不变量表达式如下：P=(pi,P2,pr)(I e N*)(5)活性验证。若该Petri网从初始状态Pi到终止状态P,的过程中，任何一处变迁都可以从初始状态到达，并能激发系统中任意一处变迁，则证明该网具有活性。逻辑关系分析。在Petri网中的基本逻辑关系包括并行、冲突关系等，文章主要分析流程中的冲突关系，其实质是竞争资源，在同一时刻只能发生一个，一般来说，在关联矩阵中同一行出现两个或两个以上“-1”，就代表此处为冲突环节。4）改进阶段（Improve）。基于ESIA理论、安全环保性原则和时效性原则对业务流程进行优化，并对优化后的Petri网进行性能分析，最后选取流程冲突环节个数和变迁结束时间作为优化效果评判指标。优化后的模型分析步骤与本章2)3)小结一致。变迁完成时间T计算公式如下：T=T+T,+max(T.,.,T,)+.+T,(J E N*)(6)其中,max(T。,.,T,)（a,b=1,2,.,N)表示并行环节的变迁用时。5）控制阶段（Control）。提出实现船舶危险废王海燕，等舶建造物资逆向物流流程优化105弃物资逆向物流流程高效低耗目标的建议。2高技术远洋客船建造危险废弃物逆向物流实证研究2.1背景介绍以上海外高桥造船有限公司高技术远洋客船建造业为例，分析并优化其危险废弃物逆向物流流程。现有危险废弃物主要包括废溶剂、废油、废感光材料、废活性炭、废蓄电池等，其物资种类复杂、堆存方式不一，具有危险特性。危险废弃物回收不仅占用库存空间，提高了库存成本，而且若不及时处理则可能影响可用物资的储存，将增加后续使用时带来的缺货风险。此外，人工分抹归类成本较高且易出现安全事故。危险废弃物逆向物流流程中的不合理操作不仅会对地区环境以及人员造成危害，还将拖慢建造流程，增加企业回收成本和制约企业可持续发展。为降低安全隐患、提升运作效率，进行流程分析和优化是较为有效的途径。危险废弃物的逆向物流主要涉及危险废物产生部门、集配部、综合利用工场、安环保卫部，各部门分工明确且相互联系，对待回收的物资进行预处理、检验、编号记录、归置等操作。船厂内部现有流程详见图1。危险废弃物过程管理供应商危险废物产生部门综合利用工场集配部安环保卫部合同、协议向政府部门提提交危险废物交危险废物转备案材料移备案材料填写相关单证，配合卸车，并指定专人铲通知供应商分抹整理运到集配部综装运货物危废物合利用工场到厂内指定(或供应商出厂门固定）区域进行开具相关途中协助进行危废物资装运单证督察(日产日清)装运危废车辆出门进行重物品审核并登车称重记放行开具相关开具“危险废单证物转移联单”按实际磅秤重合同履行量结清货款检查表组织开具不符合改单验收合格后履约结束，办理履约押货款结清金退还手续图1高技术远洋客船危险废弃物逆向流程Fig.1Flow chart of hazardous waste reverse logistics of high-tech ocean going passenger ships2.2DMAIC-Petri模型建立2.2.1危险废弃物逆向物流流程定义定义高技术远洋客船建造物资逆向物流流程以危险废弃物的产生为起点，以外单位车辆驶出场外为终点。根据流程图各环节主体与事件，映射到Petri网模型中库所与变迁,梳理出相互影响制约的环节。船舶建造危险废弃物逆向物流业务流程的Petri网模型中库所与变迁的定义如表1。2.2.2危险废弃物逆向物流流程Petri网建立基于库所与变迁分析,建立研究问题的Petri模型，以此概括流程整体框架。详细Petri网模型见图2。中106国海航第47 卷第1期表1库所及变迁的定义Tab.1Definition of repository and change库所变迁定义库所变迁定义P1集配部经办人T1准备危险废弃物备案材料P2安环保卫部T2向政府提交废物转移备案材料P3危险废弃物产生部门T3废物归置，填写涂装类危险废弃物移送交接单P4综合利用工场交接工作T4危险废弃物移至综合利用工场P5建立台账T5卸车分栋整理危险废弃物P6危险废弃物库存量达标T6供应商装运货物P7地磅称重T7审核危险废弃物资料种类与数量一致性P8装运货物并清理现场T8外单位车辆过地磅P9开具物品车辆卡T9审核并登记车辆物品P10开具危险废弃物车辆卡T10车辆称重结束P11过磅物资确认单T11核验物品出门票与车辆卡的一致性P12安环保卫部出厂门督察T12单证留存P13开具称重单T13盖章签字并保存P14门卫开具物品出门票T14评估合同履行情况P15开具危险废弃物处理申请单T15实时跟踪供方运营情况P16开具危险废弃物转移联单T16退还押金P17民船项目部门T17结清贷款P18生成参考记录P19开具不符合整改单P20流程结束R1T1P2T2P3T3T4P9P6T7P8T6T5P5P10T8P12T9P13T10P15T14P17T13P16P18T15P19P20T16图2高技术远洋客船危险废弃物逆向流程Petri网Fig.2Petri net diagram of hazardous waste reverse logistics ofhigh-tech ocean going passenger ships2.2.3危险废弃物逆向物流流程网络分析1）危险废弃物逆向物流流程Petri网性能分析根据所建模型，分析Petri网性能，验证业务流程建模的合理性。