基于模糊規劃的電子廢棄物回收物流網絡設計

【摘 要】根據電棄物的回收量具有不確定性的特點，本文構建了一個基于模糊規劃的逆向物流回收網絡模型。改模型針對不確定的電子廢棄物回收量，用模糊參數來描述網絡中不確定的回收量，利用容差法對模型進行求解，從而將模型清晰化求解。同時以杭州市為例，選擇電視機、電冰箱、洗衣機、空調、電腦五種常用家用電器，進行實例計算，在理論上構建一個成本最小化、效益最大化的電子廢棄物回收物流網絡系統。

【關鍵詞】電子廢棄物；逆向物流；模糊規劃；網絡設計

隨著電子電器產品的更新率加快，大量電子廢棄物由此產生。由于電子廢棄物具有高增長性、高價值型、高危害性以及難處理性，處理的好它是一種可重復利用的寶貴資源，對可持續發展將起到極大的促進作用，如果處理不當，將造成巨大的資源浪費和嚴重的環境污染。我國人口眾多，電子電器產品的普及率不斷上升，更新換代速度也逐步加快，但是目前我國還沒有出臺專門的有關電子廢棄物回收和處理方面的法律法規，也沒有建立完善的電子廢棄物回收網絡體系，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，對環境造成了很大污染。而本文在實地調研、咨詢專家后，提出了廢棄物逆向回收網絡的方法，建立了一種物流網絡框架，同時以杭州市為例，對網絡中各種設施的功能進行了詳細說明。

一、杭州市電子廢棄物回收現狀

1.杭州市電子廢棄物回收現狀。（1）杭州市電子產品的擁有量。電子產品的擁有量是預測電子廢棄物總量的前提。根據杭州市統計年鑒，我們可以得到杭州市居民家庭平均每百戶的主要電子產品的擁有量，見表1。

表1 主要年份居民家庭平均每百戶耐用消費品擁有量（單位：臺）

（2）杭州市電子廢棄物回收方式。一是上門回收的個體從業人員是目前杭州市電子廢棄物回收的主力軍。據不完全估計，杭州市約有45%的廢舊電子電器被積壓，約50%的被個體從業人員上門回收，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。二是個體回收攤點構成了目前主要的回收網絡。目前的這種個體回收攤點是電子廢棄物回收網絡的重要組成部分，50%左右廢舊電子電器產品最終都會流入這些回收攤點。三是舊貨市場減緩了電子廢棄物的產生。杭州市的舊貨市場其存在實踐上構成了家用電子廢棄物的梯級消費的現實，促使大量的有一定回收利用價值的家用電子廢棄物重新流向社會的各個角落。四是對回收的廢舊電子產品進行簡單的處理和加工。個體回收攤點對回收來的廢舊電子電器產品進行簡單的檢測或者檢驗，維修后就直接進入二手市場；維修后不能繼續使用或者維修價值不大的，則通過拆卸、分解等方式，將可以利用的部件或者零件拆掉，然后進行再組裝或者出售二手零件和材料，對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狀存在的問題。（1）專業回收公司競爭力弱。因為家用電子廢棄物的回收價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，無法產生規模效應。（2）社區工作困難重重。主要是因為居民對于電子廢棄物的危害意識不夠，導致正規回收困難。

二、模型構建

1.模型假設。（1）各種產品的各項回收費用有所不同；（2）暫只考慮回收成本、運輸成本，倉儲中心、拆解中心及填埋場的固定成本、運營成本；（3）回收量是模糊數；（4）回收點和填埋場已確定；（5）存儲能力和處理能力是有限制的。

2.模型建立。目標函數：

下面給出模型參數的含義。i為回收點序號i∈1，2，…，I；j為回收產品序號j∈1，2，…，J；p為新建拆解中心待選地序號p∈1，2，…，P；r為材料市場序號r∈1，2，…，R。TISj為從回收點運送到倉儲中心s的第j種產品的單位運輸費用；TSPj為從倉儲中心運送到拆解中心p的第j種產品的單位運輸費用；TPTj為從拆解中心p運送到填埋場t的第j種產品拆解出廢棄物的單位運輸費用；Csj、Cpj和Ctj分別為倉儲中心、拆解中心、填埋場處理第j種產品的單位運營成本；Gjg為第j種回收產品中原材料g的百分比；f■■拆解中心p的固定費用；SMANs和SMINs分別為倉儲中心s存儲能力的上限和下限；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絡設計

杭州第二填埋場在天子嶺垃圾填埋場以西440米興建，負責處理杭州3/4左右的垃圾。而主城鼓樓以南地區及濱江、蕭山兩區的垃圾，由杭州濱江綠能電廠來處理。但杭州市沒有真正意義上的關于電子廢棄物回收的倉儲中心、拆解中心。根據上文中電子廢棄物回收的模型，假設①回收成本；④運營成本，則②運輸費用；③固定成本，可由倉儲中心、拆解中心布局確立。

