（管理科学与工程专业论文）废旧冰箱处理企业设施规划与设计.pdf

摘要 废旧冰箱作为一种固体废弃物具有其特殊性。第一是冰箱结构中含有许多对环境有 害的物质；第二是含有大量的钢材、铜材、塑料等宝贵的原材料。因此，对废旧冰箱处 理进行研究有很重要的现实意义，是实现循环经济和建设节约型社会的重要举措。 建立废旧冰箱处理企业是实现对废旧冰箱专业化、规模化处理的最有效的途径。而 建立此种企业的关键就是企业的设施规划与设计。与传统的基于正向物流的生产加工企 业的设施规划设计不同，本文从逆向物流的角度，对废旧冰箱处理企业进行了设施规划 设计。其组成部分主要包括：废旧冰箱数量预测、企业选址规划、废旧冰箱处理工艺设 计和企业布置设计等。主要内容如下： ( 1 ) 采用灰色预测方法对废旧冰箱的报废总量进行预测。 ( 2 ) 重点研究了基于逆向物流的废旧冰箱处理企业选址方法和选址战略。 ( 3 ) 在对国内外废旧冰箱回收处理工艺流程及关键技术进行深入分析的基础上， 总结了套符合我国国情的废旧冰箱整体处理、拆卸和分类回收的工艺流程。 ( 4 ) 在设计的工艺流程的基础上采用s l p 法进行处理企业的平面布局设计和车间 布局设计，重点研究了拆卸流水生产线的规划与设计。 ( 5 ) 采用费用效益分析法对废旧冰箱处理企业设施规划设计方案进行经济性 分析。 关键词：废旧冰箱处理 设施规划与设计经济性分析 a b s t r a c t a sas p e c i a lk i n do fs o l i dw a s t e ，w a s t e dr e f r i g e r a t o r sh a v et w ou n i q u en a t u r e s f i r s t l y , t h e r er e m a i nm a t e r i a l sw h i c hh a v en e g a t i v ei m p a c to ne n v i r o n m e n t t h es e c o n dn a t u r ei st h a t w a s t e dr e f r i g e r a t o r sc o n t a i nl o t so fp r e c i o u sr a wm a t e r i a l s ，i n c l u d i n gs t e e l ，c o p p e r p l a s t i c ，e r e t h u s ，i ti so fg r e a tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et om a k er e s e a r c ho nw a s t e dr e f r i g e r a t o r s a n dt h i s r e s e a r c hi sa n i m p o r t a n tm e a s u r e t or e a l i z ec i r c u l a r e c o n o m y a n dc o n s t r u c ta c o n s e r v a t i o n - m i n d e ds o c i e t y t h ee s t a b l i s h m e n to faw a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n ge n t e r p r i s ei st h em o s te f f e c t i v e w a y t or e a l i z et h es p e c i a l i z a t i o na n dl a r g e s c a l ep r o c e s s i n gt ow a s t e dr e f r i g e r a t o r s t h ek e yt o e s t a b l i s hs u c he n t e r p r i s e si st h e i rf a c i l i t i e sp l a n n i n ga n dd e s i g n b e i n gd i f f e r e n tf r o mt h e t r a d i t i o n a lp r o d u c t i o na n dp r o c e s s i n ge n t e r p r i s e sf a c i l i t i e s p l a n n i n ga n dd e s i g nb a s e do n f o r w a r dl o g i s t i c s ，t h ea u t h o rc a r r i e so u tf a c i l i t i e sp l a n n i n ga n dd e s i g no fw a s t e dr e f r i g e r a t o r s p r o c e s s i n ge n t e r p r i s e f r o mt h ep e r s p e c t i v eo fr e v e r s