森林供应链多周期协同优化模型：兼顾木材产品与生物能源的经济可持续策略

为解决林业供应链(SC)中资源规划割裂、能源生产协同不足的问题，研究人员开发了多周期混合整数线性规划(MILP)模型，整合采伐、加工、能源生产全流程。该模型通过阿根廷米西奥内斯案例验证，证明外部林分开发与废弃物处理设备的经济价值，为林业-能源协同管理提供量化工具。

　　

森林供应链的协同困境与破局之道
传统林业供应链长期面临"各自为政"的痛点——森林管理与木材加工规划脱节，生物能源生产被视为附属环节。这种碎片化运营导致资源利用率低下，尤其在树木生长周期长（需数十年）、废弃物利用率不足的背景下，严重制约行业经济可持续性。阿根廷米西奥内斯的案例显示，当地企业虽拥有132片Pinus Taeda林分、锯木厂和生物质电厂，却因缺乏系统优化工具难以协调采伐、加工与能源生产。

针对这一挑战，由Universidad Nacional del Litoral团队Salomé Rodriguez、Diego Ricardo Broz等开发的多周期MILP模型，首次将林分开发策略、第三方原料采购、设备配置与能源生产纳入统一框架。该研究发表于《Forest Policy and Economics》，其创新性体现在：通过量化分析运输成本、生产限额、生物质处理设备（如削片机）的经济效益，揭示外部锯木厂废弃物对能源供给的关键作用，为林业-能源协同管理提供决策支持。

关键技术方法
研究采用混合整数线性规划(MILP)构建30年规划模型，整合132个林分的年龄、密度等参数，设定锯木厂产能上下限，引入削片机等设备决策变量。通过比较7种问题实例(PI₁-PI₇)，评估不同设备配置（强制使用/可选/禁用）对净现值(NPV)的影响，并采用真实市场数据验证模型。

研究结果
Problem description
模型架构覆盖从林分采伐到能源生产的全链条（图1），特别关注锯木厂废弃物（如树皮、木屑）和森林生物质（如枝桠材）的能源化路径，允许第三方原料补充。

Mathematical model
核心约束包括：林分强制开发要求、能源厂固定发电量、木材生产区间限制（最小-最大水平）。目标函数最大化NPV，统筹高价值产品销售与能源生产收益。

Case of study
米西奥内斯案例中，模型强制所有自有林分在30年内开采，需平衡Pinus Taeda的轮作周期与市场需求波动。

Computational results
PI₁-PI₄显示：林内生物质处理设备可使供应链利润提升12%，而外部锯木厂废弃物短缺时，森林削片生物质能维持电厂运行；PI₅-PI₇证实第三方原料采购对满足突发需求至关重要。

Managerial insights
长期采伐规划需兼顾市场需求与产能弹性，但设备移动成本可能限制调整空间；生物质能源的经济性高度依赖废弃物收集半径（建议<50km）。

结论与意义
该研究突破性地将林分管理、多产品流动、第三方参与和能源生产纳入统一优化框架。实证表明：1）外部林分开发是不可或缺的原料补充源；2）林内安装削片设备的投资回报率高于纸浆原木加工单元；3）生物能源的稳定性取决于外部废弃物供应链。这些发现为林业供应链的跨部门协同提供了可量化的决策工具，尤其对南美等林业资源丰富但整合度低的地区具有重要实践价值。