结合Petri网图以及式（2），得到输入函数值、输出函数值以及关联矩阵，根据式（3）获取有效解X:X,=111110 10 10 11110 1011T,Pe t r i 网被P-不变量:P=（P,P,P,P4P,P,P。Pi Pi 2 Pi 3Pi 4Pi c Pi s Pi g）覆盖,因此所建立的高技术远洋客船建造物资逆向物流运作流程的Petri网模型具有可达性、活性、有界性。2）危险废弃物逆向物流流程冲突关系分析根据上文对Petri网关联矩阵中冲突关系的定义，可以得到危险废弃物逆向物流流程中出现的3个冲突环节。冲突环节1发生在危险废弃物产生部门。在废弃物产生后，冲突双方是废物归置、填写危险废弃物处理申请单和填写涂装类危险废弃物移送交接单、将危险废弃物移至综合利用工场。在此环节中，危险废弃物产生部门需要将所有危险废弃物按类归置,并填写危险废弃物处理申请单，若有涂装类物资时，需要填写涂装类危险废弃物移送交接单，并负责将危险废弃物铲运到综合利用工场。二者无法同时107王海燕，等逆向物流流程优化发生，但优先性需要根据实际情况而定，一般来说，前者需要通过综合利用工场以及安环保卫部的审核和签字，再返回危险废弃物产生部门，时间较长。若冲突双方的时间不能很好地平衡，全流程的完成时间将会增加，进而增加后续环节的负担，并且物资归置环节可能出现混乱，导致涂装类危险废弃物归置在一般废弃物中。2冲突环节2 发生在门卫开具物品出门票后，冲突双方是出门票需要与车辆卡进行一致性核验和单证留存。单证的一致性核验和单证留存均需要发生，但不能同时进行。若不能很好决策二者的先后顺序，可能导致单证丢失，以至于不能追溯每个环节的正确性。冲突环节3发生在合同履行检查后，冲突双方是实时跟踪供方运营情况和退还押金环节。在合同履行检查后，若存在问题，由集配部经办人开具不符合整改单，综合利用工场需根据此单对不符合项进行原因分析并采取纠正措施，同时集配部派人实时跟踪供方的履约环节，对可能存在中止业务运营的情况进行收集；若合同履行环节无误，在供方履约结束后，结清货款，由集配部经办人退还押金。此环节中二者不能同时发生，需要各部门的工作人员熟悉各环节，否则易造成错误判断，从而打破流程的完整性。2.2.4危险废弃物逆向物流流程优化1）冲突环节优化分析文章根据优化目的选取ESIA、安全环保和时效性原则作为优化原则，从环节穴余烦琐、时间利用率等方面对冲突环节进行优化。ESIA原则包括消除、简化、整合和自动化4方面，旨在减少流程中非增值活动以及调整流程的核心增值活动。在冲突环节1中，按照ESIA原则以及时效性原则，需要缩短单据在部门间的转换时长，加快危险废弃物转移的速度。建议在危险废弃逆向物流处理过程中，建立若干由危险废弃物产生部门、综合作业工场、集配部、安保环卫部组成的工作小组，在外单位车辆进入场内前，由工作小组成员核对现场堆存物数量以及位置，明确需转移物资的数量及种类；外单位车辆进人后，及时完成单证的开具与审核。工作小组可以精准把控危险废弃物的实时状态，其成员各司其职，专注于一批物资可以提高各部分的办事效率，并且可以起到很好的督促作用，建议将工作小组的作业完成量和时间加人考核评价指标内，提高各工作人员的积极性与熟练度。此外，按照时效性原则，可以建立逆向物流网络平台用以填写单证，通过网络传递信息，加速审核时间，便于归档，保证了单证的公开性和可追溯性。在冲突环节2 中，根据ESIA原则中的整合原则，建议单证开具与单证留存同时进行，即在纸质单据开具时将信息录入逆向物流网络信息平台，这样取消了后续的补录或者收集纸质单证的操作，减少了工作环节，提升了工作效率。在冲突环节3中，根据ESIA中的清除与简化原则,取消对合同履约情况的核查，加强每一环节的合规性，由工作小组全权负责各环节，及时收集每一环节的单证资料，电子版纸质版相匹配，节约了综合收集材料的时间，提升了工作效率并加速危险废弃物转移的进程。2）优化效果分析文章以降低流程时间、减少问题环节为优化目标，因此选用冲突环节个数和变迁完成时间作为优化效果评价指标。