基于模糊規(guī)劃的電子廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

【摘 要】根據(jù)電棄物的回收量具有不確定性的特點(diǎn)，本文構(gòu)建了一個(gè)基于模糊規(guī)劃的逆向物流回收網(wǎng)絡(luò)模型。改模型針對(duì)不確定的電子廢棄物回收量，用模糊參數(shù)來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)中不確定的回收量，利用容差法對(duì)模型進(jìn)行求解，從而將模型清晰化求解。同時(shí)以杭州市為例，選擇電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電腦五種常用家用電器，進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，在理論上構(gòu)建一個(gè)成本最小化、效益最大化的電子廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】電子廢棄物；逆向物流；模糊規(guī)劃；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

隨著電子電器產(chǎn)品的更新率加快，大量電子廢棄物由此產(chǎn)生。由于電子廢棄物具有高增長(zhǎng)性、高價(jià)值型、高危害性以及難處理性，處理的好它是一種可重復(fù)利用的寶貴資源，對(duì)可持續(xù)發(fā)展將起到極大的促進(jìn)作用，如果處理不當(dāng)，將造成巨大的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國(guó)人口眾多，電子電器產(chǎn)品的普及率不斷上升，更新?lián)Q代速度也逐步加快，但是目前我國(guó)還沒(méi)有出臺(tái)專門的有關(guān)電子廢棄物回收和處理方面的法律法規(guī)，也沒(méi)有建立完善的電子廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)體系，因此，電子廢棄物隨意丟棄、拆卸、填埋和焚燒的情況比較普遍，對(duì)環(huán)境造成了很大污染。而本文在實(shí)地調(diào)研、咨詢專家后，提出了廢棄物逆向回收網(wǎng)絡(luò)的方法，建立了一種物流網(wǎng)絡(luò)框架，同時(shí)以杭州市為例，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)施的功能進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

一、杭州市電子廢棄物回收現(xiàn)狀

1.杭州市電子廢棄物回收現(xiàn)狀。（1）杭州市電子產(chǎn)品的擁有量。電子產(chǎn)品的擁有量是預(yù)測(cè)電子廢棄物總量的前提。根據(jù)杭州市統(tǒng)計(jì)年鑒，我們可以得到杭州市居民家庭平均每百戶的主要電子產(chǎn)品的擁有量，見(jiàn)表1。

表1 主要年份居民家庭平均每百戶耐用消費(fèi)品擁有量（單位：臺(tái)）

（2）杭州市電子廢棄物回收方式。一是上門回收的個(gè)體從業(yè)人員是目前杭州市電子廢棄物回收的主力軍。據(jù)不完全估計(jì)，杭州市約有45%的廢舊電子電器被積壓，約50%的被個(gè)體從業(yè)人員上門回收，只有5%左右的被以舊換新或者其他模式被正確回收和處理。二是個(gè)體回收攤點(diǎn)構(gòu)成了目前主要的回收網(wǎng)絡(luò)。目前的這種個(gè)體回收攤點(diǎn)是電子廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，50%左右廢舊電子電器產(chǎn)品最終都會(huì)流入這些回收攤點(diǎn)。三是舊貨市場(chǎng)減緩了電子廢棄物的產(chǎn)生。杭州市的舊貨市場(chǎng)其存在實(shí)踐上構(gòu)成了家用電子廢棄物的梯級(jí)消費(fèi)的現(xiàn)實(shí)，促使大量的有一定回收利用價(jià)值的家用電子廢棄物重新流向社會(huì)的各個(gè)角落。四是對(duì)回收的廢舊電子產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和加工。個(gè)體回收攤點(diǎn)對(duì)回收來(lái)的廢舊電子電器產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢測(cè)或者檢驗(yàn)，維修后就直接進(jìn)入二手市場(chǎng)；維修后不能繼續(xù)使用或者維修價(jià)值不大的，則通過(guò)拆卸、分解等方式，將可以利用的部件或者零件拆掉，然后進(jìn)行再組裝或者出售二手零件和材料，對(duì)于那些自己不能處理的部件，則直接丟棄在垃圾箱（堆）中。

2.杭州市電子廢棄物回收現(xiàn)狀存在的問(wèn)題。（1）專業(yè)回收公司競(jìng)爭(zhēng)力弱。因?yàn)榧矣秒娮訌U棄物的回收價(jià)格與居民的期望差異較大，而且居民分散居住，電子廢棄物的回收量少面廣，無(wú)法產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)。（2）社區(qū)工作困難重重。主要是因?yàn)榫用駥?duì)于電子廢棄物的危害意識(shí)不夠，導(dǎo)致正規(guī)回收困難。

