This paper deals with a closed-loop recycling system in which a stationary demand is satisfied by remanufactured products as well as newly manufactured products. In this system only those products that satisfy a minimum allowed quality level are bought back from customers for recycling purpose. Thus the collection rate of used products is expressed as a function of the quality level and unit bought-back price. Also, it is assumed that products are either manufactured or remanufactured in an EPQ setting. Treating the quality of recycled products as a random variable, we develop a mathematical model for a single remanufacturing and a single manufacturing run in a cycle with the objective of minimizing the production and inventory costs. Decision variables are the length of cycle, the minimum allowed quality level and the unit bought-back price of used products. To illustrate the validity of the model, example problems are solved.
최종 소비자로부터 수거된 폐제품은 다소간의 가치를 지닌다. 이 폐제품의 가치를 회수하는데 드는 비용이 남아있는 가치보다 많은 경우, 이들 폐제품은 경제성이 없다고 할 수 있다. 그러나 반대의 경우, 이들 폐제품은 재생 공정을 거쳐 새로운 시장에 유통될 수 있다. 환경규제와 관련하여 제품 사용 후 폐기 시 발생하는 비용은 점점 증가하고, 이에 따라 폐제품의 재제조를 통한 경제적 이득 또한 증가함에 따라 후자의 경우에 해당하는 제품의 종류는 증가하는 추세이다. 이처럼 소비자가 사용한 제품이 경제적으로 재생할 가치가 있는 경우, 회수되는 제품의 수거여부를 판정하는 품질기준의 설정과 재생산 및 구매/생산 일정 수립모형의 개발이 요구돼왔다.
그래서 본 논문은 위와 같은 문제 상황에 대해 연구했다. 연구한 재활용 시스템 에서는 제품에 대한 수요는 일정하고 판매된 제품 중 일정 비율만큼 수거가 되어 폐제품 재고가 쌓이게 된다. 수거된 폐제품은 다시 가공하여 사용 가능한 품목으로 재생하는 재제조 공정을 거쳐 신품 재고에 쌓이게 되고, 수요를 맞추기 위해 신품 구매/생산을 통해 신품 재고를 보충하게 된다. 재제조를 통해 만들어진 제품과 신품 구매/생산을 통해 만들어진 제품의 품질은 동일하다고 가정한다.
본 논문에서는 수거 비율을 최소허용품질기준(Minimum allowed quality level)과 수거비용에 관한 함수로 나타내어 문제에 접근했다. 수거를 허용하는 폐제품의 품질에 높은 제한을 둔다고 가정하면, 제품의 수거량은 줄어들 수 있지만 재제조 공정의 비용은 낮아질 것이다. 반면 품질 제한을 없애거나 아주 낮추는 경우 제품의 수거량은 많아지지만 재제조 공정의 비용은 높아질 것이다. 수거비용도 역시 수거비용을 높게 책정해 소비자에게 높은 수거비용을 지불할 경우 수거량은 늘어나겠지만 전체 비용은 증가할 것이다. 반대로 수거비용을 낮게 책정할 경우 수거량은 줄어들게 될 것이다. 위의 내용을 바탕으로 수리적인 모델을 만들었다.
문제를 풀기 위해 Particle swarm optimization 알고리즘을 사용했으며 이 알고리즘의 유효성을 검증하기 위해서 Grid search 알고리즘으로 푼 결과와 비교했다. 또한 모델의 각 parameter들을 변화시키면 전체 비용과 재생산/생산 비율 에는 어떤 영향을 미치는지에 대해 분석했다.
