电动自行车废旧电池逆向物流系统分析与设计-毕业论文

XXX学院毕业设计说明书（论文）第33页共33页PAGE331绪论1.1设计背景、目的及意义当今人类社会面临的三大主要问题是资源、环境和人口，特别是环境问题，正对人类社会的生存和发展造成严重威胁。社会的发展，公众文明意识、环境意识的提高，从上个世纪90年代初期开始，作为与资源再生利用和环保密切相关的逆向物流，受到了越来越多的相关学术领域研究人员的广泛关注。上世纪九十年代，电动自行车崭露头角，虽然很多城市采取“不鼓励、不禁止”的双不政策，但短短几年，电动自行车便成为人们理想的出行工具。由于相关法律法规的缺失和管理体制的不健全，使得电动自行车的废旧电池回收遭遇困境，同时废旧电池若得不到有效处理，将严重污染环境。2007年9月12日，CCTV新闻频道的《朝闻天下》栏目报导了一篇《电动自行车废旧电池处理成难题》的文章。主要讲述了随处丢弃的废旧电池对环境造成危害，废品收购站成为废旧电池的归宿。如何处置电池，已成了很多人的烦心事。2003年10月，国家环保总局、国家发展和改革委员会、商务部等部门联合颁布的《废旧电池污染防治技术政策》中规定，电动自行车生产企业必须承担废旧蓄电池的回收责任。但在实际操作中，由于没有明确由哪一家职能部门来具体管理，这项规定难以落实，所以健全回收处理机制是关键[1]针对上述情况人们逐渐发现消除电动车废旧电池的污染隐患，整治和规范废旧电池回收市场迫在眉睫。同时，应完善相关立法，建立规模化回收企业，形成产业化链条，并提高回收技术和水平，避免资源浪费和环境污染。此外，政府部门要在这项工作中真正发挥作用，要对电池回收制定符合我国实际的管理办法及具体的可操作的管理实施细则，并成为网络建设与管理的主导力量。本文通过建立电动自行车废旧电池逆向物流系统使废旧电池能够得到合理的回收再利用，大大降低对环境的污染，这也正符合国家的可持续发展战略。1.2国内外现状1.2.1国内研究现状目前，我国仍然没有建立起一套完整规范的废旧电池的逆向物流系统。但先后也有不少人进入这一领域进行研究。a）废旧干电池研究现状曹娟提出了基于以“减量化、再利用、资源化”为原则的循环经济思想指导下的废弃干电池逆向物流模式，建立数学模型进行定量分析。然后选择环境污染因素和资源耗用因素作为评价的两个指标建立了废弃干电池逆向物流模式的定量评价模型。最后对模型进行算例演示，并作出结果分析[5]。b）逆向物流模型许民利等人先介绍了逆向物流相关方面的知识接着分析我国废旧家电逆向物流的现状然后深入分析废旧家电产品逆向物流的特点最后提出了一个第三方专业逆向物流机构参与的系统模型[6]；彭萍，首先对废弃家电逆向物流的构成、特征和处理活动等内容进行了介绍，然后在此基础上讨论废弃家电逆向物流网络设计的问题，并提出了三个关于废弃家电回收网络的模型[7]。c）激励措施王海强针对废旧电子产品逆向物流实施过程中遇到的激励机制问题,通过对逆向物流与正向物流的比较及逆向物流本身的特殊性的分析,分别提出经济激励机制和非经济激励机制[8]。d）逆向物流运作模式袁剑锋首先从回收渠道和运作模式中存在不足两方面来分析了我国废旧家电逆向物流的现状。然后对当前的三种家电逆向物流运作模式进行了对比分析,找出不同模式的优缺点和适用条件。再结合我国现状,构建了家电制造企业和物流外包商联营的逆向物流模式,并进行一些分析[9]。1.2.2国外研究现状在先进国家和地区，人们对于废旧电子产品的逆向物流关注较早，目前已行成了各自较为完备的回收体系。a）逆向物流系统1995年，Guiltinan和Nwokoye提出根据流通渠道企业成员完成的再生或在制造功能和能力的不同，构建不同的逆向物流回收再利用系统；MoritzFleischmann等人论述了逆向物流系统的复杂性。另外BemdEHirsch还对逆向物流的运作进行了模拟。b）逆向物流系统模型在定量研究方面，1999年，krikkeHR,VanHartenA,SchurPC针对耐用消费品提出了构建一个多级回收系统网络的混合整数线性规划模型，针对复印机产品建立一套再制造运作程序，假设逆向物流量达到一定固定水平，从运作成本最小的角度在设定的方案中选择最优的设置地点。