二、模型構(gòu)建

1.模型假設(shè)。（1）各種產(chǎn)品的各項(xiàng)回收費(fèi)用有所不同；（2）暫只考慮回收成本、運(yùn)輸成本，倉(cāng)儲(chǔ)中心、拆解中心及填埋場(chǎng)的固定成本、運(yùn)營(yíng)成本；（3）回收量是模糊數(shù)；（4）回收點(diǎn)和填埋場(chǎng)已確定；（5）存儲(chǔ)能力和處理能力是有限制的。

2.模型建立。目標(biāo)函數(shù)：

下面給出模型參數(shù)的含義。i為回收點(diǎn)序號(hào)i∈1，2，…，I；j為回收產(chǎn)品序號(hào)j∈1，2，…，J；p為新建拆解中心待選地序號(hào)p∈1，2，…，P；r為材料市場(chǎng)序號(hào)r∈1，2，…，R。TISj為從回收點(diǎn)運(yùn)送到倉(cāng)儲(chǔ)中心s的第j種產(chǎn)品的單位運(yùn)輸費(fèi)用；TSPj為從倉(cāng)儲(chǔ)中心運(yùn)送到拆解中心p的第j種產(chǎn)品的單位運(yùn)輸費(fèi)用；TPTj為從拆解中心p運(yùn)送到填埋場(chǎng)t的第j種產(chǎn)品拆解出廢棄物的單位運(yùn)輸費(fèi)用；Csj、Cpj和Ctj分別為倉(cāng)儲(chǔ)中心、拆解中心、填埋場(chǎng)處理第j種產(chǎn)品的單位運(yùn)營(yíng)成本；Gjg為第j種回收產(chǎn)品中原材料g的百分比；f■■拆解中心p的固定費(fèi)用；SMANs和SMINs分別為倉(cāng)儲(chǔ)中心s存儲(chǔ)能力的上限和下限；PMAXp和PMINp分別為處理中心p處理能力的上限和下限；TMAXt和TMINt分別為填埋場(chǎng)t處理能力的上限和下限。

三、杭州市電子廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

杭州第二填埋場(chǎng)在天子嶺垃圾填埋場(chǎng)以西440米興建，負(fù)責(zé)處理杭州3/4左右的垃圾。而主城鼓樓以南地區(qū)及濱江、蕭山兩區(qū)的垃圾，由杭州濱江綠能電廠來(lái)處理。但杭州市沒(méi)有真正意義上的關(guān)于電子廢棄物回收的倉(cāng)儲(chǔ)中心、拆解中心。根據(jù)上文中電子廢棄物回收的模型，假設(shè)①回收成本；④運(yùn)營(yíng)成本，則②運(yùn)輸費(fèi)用；③固定成本，可由倉(cāng)儲(chǔ)中心、拆解中心布局確立。

1.模型參數(shù)估計(jì)。第一，模型參數(shù)假設(shè)。（1）存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心的處理能力和建設(shè)費(fèi)用。本文將存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心合為一體，規(guī)模宜居中，根據(jù)TCL奧博在天津建立拆解廠的經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)本模型中的存儲(chǔ)和處理能力為200～300臺(tái)，即

6～9萬(wàn)噸，總投資應(yīng)該在1億元以上。以40年的設(shè)計(jì)周期計(jì)算，每年約合250萬(wàn)元。（2）拆解/檢測(cè)中心的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。專家介紹，單個(gè)該項(xiàng)費(fèi)用每年約80～120萬(wàn)元，本文中以100萬(wàn)元計(jì)算。（3）運(yùn)輸價(jià)格B的確定。2006年全國(guó)一般貨物的運(yùn)輸價(jià)格平均為0.32元/噸公里。考慮電子廢棄物中具有易燃易爆物品，結(jié)合杭州市的實(shí)際情況，B取1.00元/噸公里。（4）距離的確定。鑒于杭州城市道路網(wǎng)數(shù)據(jù)的缺乏，擬采用華東師范大學(xué)孫健鶴等的研究結(jié)果。設(shè)x為城市兩點(diǎn)之間的歐氏距離，y為最短路徑距離，則y與x之間的關(guān)系可以用下式擬合：y=

