循环经济视角下的电子废弃物逆向物流网络构建研究

1、循环经济视角下的电子废弃物逆向物流网络构建研究学校： 广西科技大学姓名： 叶长平班级： 物流101学号： 201000709032任课教师： 张光明2013年01月18日循环经济视角下的电子废弃物逆向物流网络构建研究摘要： 电子行业的飞速发展，加快了电子电器产品更新换代的速度，也导致废弃电子电器产品的数量激增。不处理好废弃电子电器产品，将给环境造成污染，同时浪费了许多宝贵的资源。而废弃电子电器产品的回收处理离不开物流网络的支撑，物流网络设计是否科学直接影响了物流管理的效率。本文从电子废弃物逆向物流网络构建的背景、目的和意义出发，再到国内外关于电子废弃物回收网络的研究现状进展，以及与电子废弃物逆

2、向物流网络相关的理论，提出了电子废弃物回收的网络模型，最后结合浙江省的电子废弃物回收案例，详细阐述了电子废弃物逆向物流网络构建的过程以及对经济的效益，总结出建立电子废弃物逆向物流网络构建对人类经济社会持续发展的重要性。关键字： 废弃电子电器产品 逆向物流网络 循环经济 可持续发展一绪论1.1电子废弃物逆向物流网络构建研究的背景、目的和意义随着我国经济社会的不断进步，人们的生活水平不断提高，电子产品越来越多的应用到生活的各个领域，而人们对电子产品个性化、时尚化、现代化的要求，使得电子产品不断更新，以至于其生命周期越来越短，随之产生了大量的末端产品（End of Life 简称 EOL）。据报道，

3、中国对于电子产品的生产和消费在世界上居于前列，据国家统计局的数据显示，在 20 世纪 80 年代国内的家用电器开始进入家庭，按正常使用寿命 10 至15 年计算，2003 年到 2004 年已经进入家电报废高峰期。从 2003 年起，中国每年的电冰箱、洗衣机、电视机的年度报销量至少有 500 万台，加上空调、手机、电脑等，每年总计将有 3000 万台电子产品报废。随着科技的飞速发展，电子产品的更新换代周期越来越短，如：手机每月都有新款上市，一年前的手机早已停产；笔记本每三个月都有新产品上市，产品一过季便大打折扣，新产品的时效期特别强，这就使得电子废旧物堆积如山。但是长期以来，我国电子废旧物的回

4、收利用都不合理，均处于零散回收、二次使用、“土法”分解等低层次的处理模式状态下，不仅效率低，而且对环境造成了严重污染。然而，废弃电子电器产品的经济效益是无法忽视的。有些电子电器产品被淘汰，并非因为不能继续使用，而是由于产品更新换代的速度太快，旧的产品很快被淘汰，这种现象在计算机和手机产品中非常广泛，因此这类电子电器产品可以继续使用；还有一些电子电器产品是部分零件出现损坏，而主要的核心部件没有损坏，经过更换或修理损坏的零部件，产品仍然可以继续使用；而大部分的废弃电子电器产品并非毫无价值，相反在废弃电子电器产品中含有多种贵金属，蕴藏着较高的价值。丹麦研究人员分析的结果显示，1吨随意搜集的电子板卡中

5、，可以分离出286磅铀、1镑黄金、44磅锡、65磅铝，而1磅黄金的价值就是6000美元。美国以及德国一些厂家在废电脑与其它电子电器产品中回收黄金，每星期可处理10吨电子垃圾，一年可获取700万美元左右的利润。显而易见，废弃电子电器产品的回收处理己经成为我国垃圾回收处理的一大难题，面对我国废弃电子电器产品日益严峻的形势和资源再生的需要，建立废弃电子电器产品逆向物流体系己成为当务之急，而废弃电子电器产品逆向物流网络是废弃电子电器产品逆向物流体系的重要组成部分，是回收处理废弃电子电器产品的前提。另外，废弃电子电器产品数量大、不确定性高的特点，电子电器产品废弃的地点、时间、数量、物品种类和质量等的不确