el o g i s t i c s i t s c o m p o n e n t si n c l u d e ： p r e d i c tt h en u m b e ro fw a s t e dr e f r i g e r a t o r s ；s e l e c ts i t e ；d e s i g nt h ep r o d u c tp r o c e s s i n g ；l a y o u t a n dd e s i g nt ot h ef a c i l i t i e so fe n t e r p r i s e s t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) u s e sg r a yp r e d i c t i o nt op r e d i c tt h et o t a lo fw a s t e dr e f r i g e r a t o r s ( 2 ) s e t st h ef o c u so ft h er e s e a r c ho nt h el o c m i o nm e t h o d sa n ds t r a t e g i e so fe n t e r p r i s e w h i c hi sb a s e do nt h er e v e r s el o g i s t i c so ft h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r ( 3 ) t a k e sar e s e a r c ho fw a s t e dr e f r i g e r a t o rr e c y c l i n gp r o c e s s e sa n dk e yt e c h n o l o g i e si n b o mc h i n aa n do t h e rc o u n t r i e s ，t h r o u g hw h i c ht h ea u t h o rg i v e sas u m m a r yo ft h eo v e r a l l p r o c e s s ，t h ed e m o l i t i o np r o c e s sa n dt h es e p a r a t i o na n dr e c o v e r yp r o c e s so fw a s t e dr e f r i g e r a t o r t h a tc a ：) m ei nl i n ew i t ht h en a t i o n a lc o n d i t i o n so fc h i n a ( 4 ) u s e st h em e t h o do fs l p t od e a lw i t he n t e r p r i s ed e s i g n i n go fb o t hl a y o u ta n dp l a n t s o nt h eb a s i so fd e s i g n e dp r o c e s s t h e ns e tt h ef o c u so ft h er e s e a r c ho nt h ep l a n n i n ga n d d e s i g no fw o r k s h o pd e m o l i t i o ns t r e a m i n gp r o d u c t i o n ( 5 ) c h o s e st ot h ec o s t b e n e f i ta n a l y s i sm e t h o d t oc a r r yo u ta l le c o n o m i ca n a l y s i so ft h e p r o j e c tp l a n n i n ga n dd e s i g np r o g r a mb a s e do n k e yw o r d s ：w a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n g ，f a c i l i t yp l a n n i n ga n dd e s i g n ，e c o n o m i ca n a l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津理工大鲎 或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：善勿7 至明签字日期：刎年 月侈日 、 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 墨盗墨三太堂有关保留、使用学位论文 的规定。特授权墨盗墨墨盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编， 以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子 文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：晏碓丽 导师签名： 懒搬叫奄 签字日期：动o 9 年f 月乃日签字日期：勘。