1.198x-97.006。（5）其它假設(shè)與說(shuō)明。各回收站和拆解/檢測(cè)中心的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用相同，而與其數(shù)量無(wú)關(guān)；各回收站回收的電子廢棄物的統(tǒng)計(jì)周期是一年，回收范圍是其所轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)（或街道）；在滿足其它條件的前提下，各回收站所收集到的電子廢棄物與拆解/檢測(cè)中心之間存在并僅存在最佳距離。第二，模型求解及結(jié)果分析。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，到2015年杭州市的電子廢棄物總量為91838.36萬(wàn)噸。根據(jù)《杭州市城市總體規(guī)劃（2001-2020）》，杭州市分為主城區(qū)、江南城、下沙城、臨平城四個(gè)中心城區(qū)。下沙城雖為新城，但其增長(zhǎng)潛能不可忽視，故在此設(shè)一處。臨平距離其他三個(gè)城區(qū)距離最遠(yuǎn)，在此設(shè)一處。主城區(qū)和江南城面積最大，城市人口最多，故設(shè)兩處。在此存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心個(gè)數(shù)確定為4個(gè)。此外，由于各回收站的空間位置尚未明確定，因此暫以各城區(qū)所在區(qū)域的幾何中心代替，各回收站的電子廢棄物數(shù)量按各城區(qū)所預(yù)測(cè)的電子廢棄物數(shù)量計(jì)算；由于存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心不能位于城市中心地區(qū)，故設(shè)定距離西湖15公里以內(nèi)以及錢塘江10公里內(nèi)不能建設(shè)。利用杭州市電子廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)軟件中的“存儲(chǔ)站的多區(qū)位選址模型”模塊，以2015年杭州市各區(qū)電子廢棄物的總量為基準(zhǔn)，對(duì)杭州市電子廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)體系中存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心的個(gè)數(shù)及空間布局進(jìn)行了初步的模擬（具體結(jié)果見(jiàn)表

2）。

表2 2015年存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心的個(gè)數(shù)及空間布局模擬結(jié)果（單位：萬(wàn)元）

從表中看出，當(dāng)存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心的個(gè)數(shù)為4個(gè)時(shí)，各項(xiàng)費(fèi)用的總和最小，而且容納和處理能力也能滿足要求，故確定采用4個(gè)存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心。模擬結(jié)果表明，存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心的容納和處理能力及建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用是影響其數(shù)量和布局的主要因素，而運(yùn)費(fèi)則居次要地位。

本文用模糊數(shù)描述廢棄電子產(chǎn)品回收網(wǎng)絡(luò)中電子廢棄物的回收量和節(jié)點(diǎn)的處理能力，建立了帶有模糊參數(shù)的電子廢棄物逆向物流規(guī)劃模型，并以實(shí)例進(jìn)行求解。結(jié)合杭州市的基礎(chǔ)設(shè)施狀況、公路運(yùn)輸發(fā)展情況以及杭州市電子廢棄物產(chǎn)生的實(shí)際情況，在借鑒其他地區(qū)在建立類似設(shè)施以及設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本基礎(chǔ)上，計(jì)算設(shè)立不同數(shù)量的存儲(chǔ)站和拆解/檢測(cè)中心時(shí)，各項(xiàng)成本的金額，從而選取一種最為經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)構(gòu)成。電子廢棄物拆卸中心、倉(cāng)儲(chǔ)中心的建設(shè)需要考慮杭州市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、成本和效益等因素，再?zèng)Q定建設(shè)的必要性和建設(shè)規(guī)模。另外電子廢棄物回收質(zhì)量具有不確定，比如：有的可以在舊貨市場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理重新流入市場(chǎng)等等，這樣勢(shì)必對(duì)整個(gè)逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。此外參數(shù)假設(shè)的合理性檢驗(yàn)也在一定程度上限制了模型的現(xiàn)實(shí)操作性，這些問(wèn)題有待于進(jìn)一步的研究。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉枚蓮，李慧蘭，邱建偉.基于模糊規(guī)劃的電子廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)工程與管理.2011（16）

[2]趙曉煜，彭萍.帶有模糊參數(shù)的電子廢棄物回收網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型[J].工業(yè)工程.2007，10（3）：62～66

[3]何波，楊超，張華.固體廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].系統(tǒng)工程.

2006，24（8）：38～41

基金項(xiàng)目：本文系浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)2012年校級(jí)課題，項(xiàng)目名稱：基于模糊規(guī)劃的電子廢棄物回收物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)──以杭州市為例；項(xiàng)目組成員：童彥旻、張麗、史毛毛、沈飛，執(zhí)筆人：童彥旻，指導(dǎo)老師：祁黃雄，所在學(xué)校：浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)工商管理學(xué)院。