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本文将首先阐述我国电动自行车废旧电池的背景、目的及意义，并对相关的概念进行阐述。借鉴废旧家电及其相关理论研究，首先构建电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络，提出了基于成本、利润因素的电动自行车废旧电池逆向物流动态优化概念模型作为理论依据；然后构建电动自行车废旧电池逆向物系统的组织管理网络回收体系最优利润函数的比较分析,讨论不同情况下对不同电动自行车废旧电池逆向物流回收模式的选择；接着简略地提及电动自行车废旧电池逆向物流的信息系统。三者共同构成电动自行车废旧电池逆向物流系统。1.3.2研究方法通过对电动自行车的市场现状、废旧电池的回收现状以及销售各个环节的心理倾向进行市场调研。同时借阅和查找图书馆资料，参考已经学过的以及课外的相关课本和书籍。利用互联网和学校网络图书馆电子资源查阅所需要的资料。相关模式（如：电动自行车废旧电池逆向物流制造商回收模式和委托代理回收模式）的比较分析。2相关概念及理论方法2.1逆向物流逆向物流（ReverseLogistics）这个名词最早由Stock在1992年提出，他认为逆向物流为一种包含了产品退回、物料替代、物品再利用、废弃处理、再处理、维修与再制造等流程的物流活动。以后许多学者对逆向物流的定义和内涵都提出了自己的看法。综合这些学者的表述，逆向物流意指为了重新获得产品的使用价值或正确处置废弃产品的目的，将原材料、半成品、制成品等从产品消费点一端（包括最终用户和供应链上客户）返回产品的来源点一端（生产地或供应地）的过程。为了实现物流的目的，必须对退回的物资进行回收、分类、检验、拆卸、再生产及报废处理等活动。在逆向物流中被回收的物品经过处理和修整，达到完好后也可以返回到正向物流中的任何环节上，并可重新融入正向物流[2]。逆向物流可以简单地概括为：组织对来源于客户手中的物资的管理（吉恩蒂尼和安戴尔，1995GiuntiniandAndel,1995）。逆向物流包含来自于客户手中的物资、包装品和产品。更简单的概括是，逆向物流就是从客户手中回收用过的、过时的或者损坏的产品和包装开始，直至最终处理环节的过程。但是现在越来越被普遍接受的观点是，逆向物流是在整个产品生命周期中对产品和物资的完整的、有效的和高效的利用过程的协调。逆向物流的过程如下图2-1所示:供应商供应商制造商零售商消费者回收检测分类拆卸分解第三方再循环废弃处理逆向物流正向物流自然资源图2-1逆向物流示意图2.2逆向物流系统逆向物流是指为了重新获得产品的使用价值而进行的一系列过程，其中包括回收、检验、拆卸、处理和分类等过程。在企业物流过程中，由于某些物品失去了明显的使用价值（如加工过程中的边角料、消费后的产品、包装材料等）或消费者期望产品所具有的基本功能失去了效用或已被淘汰，将作为废弃物抛弃，但在这些物品中还存在可以再利用的潜在使用价值，企业为这部分物品设计一个回收系统，使具有再利用价值的物品回到正规的企业物流活动中来。这个回收系统就是逆向物流系统，而系统中的物流就是逆向物流[3]。逆向物流的系统模型包括收集、仓储、处置、配送这4项标准化活动。如图2-2所示,它在这个模型中,主要从企业内部逆向物流链的宽度出发来对系统进行整合。逆向物流系统的主要任务是收集和运送回流商品，因此它可以建立在原有的传统前向物流渠道上,也可以另外单独重建,或是将传统物流与逆向物流系统整合在一起,如图2-3所示。给出逆向物流系统的直观网络结构图,这样也可以方便讨论逆向物流系统的特征和体系构成。Si回收资源i给定活动的MIS给定活动的管理信息系统物流Si回收资源i给定活动的MIS给定活动的管理信息系统物流信息流S1S2S3收集收集MIS处置MIS仓储处置处置配送回收···Sn正向物流正向物流逆向物流供应商生产商分销商零售商用户用户用户回收商第三方生产商图2-3逆向物流系统的网络结构模型2.2.1逆向物流系统的结构特征从物品反向流动本身来看，逆向物流系统结构具有以下几个特征：a）系统的高度复杂性。从消费者或终端市场退回或回收的商品在时间、地点、数量、质量和类别上具有高度不确定性，从而增加了系统对逆向物流有效控制的难度。