夕年月侈日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 2 0 世纪8 0 年代中后期，电冰箱开始大量进入我国大众家庭。研究和实践表明，目前 我国已开始进入电冰箱更新高峰期。据国家统计局数据显示，目前我国冰箱的社会保有 量在1 8 亿台左右。如果按其可使用寿命1 0 1 5 年计算，废旧冰箱数量每年高达4 0 0 万台。 加之高新技术的不断更新应用，冰箱产品的更新换代周期将会大大缩短。有关专家预计 至l j 2 0 1 5 年我国的废旧冰箱将达到1 7 1 4 7 8 万台。如此大量的废旧箱如果不能得到及时回收 处理，产生的大量电子垃圾将给生态环境造成严重的破坏。 废旧冰箱作为一种固体废弃物具有其特殊性。第一是冰箱结构中含有许多对环境有 害的物质。在冰箱的制冷系统和绝热结构中含有使地球臭氧层变薄的氟利昂。一般以 1 6 0 l 容量的电箱为例，大约注有c f c 1 2 制冷剂0 1 l k g ，聚氨酯绝热泡沫的发泡剂配比 约为1 4 7 ，除了少部分在制造发泡过程中破泡逃逸外，多数发泡剂仍然包含在泡沫之 中。冰箱电路板中含有大量的重金属如s n ，n i ，z i ，p b ，a g ，a u 等，这些重金属在环 境中不可降解，容易通过食物链进入人体，危害人体健康；电路板基板多为玻璃纤维增 强的环氧树脂覆铜板，含有卤化阻燃剂，燃烧时产生二苯二恶英和二苯吠喃，对环境有 很大的破坏作用。因此报废后的冰箱不能随意处置，必须进行无害化处理i l j 。 第二是越来越多的人注意到废旧冰箱回收处理的巨大经济价值。冰箱结构中含有大 量的常用金属、贵重金属、钢材、铜材和塑料等都是宝贵的原材料，对于我国这样一个 人均资源占有量相对贫乏的国家，对废旧冰箱的处理不仅仅是环保问题，更是一个资源 问题。废旧冰箱将成为未来的矿产，科学开发这座品味很高的“金矿 ，具有特别深远 的意义。 此外，对废旧冰箱回收处理也是我国法制法规的强制要求。1 9 9 5 年1 0 月中华人民 共和国固体废物污染环境防治法正式颁布实施，法中规定应对固体废物实施减量化、 资源化、无害化，回收利用有用资源，减轻环境污染。2 0 0 2 年5 月，国家经贸委拟定关 于建立家用电器回收利用体系工作方案，牵头成立了废旧家用电器回收利用体系工作 协调小组，并成立立法起草小组，着手制定废旧家用电器回收利用管理办法。国家 发改委于2 0 0 4 年9 月1 7 日，公布了废旧家电及电子产品回收处理管理条例( 征求意见 稿) ，公开征求社会公众意见。条列以资源循环利用和环境保护为目标，提出建立废 旧电子电器多元化回收和集中处理体系，实行生产者责任制。国家信息产业部2 0 0 6 年2 月2 8 日出台的电子信息产品污染控制管理办法中明确了电子产品相关污染的控制和 处罚规定，该办法自2 0 0 7 年3 月1 日起正式施行1 2 。 因此如何减少废旧冰箱对环境的污染，研究其零部件、材料的再生利用是当前研究 的重要课题。建立专业化的废旧冰箱处理企业，对废旧冰箱进行“无害化处理和资源化 利用 ，不仅能解决环保问题，还能给处理企业带来巨大的经济效益。 第一章绪论 1 2 国内外废旧冰箱处理研究现状 1 2 1 国外废旧冰箱处理研究现状 现阶段，国外学者对废旧冰箱研究的领域主要集中在：回收理论与方法的研究、拆 卸技术和回收利用的工艺流程研究、拆卸后材料的资源化利用等。 1 与废旧冰箱处理相关的理论与方法研究 w h i t m e r e t a i ( 1 9 9 8 ) 提出了一种环境意识下的三层产品设计模型，论述了产品报 废后的四种处理形式( 重用、再制造、回收、废物处理) ，考虑了影响产品回收设计的因 素( 时间、材料、能量、费用、模块化程度) 等1 3 】。n i c kb o r l a n d ( 2 0 0 0 ) 等从产品生命周 期生态影响和回收处理经济性影响两方面进行评价分析，通过给出不同回收层次下的生 态影响值和相对应的回收成本，为产品报废处理和产品再设计提供了一定的理论依据【4 j 。 r i c h a r dm n o l l e r 对近5 年的回收设计进行了总结，阐述了家电产品设计的一般原则和 方法、材料选择、零件联接方式和废旧产品的回收、处理的策略i 列。g s e l i g e r ( 2 0 0 1 ) 等详细地研究了以废旧产品回收价值为评价因素的回收方法。在产品设计与回收理论方 面，提出了长远规划和现实规划1 6 1 。b e n n e t t 、m a u r o ( 2 0 0 1 ) ，探讨了家电产品材料回收 与处理的方法，提出了综合考虑环境影响、回收可行性及资源利用程度等因素的电子电 器产品生命周期终了时的优化回收准贝1 1 1 7 1 。m a n b i rss o d h i ( 2 0 0 1 ) 分别从废1 日产品的 制造者、回收商和材料处理商的角度建立了回收的经济性模型，并进行了系统分析【8 】。 