6、定，给废弃电子电器产品的回收处理带来一定的麻烦。因此，废弃电子电器产品逆向物流网络的规划就很重要。科学的废弃电子电器产品逆向物流网络的规划与管理，可以保护环境、节约资源、实现经济和社会可持续发展，同时对业界也有重要的指导意义。1.2电子废弃物逆向物流网络构建国内外研究现状1.2.1国外研究现状逆向物流的各个参与方构成逆向物流网络，网络中各种设施节点的数量、位置、网络节点中流量与运输路径的确定是逆向物流网络结构设计的主要内容。1975 年，Guiltinan 和 Nwokoye第一个对逆向物流网络进行了定性分析，定义了四种不同类型的逆向物流回收网络。1992 年，Pohlen 和 Farris以

7、逆向物流的最终目的不同，分为不同形式的逆向物流网络，并总结了逆向物流网络的功能：收集、检测、分类、运输以及再处理。2000 年，Moritz Fleischman等对回收物流的网络结构进行了描述，从供应链的绩效角度出发，分析了逆向物流和正向物流的特点有哪些区别，文中指出回收物流可以根据物流网络的集中程度、网络中的层次数目，网络间的联系、开环结构或是闭环结构、不同的运营模式来进行分类。 2001 年，Sodhi研究了 EOL 电子产品逆向物流网络结构问题，分别从所有者、收集者、处理者的角度，均依照各自收益最大化原则，建立了数学规划模型。 2002 年，Hu Tung-Lai等研究了有毒废料的逆向

8、物流系统，考虑到废料的收集、存储、处理和分销，构建了一个多阶段、多类型产品的离散时间线性分析模型，并将模型应用于台湾 Nan-Tzi 工业加工园区，利用 Lindo6.0 求解。 2007 年，Kara等建立了一个仿真模型来设计悉尼市的逆向物流网络，该仿真模型可以识别需要进一步分析的重要因素。1.2.2国内研究现状2001 年，向盛斌主要是从环境理论上论述了逆向物流管理的必要性，并突出了政府的作用，强调政府实行严格管制。2003 年，朱道立对逆向物流系统的功能进行分类，根据系统结构可分为：简单逆向物流系统和带有回收中心的复杂逆向物流系统两类。文中将逆向物流网络分为可重新使用包装的逆向物流网络、

9、重新制造的逆向物流网络、回收物流网络、商业退货逆向物流网络等。2008 年，郭腾达等人，以网络分析法为基础，构建的网络图影响了制造业逆向物流外包或自营的决策，利用 SD 软件仿真模拟，通过灵敏度分析，提出解决逆向物流决策问题的定量化思路。 2009 年，付小勇等人，针对垃圾回收量的不确定性，提出了逆向物流网络中的模糊约束机会规划模型。孙浩等人考虑固定费用节省率、运输折扣、最小回收率和政府补贴等因素，构建混合整数非线性规划模型，用遗传算法求解。电子废弃物的回收处理实践方面，我国进行了一些尝试。2003年12月，国家发展改革委确定了浙江省、青岛市为国家废旧家电回收处理试点省市。同时将浙江省、青岛市

10、试点项目以及北京市、天津市废旧家电示范工程纳入了第一批节能、节水、资源综合利用项目国债投资计划。综上所述，国内外对逆向物流网络的定性分析主要探讨了网络的各种主要形式、主要特征以及设计原则等方面，为逆向物流网络的构建提供了理论的支撑。二电子废弃物逆向物流网络构建相关理论2.1循环经济理论循环经济本质上是一种生态经济。它运用生态学原理及其基本规律而不是机械论规律来指导人们的社会经济活动，要求将人类社会的各项经济活动与自然环境的各种资源要素视为一个密不可分的整体加以考虑，以实现经济数量的增长和环境质量的改善协调一致，实现GDP的“绿化”，从而成为一种崭新的发展途径和模式。2.2 逆向物流与传统供应链