此外不同物品的物流还存在相互作用和影响，这也会进一步增加系统的复杂性。b）系统目标的多样性。即系统结构的设计除了要满足效益成本和供应的要求外，还要考虑环境保护和国家行业标准等因素。c）系统具有天生的供需失衡本性，即回流物品的供应常常与生产商的需求不匹配。d）系统具有“从多到少”的特性，即系统物流从多个方向向着少数地点汇聚，回流物品是逆向物流的原材料，这一点与正向物流系统是不同的。[8]2.2.2逆向物流系统的体系结构a）构建低成本逆向物流传输网络。建立分层次集中式回流物品处理中心，这是逆向物流系统高质量运营的物质基础和前提。逆向物流追求不同层次的目标，例如：资源缩减、重复利用、再生循环、废弃处置等。首先逆向物流强调产品生命周期的缩减，使正向物流和逆向物流活动量最低化；其次是重复使用，物流管理者应尽量使产品零部件的材料本身的形态被多次重复使用；再生循环是经过物理或化学处理后，使废弃材料再资源化的过程；废弃处理才是最后的选则。因此，要根据企业产品回流的不同层次的目标，从成本效益最优化出发来分层次建立必要的一级、二级甚至更多层级的回流物品处理中心，利用低成本运输通过进行连接，并据此建立树状逆向物流运送网络。b）对逆向物流成本发生起点进行控制。在逆向物流流程的起始入口，建立完善的电子产品评估检验指标体系和培训高素质员工，对有缺陷或无依据的回流物品进行审查，加速逆向物流流程。首先要辨识退货原因，如积压返运原因、产品质量原因、非正常合同原因等；其次，在检验退货时，根据公司退货政策，仔细核对退货单据注明的退货原因是否与实际相符，确定退货的必要性和成本，降低无谓损失。第三，将退货检验视为一项常规性工作，随着企业生产线扩展和新品种开发加快，应及时将产品更新信息传递给逆向物流检验人员，定期进行质量知识和标准的培训，减少“隐性流失”。c）建立逆向物流管理信息系统。为了更多而方便地管理，还需要建立一套完善的管理信息系统。自动采集回流物品信息，进行归类和分别处理，直接跟踪回流过程及处理成本，对每次回流物品原因及最后处置情况编订代码，统计回流商品的回流率、再生利用率、库存周转率等，以便管理者进行实时跟踪和评估。在这里值得注意的一点是，基于供应链思想设计的信息系统还能实现制造商与销售商间共享退货信息，为服务商提供包括质量评价、产品生命周期在内的各类营销信息，使退货在最短时间内分流，为企业节约大量的库存成本和运输成本。企业实施逆向物流战略决策时，应对产品回收的成本、经济效益、环境效益作周密分析论证，同时要考虑到实施过程中可能存在的问题。另外，逆向物流业务是由供应链上各企业共同运作的，因而企业要与供应链上其他企业充分协商，并结合整个供应链的业务能力集体做出决策。总之，在实施逆向物流战略时，只要做到科学决策、周密计划、精心组织，企业才有可能实现其预期的战略目标。[10]3电动自行车废旧电池的现状分析3.1电动自行车废旧电池的现状为了更好地了解目前电动自行车废旧电池相关情况，论文撰写了对淮安电动自行车的市场进行的相关调研，调研内容包括：电动自行车废旧电池的特点、电动自行车新电池的价格、使用回收电动自行车废旧电池的成本、电动自行车废旧电池的去向及电动自行车废旧电池的处理方法。3.1.1电动自行车废旧电池特点a）寿命短电动自行车电池中约有70％是铅酸电池，30％是镍镉电池，使用寿命一般为1到2年，但寿命的长短和日常使用维护有极大的关系，使用五六年也是有可能的。一般来说，使用电池要注意如下几点：①电池每次使用的放电深度越小，电池的使用寿命脉越长，所以不管使用多大容量的电池组，用户都应养成随用随充的良好习惯。②电池需长时间放置时心须先充足电并定期补充电量，一般1-2个月补充一次。③大电流放电对电池有一定的损害，所以在起步和上坡时，请用脚蹬加以助力。b）重量重大部分人使用的铅酸电池一般有20斤－30斤重，力气稍弱的女士、老人难以招架，取出电池需花费大量的精力。这表示电动自行车电池设计的不合理性。c）污染严重铅酸电池，主要由铅、硫酸、部分其他金属及塑料组成，其内部所含硫酸浓度接近于纯硫酸，酸液具有高溶解性，这种酸液里含有大量的铅、无机盐，随意排放将严重污染土壤和水源，并产生铅蒸气，对空气环境、生态平衡造成破坏。