c a t h e r i n em r o s e ( 2 0 0 2 ) 等对达到生命周期的产品的回收策略进行了系统研究，提出了 可供产品设计人员设计回收性能好、环境影响小的的设计方法t g l 。s a t o s h ik a n a i ( 2 0 0 7 ) 等基于图论给出了一个表示产品拆卸和回收规划的信息模型，该模型包括产品结构图、 产品连接图、过程模型和回收图1 1 0 j 。q u e i r u g a 、g r i t 等人( 2 0 0 8 ) 针对西班牙的废旧电 子电器的回收情况进行了说明，对废旧电器回收处理中心的设施布置进行了评价j 。 2 废旧冰箱回收处理技术、工艺以及拆卸后材料资源化利用研究 发达国家废旧冰箱回收处理工作开展的较早，回收体系比较成熟，处理技术先进， 像日本、德国、英国、瑞士等在这方面更是走在世界的前列。另外，台湾也是废旧冰箱 处理研究较早的地区，其对废旧冰箱处理的工艺也很有代表性。 他们应用产品全生命周期设计的理论，开展面向回收再利用技术的设计与制造研 究，开发可循环利用的零部件及工艺，开发废旧家电回收处理工艺及技术。他们推行保 护环境的绿色工程，通过制定相关的法律法规来约束和指导冰箱回收利用。废旧冰箱的 回收处理已经实现网络化、机械化、产业化，并创造出巨大的社会经济效益，逐渐发展 成为利润丰厚的新产业。 ( 1 ) 日本 日本是世界上家电技术最为先进，开展废旧冰箱回收处理工作最早的国家之一，而 且非常重视能源和资源的节约和再利用。日本在废旧家电回收处理方面采用了以减少废 2 第章绪论 弃物排放量( r e d u c e ) ，重新使用( r e u s e ) 和废品再生利用( r e c y c l e ) 为主的3 r 循环 处理体系，并且形成了自主回收和再资源化的结构路线，取得了良好的社会效益，并得 到迅速发展。如日本的东芝公司( 图1 1 ) 、n k k 公司( 图1 2 ) 、三菱公司( 图1 3 ) 建成 的废旧家电回收处理厂已运行多年，他们共同特点是：重视制冷剂和c f c 的回收处理； 在预处理过程中拆除压缩机、电机、门封条和箱内玻璃部件：对手工拆卸后的剩余 部分进行整体破碎，采用风力分选技术、磁力分选技术等固体颗粒分离技术分离不同成 分的材料。但是，也存在着不足之处：整机进行破碎使各种材料混合在一起，分选工 序较多，因此回收工艺比较复杂；采用自动化装备，设备的投入大，容易造成冰箱处 理企业的亏损 1 2 1 1 3 1 4 。 图1 1 东芝公司的废旧冰箱处理流程 f i g l 1t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n go f t o s h i b a 资料来源：e l 本废旧家电回收处理利用研究 冰箱 l 预处珲过程 ( 手式拆解等) 不同制造南或不同类 型号冰箱的商效网收 破碎分选过程 破碎 风力分选 压缩机、电机 换热器 电路扳的拆卸 c f c 的网收 - 叫 图1 2 日本n k k 公司废旧冰箱处理流程 f i g i 2t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n go f n k ki nj a n p a n 资料来源：t e c h n o l o g i e sf o rp r o m o t i n gr e c y c l i n g - o r i e n t e ds o c i e t y n k kt e c h n i c a lr e v i e w 3 第一章绪论 一 目c f c 舄袤 机油翟 e 套1 ri 函嘲震i 刍冰箱破碎物 且涡流分选机 o 国彳 风力分选机 寸口 破碎机风力分选机涡流钳选机 铜、铝 日 大气 口加热器 活性碳燃烧审 一一玲冻机 蔼r 墼- - - - 1 触器 砷赳上 广口 j山埋料 尘屑 铜 铁塑料铝铁不锈钢 图1 3 日本三菱东滨废旧冰箱处理流程 f i g l 3t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n go fm i t s u b i s h ii nj a n p a n 资料来源：国外废旧家电处理纵览 ( 2 ) 德国 绝缘材料 c f c 德国也是世界上对冰箱回收处理研究最早的国家之一。从8 0 年代初，德国就开始对 电子废弃物的综合利用进行深入研究，他们致力于手工拆卸和金属富集工艺技术的开 发。德国推出了一种用选矿方法处理电子设备的工艺流程，如图1 _ 4 所示。由该流程可 知，废旧冰箱经过粉碎、磁选和涡电流分选等一系列操作可得到各种有价值的金属产品。 德国的a u + t 公司，是专门从事废旧电子电器回收的企业，己经形成了一套技术含 量高的回收工艺和装备，其中包括冰箱机械物理回收装备。冰箱回收过程中难点之一是 冰箱整体破碎时，发泡层里的发泡剂( r 1 1 ) 会泄露到大气中，造成二次污染。a u + t 公司 在密封装置内进行破碎分选，这样泄露出来的发泡剂被封闭在装置内，再通过c 0 2 活性 l 初步拆解、抽c f c 与机油 图l - 4 德国废旧冰箱处理 i 艺流程 f i g l - 4t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n gi ng e r m a n y 资料来源：德国w e e e 回收处理体系和资源再利用技术 4 黟蓊 第一章绪论 吸附设备回收利用。