优化后的流程Petri网和定义详见图3和表2，变迁完成时间即流程中事件完成时间，从现场问卷调查以及单证记录情况得到（见表3），各时间根据以往记录的平均值计算而来，部分与物资数量相关的时间采用加权平均值，由于此优化是在原流程的基础上删减调整，未增加新的环节，因此优化后流程各环节的时间仍可参照表3。由于“日产日清”的要求，变迁完成的总时间在2 4小时内。根据式(6)计算结果可知，优化前变迁完成时间为2 1.5h，优化后变迁完成时间缩短至17.5h。T4PDP2P3P4P6P15P13P10P18P17P16图3优化后危险废弃物逆向物流Petri网Fig.3Optimized Petri net diagram of hazardous wastereverselogistics2.2.5危险废弃物逆向物流流程优化后控制措施为保持危险废弃物逆向物流流程的改进成果，需贯彻落实流程的整改措施并纳人企业文件体系，持续监控各个环节以确保及时发现和解决问题。中国108第47 卷第1期海航表2 价优化后库所、变迁定义Tab.2Definition of optimized repository and change库所变迁定义库所变迁定义P1集配部经办人T1准备危险废弃物备案材料P2安环保卫部T2向政府提交废物转移备案材料P3危险废弃物产生部门T3废物归置，填写涂装类危险废弃物移送交接单P4综合利用工场交接工作T4危险废弃物移至综合利用工场P5建立台账T5卸车分栋整理危险废弃物P6危险废弃物库存量达标T6供应商装运货物P7地磅称重T7审核危险废弃物资料种类与数量的一致性P8装运货物、清理现场并开具物品车辆卡T8外单位车辆过地磅P9开具危险废弃物车辆卡T9审核并登记危险废弃物车辆物品P10过磅物资确认单T10车辆称重结束P11安环保卫部出厂门督察T11核验物品出门票与车辆卡的一致性P12开具称重单T12退还押金、结清贷款P13门卫开具物品出门票P14开具危险废弃物处理申请单P15开具危险废弃物转移联单P16民船项目部门P17生成参考记录P18开具不符合整改单P19流程结束表3各变迁完成时间Tab.3Completion time of each change变迁流程完成时间/h变迁流程完成时间/hT13.0T100.5T24.0T110.5T31.0T120.5T42.0T130.5T52.0T141.0T62.0T153.0T71.0T160.5T81.0T170.5T91.01）针对危险废弃物场内处理时间长、部门间沟通不及时等问题，应将危险废弃物产生部门、综合作业工场、集配部、安保环卫部组成的工作小组单独列人1个工作体系中，在绩效考核指标中加人流程完成度。2）鉴于单证公开性、可追溯性要求，应建立数据平台，将所有单证信息网络化，在开具纸质单证的同时录人危险废弃物逆向物流系统，保障数据在公司内部的公开性。3）针对危险废弃物堆存至上限而未能及时运出场内的问题，应加强在日常堆存管理时进行查看、分栋，对危险废弃物堆存量情况进行预警，可满足拉运条件时及时通知供应商。3结束语本文以高技术远洋客船建造物资中的危险废弃物为研究对象，将减少流程问题环节和流程时间作为目标并建立DMAIC-Petri模型，详细剖析流程中各个部门的交互情况，对问题环节进行了优化并采取了保障措施，结果显示，优化后的流程网络模型具有可达性、活性、有界性，无冲突环节且使变迁完成时间降低18.6%，不仅降低了企业在逆向物流管理过程中的时间成本，改善了管理体系，而且有利于树立企业形象。对造船企业逆向物流管理有一定的参109王海燕，等向物流流程优化考价值，并填补了业界对造船物资逆向物流流程研究的空白。本文在优化效果评估方面，仅选择了问题环节个数和变迁完成时间作为指标，在未来研究中可以使用仿真软件对全流程进行建模；在优化对象选择方面，仅对高技术远洋客船建造物资中的危险废弃物进行了初步研究，未来可针对其他物资进行相应的逆向物流流程研究。参考文献1邱奇.船舶逆向物流系统构架与优化策略J综合运输，,2 0 0 8(10):50-53.QIU Q.Architecture and optimization strategy of shipreverse logistics system J.China TransportationReview,2008(10):50-53.(in Chinese)2韦树成,王慧.船舶逆向物流系统架构设计研究J.舰船科学技术，2 0 17，39（10）：149-151.WEI S C,WANG H.Research on 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