1.模型參數估計。第一，模型參數假設。（1）存儲站和拆解/檢測中心的處理能力和建設費用。本文將存儲站和拆解/檢測中心合為一體，規模宜居中，根據TCL奧博在天津建立拆解廠的經驗，假設本模型中的存儲和處理能力為200～300臺，即

6～9萬噸，總投資應該在1億元以上。以40年的設計周期計算，每年約合250萬元。（2）拆解/檢測中心的運行和維護費用。專家介紹，單個該項費用每年約80～120萬元，本文中以100萬元計算。（3）運輸價格B的確定。2006年全國一般貨物的運輸價格平均為0.32元/噸公里。考慮電子廢棄物中具有易燃易爆物品，結合杭州市的實際情況，B取1.00元/噸公里。（4）距離的確定。鑒于杭州城市道路網數據的缺乏，擬采用華東師范大學孫健鶴等的研究結果。設x為城市兩點之間的歐氏距離，y為最短路徑距離，則y與x之間的關系可以用下式擬合：y=

1.198x-97.006。（5）其它假設與說明。各回收站和拆解/檢測中心的建設費用和運行費用相同，而與其數量無關；各回收站回收的電子廢棄物的統計周期是一年，回收范圍是其所轄鄉鎮（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/檢測中心之間存在并僅存在最佳距離。第二，模型求解及結果分析。根據預測結果，到2015年杭州市的電子廢棄物總量為91838.36萬噸。根據《杭州市城市總體規劃（2001-2020）》，杭州市分為主城區、江南城、下沙城、臨平城四個中心城區。下沙城雖為新城，但其增長潛能不可忽視，故在此設一處。臨平距離其他三個城區距離最遠，在此設一處。主城區和江南城面積最大，城市人口最多，故設兩處。在此存儲站和拆解/檢測中心個數確定為4個。此外，由于各回收站的空間位置尚未明確定，因此暫以各城區所在區域的幾何中心代替，各回收站的電子廢棄物數量按各城區所預測的電子廢棄物數量計算；由于存儲站和拆解/檢測中心不能位于城市中心地區，故設定距離西湖15公里以內以及錢塘江10公里內不能建設。利用杭州市電子廢棄物回收網絡管理信息系統軟件中的“存儲站的多區位選址模型”模塊，以2015年杭州市各區電子廢棄物的總量為基準，對杭州市電子廢棄物回收網絡體系中存儲站和拆解/檢測中心的個數及空間布局進行了初步的模擬（具體結果見表

2）。

表2 2015年存儲站和拆解/檢測中心的個數及空間布局模擬結果（單位：萬元）

從表中看出，當存儲站和拆解/檢測中心的個數為4個時，各項費用的總和最小，而且容納和處理能力也能滿足要求，故確定采用4個存儲站和拆解/檢測中心。模擬結果表明，存儲站和拆解/檢測中心的容納和處理能力及建設費用和運行維護費用是影響其數量和布局的主要因素，而運費則居次要地位。

本文用模糊數描述廢棄電子產品回收網絡中電子廢棄物的回收量和節點的處理能力，建立了帶有模糊參數的電子廢棄物逆向物流規劃模型，并以實例進行求解。結合杭州市的基礎設施狀況、公路運輸發展情況以及杭州市電子廢棄物產生的實際情況，在借鑒其他地區在建立類似設施以及設備的運營成本基礎上，計算設立不同數量的存儲站和拆解/檢測中心時，各項成本的金額，從而選取一種最為經濟的系統構成。電子廢棄物拆卸中心、倉儲中心的建設需要考慮杭州市的社會經濟條件、成本和效益等因素，再決定建設的必要性和建設規模。另外電子廢棄物回收質量具有不確定，比如：有的可以在舊貨市場進行簡單處理重新流入市場等等，這樣勢必對整個逆向物流網絡結構產生影響。此外參數假設的合理性檢驗也在一定程度上限制了模型的現實操作性，這些問題有待于進一步的研究。

參 考 文 獻

[1]劉枚蓮，李慧蘭，邱建偉.基于模糊規劃的電子廢棄物逆向物流網絡設計[J].工業工程與管理.2011（16）

[2]趙曉煜，彭萍.帶有模糊參數的電子廢棄物回收網絡優化設計模型[J].工業工程.2007，10（3）：62～66

[3]何波，楊超，張華.固體廢棄物逆向物流網絡優化設計[J].系統工程.

2006，24（8）：38～41

基金項目：本文系浙江財經大學2012年校級課題，項目名稱：基于模糊規劃的電子廢棄物回收物流網絡設計──以杭州市為例；項目組成員：童彥旻、張麗、史毛毛、沈飛，執筆人：童彥旻，指導老師：祁黃雄，所在學校：浙江財經大學工商管理學院。