11、反向，为价值恢复或处置合理而对原材料、中间库存、最终产品及相关信息从消费地到起始点的有效实际流动所进行的计划、管理和控制过程。2.3 电子废弃物逆向物流将经济活动或人民生活中失去原有使用价值的电子电器物品，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存，并分送到专门处理场所所形成的物品实体流动。2.4可持续发展理论可持续发展理论是指既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害。人类在工业革命以后，由于科学技术的迅速发展，大大加速了对自然资源的开采和使用速度。而采用逆向物流可实现产品从消费者一供给者的逆向流动，使自然资源能得到多次重复利用，实现了自然资源的可持续发展。2.5生态经

12、济学理论逆向物流是社会再生产的重要一环，活动过程中不仅有物质的循环再利用和能源的转化，而且有价值的转移和价值的实现。生态经济效益是经济效益和生态效益的综合统一，它不仅把人类经济活动的眼前利益和长远利益结合了起来，而且把局部利益和整体利益结合了起来。企业通过实施逆向物流，减少了废弃物的产生，将回收后的零部件和材料用于产品的再生产活动，减少了对自然资源的消耗，有利于维护良好的生态环境。另一方面，物料的重复利用，降低了企业的生产成本，给企业创造了巨大的利润空间。由此可见，逆向物流涉及了经济和生态环境两大系统，架起了经济效益和生态环境效益之间彼此联系的桥梁。2.6.交易成本和网络组织理论根据威廉姆森的

13、交易成本理论，资产专用性越高，交易双方的依赖性越大，市场交易成本也越高。当资产专用性很高时，应将其交易成本尽量内部化，消除市场机制下的机会主义行为，降低交易成本。实施逆向物流，根据回收产品的不同须设有专业的回收处置设备，因此其资产专用性较高，必须避免采用市场交易而采用其它交易形式，如网络结构和企业结构形式。根据网络组织理论，一个企业与其它企业所建立的合作关系是企业最有价值的资源，企业从其它企业获取补充的投资或能力是增强企业竞争力的有效途径。逆向物流正是通过与正向物流的闭环结合，形成了供应商一制造商一分销商一顾客一回收商一制造商一供应商的上下游企业间的集成网络组织结构，从而实现了整体效益的最优化

14、。三电子废弃物逆向物流网络构建研究现状3.1电子废弃物逆向物流网络设计需要考虑的因素逆向物流网络设计中必须考虑两个关键因素：物流中的正向和逆向的关系以及逆向物流的不确定性。此外，还应考率环境污染和成本-收益问题。3.1.1 正向和逆向的关系 一般情况下，根据正向和逆向的关系，可将逆向物流网络分为三种类型：沿传统正向物流的逆向流动网络、独立的逆向物流网络、正向和逆向相结合的集成物流网络。（1）沿传统正向物流的逆向流动网络。 一般情况下，这类逆向物流系统适用于保鲜食品行业、小型生产厂家等。（2）独立的逆向物流网络。一般情况下，这类逆向物流网络适用于规模比较大的企业，具有建立独立的逆向物流系统的能力

15、，而且所生产的产品寿命比较长。（3）正向和逆向相结合的集成物流网络 一般情况下，这类逆向物流网络适用于大中型企业，其管理层比较顺畅，所生产的产品对时间的要求不高。3.1.2 逆向物流的不确定性 逆向物流网络中的不确定性比传统的正向物流系统中的不确定性要复杂的多，不仅需要考虑市场对产品需求的不确定性，还要考虑废旧物品供给的不确定性，主要包含回收物品质量、数量以及运输时间的不确定性。可以使用网络规划法和遗传算法，也可引入随机变量，建立不确定的混合整数线性规划模型，并利用机会约束和期望值处理方法求解模型。31.3 环境污染问题 从我国目前的发展状况来说，有些行业，例如：家电、造纸等企业必须考虑环境污