通过这种密闭装置可以把塑料、p u r 、铜、铝、铁和重金属等分开， 而且完全避免二次污染。这种处理方式的特点：自动化程度高，降低工人的劳动； 整机进行破碎使各种材料混合在一起，分选工序较多，回收工艺比较复杂；采用自动 化装备，设备的投入大，给回收企业造成很大的风斟”i 。 ( 3 ) 欧洲其他国家废旧冰箱处理现状 瑞典的s c a n d i n a v i a nr e c y c l i n ga b ( s r ) 公司是世界上最大的回收公司之一，一直致 力于实施和开展电子废弃物的机械处理技术和设备。这个公司关于电子废弃物处理的基 本流程，涵盖了目前机械处理的基本方法【1 6 i ，如图1 5 、1 6 。 图1 5 瑞典资源化处理回收工艺流程 f i g l - 5t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n gi ns w i t z e r l a n d 资料来源：国内外电子废弃物现状及其资源化技术 图1 - 6 瑞典电子废弃物处理基本流程( s r a b ) f i g i - 6t h ep r o c e s s i n go f w e e ei ns w i t z e r l a n d 资料来源：国内外电子废弃物现状及其资源化技术 英国苏格兰环境保护处很早就开始了冰箱回收处理，开发了环保型冰箱回收处理工 艺流程【1 7 1 ( 见图1 7 ) 。 ( 4 ) 台湾 台湾百盈公司对电子电器产品采用全资源化处理工艺流程，电器产品进行拆卸、归 第一章绪论 类，然后送到各个处理厂进行分类处理，回收材料【l s i ，如图1 8 所示。 图1 7 苏格兰环境保护处废旧冰箱处理流程 f i gl 7t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n go fs c o t t i s he n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y 资料来源：g u i d a n c eo nt h er e c o v e r ya n dd i s p o s a lo fc o n t r o l l e ds u b s t a n c e sc o n t a i n e di n r e f r i g e r a t o r sa n d f r e e z e r s 图1 8 台湾废旧冰箱处理流程 f i g l 8t h ew a s t e dr e f r i g e r a t o r sp r o c e s s i n gi nt a i w a n 资料来源：台湾地区废旧家电回收处理业考察情况 6 第一章绪论 1 2 2 国内废旧冰箱处理研究现状 国内对废旧冰箱回收处理的理论研究，主要集中在部分高校和科研院所。上海交通 大学倪俊芳、蔡建国等( 1 9 9 6 ) 针对废旧家电产品的回收问题，提出了产品可经济性回收 的价值评估模型和基于产品装配模型的面向设计的理论体系【1 9 i 。合肥工业大学刘志峰、 刘光复( 2 0 0 1 - - 2 0 0 7 ) 对废旧冰箱回收处理技术、回收成本和经济效型5 i 、回收性能评 价、回收指标、回收工厂建立等进行了广泛而深入的研究，已取得了阶段性成果1 2 叭。中 国科学院生态环境研究中心刘小丽，王如松等( 2 0 0 5 ) 利用定的估算模型对废旧冰箱 报废量进行了估算【2 l i 。天津理工大学胡彪，李健等( 2 0 0 6 - - 2 0 0 8 ) 主要研究废旧冰箱拆 解处理工剖2 2 i 和聚氨酯泡沫回收等关键工艺1 2 3 i 。广东科龙冰箱有限公司李勇，黄家乐等 主要从事废旧冰箱回收处理和关键技术的研究i 2 4 1 。 国内废旧冰箱回收处理现状，与很多发达国家高度重视再制造，并且已经形成规模 庞大的再制造产业群相比，在废旧冰箱处理方面还处在起步阶段。目前，我国在浙江和 青岛两省市建立了废旧家电处理试点中心1 2 引。另外，北京、天津、广州、杭州、南京等 地的也相继建立了家电回收处理中心1 2 。 然而，我国废旧冰箱的回收处理还是不容乐观，其回收处理模式是一种开环的线性 模式，其弊端主要表现在以下几个方面：一是部分乡镇、个体企业私自拼装处理，其拆 卸以手工为主，手段原始落后，造成材料损耗率高，有些零部件则直接废弃，造成了环 境污染和资源的极大浪费；二是缺乏上规模、上水平的现代化回收处理企业，有4 0 以 上的废旧冰箱经私自处理后，没有任何技术和质量保障就流入旧货市场，给社会带来较 大的安全隐患；三是产品制造商没有参与废旧冰箱的回收处理，产品回收缺乏设计理念， 其发展模式仍是单向的线性发展。因而，面对我国如此大量的电子垃圾处理“市场”， 对于电子垃圾处理企业来说，本该生意不错，但现实状况却并非如此。国内规模比较大 的电子垃圾处理厂大多正处于“无米下锅 的状况。