16、染问题。如果废弃物不进行合理的处理，将会造成严重的环境污染，进而引发一系列的社会问题。3.1.4成本-收益问题 成本-收益问题从某种程度上讲就是资源的循环利用问题。对于部分企业来说，资源的循环利用可以节约成本，但由第三方逆向物流企业对废旧物进行回收，就不能保证资源的循环利用，这对整个企业的收益会产生较大的影响。3.1.5 逆向物流网络设计应该解决的问题 逆向物流网络设计中应该解决的问题包括：节点的布局、回收物品的运输、回收物品的库存、回收物品的拆卸和逆向物流的运作方式。3.1.6构建逆向物流网络的原则整体最优原则、与正向物流网络相协调原则、经济性原则、成本与服务优化原则、 动态性原则、 可持续

17、发展原则。四电子废旧物回收的逆向物流网络框架构建的电子废旧物回收的逆向物流网络中制造厂和再制造厂分开设置，采用正向和逆向相结合的闭环型集成物流网络，运用自营和他营相结合的方式回收。构建该网络时，需考虑以下几个方面的问题：首先，假设企业是在几个可选择的地点新建工厂、分销中心、回收中心、集成检测/拆解中心。企业为了节约成本，可以将部分分销中心和回收中心集成建造，用以减少固定成本，从而也减少了部分废旧产品回收的运输成本；还可以将部分废旧产品的回收外包给第三方物流企业，减少建造回收中心的固定成本。其次，假设由于政府施压或是企业的责任感，企业必须回收一定比例的废旧产品，且回收的废旧产品只采用废弃处理和再

18、制造两种处理方式，经检测合格的废旧产品运送到再制造厂经再制造后可以作为新产品再次流入消费市场。最后，由于企业制造新产品和再制造产品的规模都比较大，制造厂和再制造厂可以分开建设。 电子废旧物回收的逆向物流网络结构中，其相关处理设施包括以下几方面：（1）制造厂，负责生产新产品；再制造厂，负责回收处理后的产品，并加工成新产品。（2）分销中心，用于暂时存放新产品，并销往各地消费区。（3）回收中心，用于暂时存放回收的废旧物品，并进行简单的拣选分类。（4）集成检测/拆解中心，对废旧产品进行简单处理，符合要求的运往再制造工厂，不符合的作为废弃物处理。电子废弃物逆向物流网络模型分为开环型结构和闭环型结构。如下

19、图： 五案例分析以浙江省2006年废弃电子电器产品为例本节中的案例研究的是在我国浙江省建立废弃电子电器产品逆向物流网络，浙江省作为全国主要的经济发达地区，每年产生大量的废弃电子电器产品垃圾。但是在没有行之有效的管理行政手段，大量的废弃电子电器产品流向了街头小贩、自营回收站或者维修站，这不仅容易造成资源的严重浪费，而且废弃电子电器产品中的一些有毒材料以及重金属等将对环境造成严重污染。2001年始，杭州作为全国垃圾回收的试点城市之一，对于回收废弃电子电器产品已经具备了一定的经验。5.1浙江省废弃电子电器逆向物流网络问题分析本文研究的案例是在浙江省每个地区随即选取2到4个三级县市作为回收点，总共选取

20、了39个回收点，回收厂和处理厂的候选对象是全省的10个县市，已知杭州已经建立了一个回收厂和处理厂，对于新建的回收厂的个数不大于4家，处理厂的个数不大于4家，如表4.1所示。废弃电子电器产品逆向物流网络的主要困难之一是在于系统中参数的不确定性，对浙江省废弃电子电器产品逆向物流网络规划中废弃电子电器产品的回收数量、各种设施的建设成本和营运成本，销售有价资源得到的收入等都具有不确定性。这种不确定性主要是缺乏相关领域的实际数据，包括不确定的规模经济、不健全的二手销售市场。下面就对这些数据进行估计。其中，j=1表示回收或者处理的是废弃家电；j=2表示回收或者处理的是废弃通讯产品、j=0表示同时回收或者处

21、理这两类废弃电子电器产品。5.2废弃电子电器产品逆向物流网络数据分析1）全省废弃电子电器产品总量首先我们根据浙江省行政区域划分，全省共有11个地区，对于每个区域选取2到4个县市作为回收点。选取的回收点为：湖州（长兴、安吉）；杭州（富阳、桐庐、淳安）；衢州（江山、开化、龙游）；嘉兴（平湖、海宁）；绍兴（新昌、诸暨、上虞）；宁波（余姚、奉化、宁海）；舟山（岱山）；台州（天台、仙居、温岭）；温州（永嘉、平阳、泰顺）；丽水（遂昌、云和）；金华（永康、义乌、兰溪）。候选的回收厂和处理厂地点为：奉化、永嘉、新昌、平湖、长兴、永康、江山、遂昌、温岭、岱山。对于浙江省各地区的废弃电子电器产品数量，由于2007

22、、2008年的数据难以获得，而2006年的数据比较全面，可以较准确地估计出2006年浙江省各地区的废弃电子电器产品数量。本文的数据来自于2007年浙江省统计年鉴、2006年浙江省统计公报以及2007年全国统计年鉴。得出废弃电子电器产品数量的方法是2005年末浙江省居民拥有的电子数量与2006年浙江省居民购买的电子数量之和再减去2006年末浙江省居民用的电子数量，最后计算得出了2006年浙江省废弃的电子数量，如表4.2。（2）各节点设施的成本及能力约束本文自行设定了各节点设施的固定成本与运营成本，且假设各节点固定设施的运作年限为10年，则各节点的成本，具体的数据如下表4.3所示。而对于回收厂的回

23、收能力和处理厂的处理能力，由于缺乏相关的资料，本文自行设定了回收厂的回收能力和处理厂的处理能力，如表4.4所示。（3）运输成本根据浙江省物流与采购协会提供的相关信息，假定货运的运输价格为0.3元/吨公里。回收点至回收厂之间的距离，回收厂至处理厂之间的距离，另本文假定回收点、回收厂、处理厂在同一个县市的，回收点与回收厂、回收厂与处理厂之间的距离为5公里，处理厂与最后处理厂之间的距离统一规定为150公里。（4）废弃电子电器产品的重量和成分根据相关文献以及网络信息，得出了各种电子的主要成分，如表4.7所示。（5）政府补贴和有用资源销售收入废弃电子电器产品中拆卸提炼下来的某些物质达到国家可再利用标准，

24、可以重新在市场上流通买卖。废家电和废通讯产品经过处理，主要可分解成铁、铜、铝、塑料、玻璃、电路板、手机电池等有用资源，以及对环境有害的物质。综合众多废品回收网的数据，它们的价值及其处理费用结合我国的实际情况，政府对废弃电子电器产品回收处理的补贴范围包括回收点、回收厂、拆卸处理厂。参照发达国家及我国台湾地区的补贴标准，现假设如下电视机为25/元台；洗衣机为35元/台；电冰箱为50/元台；空调为45元/台；电脑20元/台；手机2元/部。5.3浙江省废弃电子电器产品逆向物流网络规划本文的案例研究是关于浙江省废弃电子电器产品逆向物流网络规划的问题，研究的目标是网络的总收益最大化，同时决定回收厂、处理厂的位置和类型以及各网络设施回收或者处理的废弃电子电器产品的数量。本文采用了混合整数规划的方法对这些问题进行了求解。通过上述分析计算，最终得出整个废弃电子电器产品逆向物流网络的总收益约7809.52万元，而其中新建的回收厂的位置选择在奉化、永嘉、永康和温岭，新建的处理工厂位置选择在奉化、永康、温岭和新昌。同时，新建立的奉化和已有的杭州回收工厂的回收能力在