如投资1 0 0 0 多万元的南京金泽公 司电子电器废弃物加工处理中心由于无法满足其日处理量，自竣工投产以来一直处于闲 置状态【2 7 1 1 2 8 i 。 为此，建立有效的废旧冰箱回收处理系统模型就显得非常重要，体现这种系统模型 的载体是废旧冰箱回收处理企业。建立这种处理企业是比较重要的一环，它是实现循环 经济的有效途径，其主要工作包括：处理企业产能规划、企业选址、拆卸生产线设计和 企业内部设施布置设计等。建立废旧冰箱处理企业应当结合我国国情，充分发挥我国丰 富、廉价的劳动力资源优势，在废旧冰箱处理阶段提高再生品的附加值，开发符合中国 国情的环保型回收利用技术，更多地采用人工分解的方法，力争使分解的费用小于回收 物的价值，而不是像欧美很多国家那样更多地依靠机器设备。 7 第一章绪论 1 3 研究思路和全文结构框图 本文的目的是对废旧冰箱处理企业进行设施规划与设计，总的设计要以环保、经济、 科学、可持续发展为原则。本文的所有工作都是围绕这一目的来进行的。本文的研究思 路为： 第一章：绪论。 介绍了研究背景和国内外研究现状。通过对国内外废旧冰箱研究现状进行比较，结 合我国国情，得出建立废旧冰箱处理企业的紧迫性和必要性。最后提出了本文研究思路 和创新点。 第二章：废旧冰箱报废总量预测。 大量废旧冰箱的存在是废旧冰箱处理企业存在的前提，也是企业能否盈利和可持续 发展的关键。将灰色预测方法优点与废旧冰箱总量预测特点结合起来，以灰色预测为基 础，提出了分时段按比例废弃的废旧冰箱总量预测方法 第三章：废旧冰箱处理企业设施选址规划。 废旧冰箱处理企业产品来源和处理后的再生材料去处都要基于逆向物流网络体系 运输，在对产品处理的过程中会对环境有一定的污染，例如机器的噪声污染、酸性气体 污染、大量固体废弃物等，因此此种企业选址不能随意，必须认真分析影响环保企业选 址的各种因素 第四章：废旧冰箱处理工艺规划设计。 由于企业平面布局和车间以及生产线设计都依据产品的处理工艺流程，本文在对企 业整体规划之前，对废旧冰箱的处理工艺流程和处理设备进行了设计和规划，分别研究 了废旧冰箱整体回收处理工艺流程、拆卸处理工艺流程和分类回收工艺流程 第五章：废旧冰箱处理企业布置设计。 根据设计的废旧冰箱处理工艺流程，采用s l p 法对基于逆向物流的废旧冰箱处理企 业平面和车间进行布局规划，重点对废旧冰箱拆卸流水生产线进行了规划设计。 第六章：对废旧冰箱处理企业设施规划设计方案进行经济性分析。 在比选项目和方案时，一般需要对项目的工程技术、工艺以及资源等因素和条件进 行综合分析和评价。但归根到底，这些因素都要尽可能量化为投入产出的代价和效益。 从这意义上讲，经济评价是项目可行性研究和评估的核心内容，其目的是力求在允许的 条件下使投资项目获得最佳经济效益。因此，本文采用费用效益分析法对废旧冰箱 处理企业设施规划设计方案进行了经济性分析。 最后对全文进行了总结与展望。 全文的结构框图如图1 - 9 所示。 8 第一章绪论 废l 【1 2 水箱撒 废总屉坝测 第三章 废i u 冰箱处理 企业选址规划 第网章 废i 【j 冰箱 处理工艺 规划设计 废旧冰箱 报废现状 分析 i 废i | j 冰箱 ，1 处理企业 1 l 选址的重 i要性 废l i 】冰 箱j i 体 回收处 理工艺 第五章 黜i j l i i 殳i , t h i 1 企业 废旧冰箱处 理企业砷i 置 设计的原则 和要求 第六章 对规划设计 方案的经济 性分析 废l 几冰箱 处邢介业 费j l 】效益 分析 i 废冰箱 2 , 2 i 总址颅测 l 办法选持 l 废i | 1 冰箱 4 2 l 拆卸 ：艺 i 流程设计 废冰1 1 i 总 星预测的具 体过程 废旧冰箱 处即企业 选址办法 i 废l 订冰箱 4 31 分炎收 l处理，l 艺 l 废i 冰箝 s ，l 辇器名凿 l 设计 i费用和 6 2 i 经济效 益估算 i t l l i b i t l t 6 3i 处即介业 l 环仪效益 1分析 图i - 9 全文结构框图 f i g l - 9t h es t r u c t u r ed i a g r a mo f t h ep a p e r 9 废l u 冰箱 处卑企业 选址战略 t 4 l 废矍萎墓篓理 5 4l 废i n 冰箱拆卸 l 流水线划设计 6 4 废们冰箱处 理企业 会 效益分析 蝴眦雌删妒勘响 2 3 箱业局 冰企布汁珲嘶设 废处平 25 第二章废旧冰箱报废总量预测 第二章废i b 冰箱报废总量预测 废旧冰箱报废总量预测是进行处理企业设施规划设计的基础和前提，也是建立废旧 冰箱回收网络体系的基础和自 提。只有准确预测今后段时间内废旧冰箱总量及其报废 趋势，才可以比较准确地确定各类处理设施的数量、位置，从而规划设计处理企业的建 厂规模和生产能力以及可持续发展的能力。 废旧冰箱报废总量预测是一项十分复杂的工作，而且与之相关的数据相对比较少。 根据调查收集到的相关数据有：冰箱产品的主要年份保有量、近几年的销售量以及产品 的使用年限。本章主要内容就是根据这些相关数据，选用适当的预测方法，对废旧冰箱 的总量进行科学预测，在此基础上对其报废趋势进行简要分析。 2 1 废旧冰箱报废现状分析 我国冰箱制造业是从1 9 6 4 年开始起步，8 0 年代初各地企业开始生产冰箱，9 0 年代 进行大批量生产，到目前为止，由于冰箱更新换代速度加快，大量冰箱已进入了报废期。 自2 0 0 3 年起，我国家用冰箱已进入到报废的高峰期。据2 0 0 4 年统计，冰箱报废量保守 估计为5 0 0 万台，预计以后每年至少按1 0 的速度增加。据国家统计局统计显示，目前 我国冰箱的社会保有量在1 8 亿台左右，如果按可使用寿命8 1 0 年计算，废旧冰箱的 数量每年可达4 0 0 万台，加之高新技术的不断更新应用，冰箱产品的更新换代周期将会 大大缩短，报废量将更加巨大1 2 2 i 。 与此同时，我国已成为家电生产基地，冰箱的生产和销售都跃居世界前列，种类和 数量增长迅速，1 9 9 5 - - 2 0 0 7 年我国冰箱产量见表2 1 。从表中数据可以看出，我国每年 家用冰箱的销售量以较快速度增长。其中有两个关键数据1 9 9 9 年增长率为1 4 1 5 ，2 0 0 3 年为4 0 2 6 。根据中国家用电器研究所专家估计的电器生命周期，冰箱使用寿命大约 是8 1 0 年。如果取1 0 年的话，2 0 0 9 年和2 0 1 3 年将是冰箱报废的高峰期。根据目前冰 箱产品生产，销售以及更新换代速度，有关研究人员推测，从2 0 0 6 年到2 0 1 5 年废旧冰 箱将急剧增加，接近2 0 0 0 万刽列j 。 如此大量的报废冰箱如果得不到及时恰当的处理，将给我国社会和环境造成巨大的 负担。因此，加快废旧冰箱处理研究和建立废旧冰箱处理企业是当务之急，具有很重要 的现实意义。建立专业化的废旧冰箱处理企业，对废旧冰箱进行无害化处理和资源化利 用，不仅能解决环保问题，还能给处理企业带来巨大的经济效益，增加就业机会和节约 资源能源。 i o 第二章废旧冰箱报废总量预测 表2 119 9 5 2 0 0 7 我国家用电冰箱销售量 t a b 2 - it h ed o m e s t i cr e f r i g e r a t o rs a l e si n19 9 5 - 2 0 0 9 资料来源：中国统计年鉴( 1 9 9 6 2 0 0 8 ) 2 2 废旧冰箱总量预测方法选择 目前，专门针对废旧冰箱的总量预测的相关研究和报道很少，都存在着许多问题【2 1 i i z s l l 2 9 1 1 3 4 i 。主要体现在以下几个方面： 1 预测方法不合理 从预测方法来看：一般都是根据冰箱历史销售量和固定的使用年限确定废弃量。 这不太符合我国的基本国情：一方面我国目前并没有严格规定冰箱的使用年限和报 废年限，导致冰箱产品超期使用现象严重；另一方面，由于我国明显的城乡差异和进城 农民工的存在，导致城市居民淘汰后的冰箱大量流向农村和进城务工农民手中。 因此，采用固定的或法定的报废年限来预测冰箱废弃总量是不科学、不准确的。 2 预测样本的选择不科学 以前的预测都是在历史销售量已知的情况下进行废弃量的估算，而废旧冰箱处理企 业的建立需要一定的前瞻性，需要能够预测今后一段时间或时期的废旧冰箱的产生量。 因此，必须首先预测今后一段时间的销售量，进而预测以后的废弃量。 3 把所有到使用年限的冰箱产品都看成废弃物不尽合理 因为有些冰箱到了使用年限以后，可能经过检测、维修还能够继续使用，因此，这 种冰箱，此时还不能算是废弃物。 4 缺乏对废旧冰箱来源和流向的研究 废旧冰箱处理企业的建立需要充分考虑废旧冰箱的来源和流向以及时间、空间上的 第二章废旧冰箱报废总量预测 分布。这些因素决定了废旧冰箱处理企业逆向物流成本，对企业今后的发展和盈利具有 至关重要的作用。 2 2 1 废旧冰箱总量预测思路 废旧冰箱总量的预测是一项十分复杂和困难的工作：不仅需要明确目前冰箱的拥有 量和销售量，还要准确预测未来一段时i 日j 的拥有量和销售量：不仅需要知道冰箱的使用 年限、还要预测报废年限以及在使用年限和报废年限内废弃的比例；不仅需要预测冰箱 废弃总量，还要明确其来源和流向。 对废旧冰箱总量的预测可以根据各年底冰箱的保有量进行预测，也可以根据冰箱历 史销售量进行预测。当年拥有的冰箱数量，生产和使用的年限存在很大差异，所以若根 据冰箱的保有量进行预测，需要知道当年的冰箱已使用的年限，而这些数据目前很难得 到【2 9 i 。 在对国内外相关研究分析和综合的基础上，本研究根据冰箱每年的销售量和使用年 限，提出了分时段按比例废弃的电子废弃物总量预测方法，该方法的基本思路如图2 1 ： 从图中可以看出，准确全面预测废弃冰箱的总量需要做好以下几方面的工作： ( 1 ) 预测冰箱产品未来一段的销售量 根据近几年的销售量，采用合适的方法预测其今后一段时期的销售量。 ( 2 ) 合理确定冰箱产品的使用年限和废弃比例 使用年限和各年废弃比例的确定是确定冰箱废弃量的关键。经过查阅有关文件及相 图2 1 废旧冰箱总量预测思路 f i g 2 1 w a s t e dr e f r i g e r a t o rt o t a lf o r e c a s ti d e a s 关冰箱产品的使用说明，结合市场调研、问卷调查的结果，合理确定冰箱使用年限和各 年废弃的比例。 ( 3 ) 计算每年废旧冰箱的数量 根据每年冰箱的销售量及其使用年限和各年废弃的比例，计算每年废弃冰箱数量。 ( 4 ) 对废旧冰箱总量的预测结果进行分析，包括废旧冰箱总量预测结果的可靠性、 来源与流向等。 1 2 第二章废1 只冰箱报废总量预测 2 2 2 冰箱销售量预测方法选择 根据以上对冰箱报废量预测的基本思路可以看出：对废旧冰箱预测的关键是预测未 来一段时间冰箱的销售量，从而根据销售量来预测废弃总量。 可以进行冰箱销售量预测的方法很多，主要有相关分析法、回归分析法、灰色预测、 神经网络预测i 等【3 0 1 1 3 1 i 。本研究在对比相关分析、回归分析、神经网络以及其他预测方法 分析和实验的基础上，认为灰色预测是既方便而且又能符合研究的精度需求的预测方 法。其优点主要体现在： ( 1 ) 灰色预测的特点是单数列预测 在形式上，只运用预测对象自身的时间序列建立模型，与其相关联的因素没有参与 运算和建模。这并不是说，其它因素对预测对象没有影响和作用，模型不够全面，灰色 系统的“灰 ，正体现在这里。 冰箱的销售量影响因素很多，既有社会经济的，也有消费水平和消费观念方面的， 还有科学技术方面的，这些因素，不是用几个指标所能表达清楚的。而且，这些因素之 间的结构关系难以准确描述，它们对冰箱销售量的影响更是无法精确计算，多数因素都 在动态变化之中，其运行机制和变化规律难以完全明白。这反映了冰箱销售问题具有明 显的灰色性，它是一个既含有许多已知信息，又存在许多未知或未确定信息的灰色系统。 灰色系统理论把受众多因素影响，而又无法确定其复杂关系的量，称为灰色量。对 灰色量进行预测，不必拼凑数据不准、关系不清、变化不明的参数，而是从自身的时间 序列中寻找有用信息建立模型，发现和认识内在规律，并进行预测。这并不意味着灰色 量不受任何因素的影响，而是它们时间序列数据的动态变化，正是那些主要的、次要的， 直接的、间接的，已知的、未知的、明显的、隐含的众多因素相互联系、相互制约协同 作用的结果。实际上它们的影响，已或多或少地反映在起伏波动的数据里。 ( 2 ) 灰色预测的另一特点是不追求大样本量 灰色系统分析有个重要原则：现实信息优先的原则。即在处理历史信息和现实信息 的关系时，重视现实信息。这是由于在信息不完全系统中，表征或反映它的状态特征和 行为的主要是现实信息，直接影响系统未来的发展趋势、起着主导作用的也是现实信息； 同时在历史信息中，能反映客观事物发展规律的那部分信息，都会以这样或那样的方式 被现实信息所载有。这一点对于社会、经济等灰色系统更为明显。 所以，灰色预测不追求大量历史数据，也不苛求它的典型分布，而是对已掌握的部 分信息进行合理的技术处理，通过建立模型，在更高的层次上，对系统动态过程进行科 学的描述【2 9 1 。 冰箱的销售量与人口数量、经济发展水平和人们的生活水平等许多因素有关，具有 灰色系统的特征，因此可以采用灰色建模理论的灰色预测方法，对冰箱的销售量进行预 测1 3 0 1 。 第二章废l f l 冰箱报废总量预测 2 2 3 灰色预测模型介绍 灰色预测法按照预测问题的特征，可分为五种基本类型，即数列预测、灾变预测、 季节灾变预测、拓扑预测和系统综合预测。此处主要应用灰色数列预测。所谓数列预测， 就是对某一指标的发展变化情况所作的预测，其预测的结果是该指标在未来各个时刻的 具体数值。 数列预测的基础，是基于累加生成数列的g m ( i ，1 ) 模型。设x ( 哪是所要预测的某项 指标的原始数据，则 x ( o = x0 ) ( 1 ) ，x o ( 2 ) ，x ( o ( 3 ) z o ( 吖) ( 2 1 ) 一般而言，它是一个不平稳的随机数列。对于这样一个随机数列，如果它波动太大， 其发展趋势无规律可循，这样就无法用其它方法对其进行预测。如果对原始数列作一次 累加生成处理，即 x 1 = b o ( 1 ) ，工o ( 2 ) ，x 1 ( 3 ) 工( a ，) ( 2 2 ) x0)g)=x佃(f)(2-3) i = l x i ”) g ) = x ( - - o ( f ) ( 2 - 4 ) 则得到一个新的数列。这个新数列与原始数列相比较，其随机性程度一般也会大大 弱化，平稳程度大大增加。 对于这样的新数列，其变化趋势可以近似地用如下微分方程描述： 业+ 倒( 1 ) ：“( 2 5 ) d r 其中：a 称为发展灰数：_ 称为内生控制灰数： 在= 【云j ，在= p 7 口) 一b 7 匕( 2 - 6 ) 其中= b o ( 2 ) ，x o ( 3 ) ，x o ( m ) 为列向量 b 为构造数据矩阵 b = 一圭 工( 1 ) ( 1 ) + x 1 1 ) ( 2 ) 1 一扣1 ) ( 2 ) ( 3 ) l m 。 m 一圭 1 1 ) ( m 1 ) + x 1 1 ) ( m ) 1 ( 2 - 7 ) 上述微分方程所对应的时间响应函数为： 圣( i ( r + 1 ) = ( 1 ) 一旦卜+ 旦( 2 - s ) l口j 口 该式即为数列预测的基础公式。对一次累加生成数列的预测值j o ( ，) ，可以求得原 始数的还原值： i ( ，) = 量1 ( ，) 一圣1 ( f 一1 )( 2 9 ) 1 4 第二章废l f l 冰箱报废总量预测 is ( 。( ，) ：x ( 。( ，) 一；(