一组电动车的废电池会污染上万吨水。铅不易被排出体外，还会引发人体代谢、生殖及神经等方面的疾病，而人体的铅含量一旦超标，就会导致智力下降、胎儿畸形，易诱发儿童的恶性肿瘤，甚至导致死亡。由于很多电动车厂家、商家其实只管卖不管收，废品收购站成了废旧电池的最终买家。其处理方法也非常简单：把电池里的酸液倒掉后，再取出电池里面的金属铅出售。被倒掉的酸液里含有锌、锰、镉等多种重金属，这些含有重金属的有害酸液大多直接进入了下水道，进而渗透到地下水中，其后果直接造成对环境的严重污染和对人们的身体的极大伤害。现在绝大多数电动自行车使用铅酸电池，废弃后若得不到有效处理，将严重污染环境，其危害甚至比汽车尾气还要大。3.1.2电动自行车新电池的价格市场上常见的电池品牌的进价，换一次电池，10-12A每组3只在220至260元之间，10-12A每组4只为280至350元，17A每组3只为280至350元，17A每组4只为400至480元，20A每组为430至500元。目前，本市市场上常见的就有10种品牌，且不同品牌价格不一样。以36V/10-12A类型为例，价格高低每组相差30元左右。而48V/20A的类型，好一点与差一点的每组价格要相差80元左右。3.1.3使用回收电动自行车废旧电池的成本报废的电池可以以旧换新，一般一组电池可以折价四、五十元，多的可以折一百多元，但必须都在本店购买新电池。如果电动自行车厂家自行收购，需要支付的运输、保管、无害化处理等费用太高，因此，很多厂家不回收废旧电池。经销商在顾客将废旧电池以旧换新之后，一般将其直接卖给了废品收购站。3.1.4电动自行车废旧电池的去向国家于2003年出台《废电池污染防治技术政策》通知，电动车生产企业和销售商须承担废旧蓄电池的回收责任，但由于没有明确规定具体管理部门，很多厂家、商家只管卖不管收，废品收购站成了大多废旧电池的最终买家。商家一般都不愿透露电动自行车废旧电池的去向。一方面商家也不知道回收之后如何处理；另一方面也表示其中另有你隐情。有的商家回收后卖给了废品回收站，有的卖给了电动车的生产厂家，也有个别人以极低的价格回收废旧电池，转而以旧充新，重新卖给不知情的消费者，获取不菲的差价。3.1.5电动自行车废旧电池的处理方法一组废旧电池的回收价格一般在50元左右，如果电动自行车厂家自行收购，需要支付的运输、保管、无害化处理等费用太高，因此，很多厂家不回收废旧电池。现在的电动自行车销售商一般很少回收电动自行车废旧电池，即使回收也将低价回收的废旧电池转卖给废品站。电动自行车废旧电池的处理方法如下：其工作流程简单，即用锤子、锯条等工具将旧电池打开，倒掉里面黑色的液体，再取出里面的金属块。这些废旧电池里可以回收的部分就是金属铅，一般卖给铅厂，其中的黑色液体是酸液，没有回收价值，处理方式就是直接倾倒在地面上或下水道里。2003年10月，国家环保总局、国家发展和改革委员会、商务部等部门联合颁布的《废旧电池污染防治技术政策》中规定，电动自行车生产企业必须承担废旧蓄电池的回收责任[1]。3.2电动自行车废旧电池逆向物流系统的分析通过对上述内容的调研，发现建立一个电动自行车废旧电池逆向物流系统势在必行。由于尚无电动车废电池环保回收处置的专业部门，对电动车废电池及其它民用电池的回收缺乏有效的管理制度。电动自行车生产厂方也是委托有关蓄电池生产厂家进行回收，或由再生资源回收经营户和单位进行回收，这不仅不符合国家现行的法律法规和安全处置要求。而且没有将混入生活垃圾中的废电池进行分拣，废电池与生活垃圾一样采用焚烧或填埋的方法处置，非常不科学，严重污染空气、土壤和水源。具体表现在以下几个问题：一、政府部门（工商、环保等）、商家、生产厂家没有相结合的监管系统，没有建立废旧电池管理网络，从而不能对电动自行车废旧电池实行统一管理和归口收购，保证废旧电池安全处置。二、所有电动自行车及铅酸电池的生产、销售企业对自己产销的废铅酸电池的回收置之不理。三、厂家和销售点没有达成协议，销售点不提供废电池的更换及回收服务，收集的废电池也不交给具有废电池经营许可证的单位统一处理。四、铅酸蓄电池回收和处理的社会化服务体系的建立有困难。没有专业化的技术、信息、人才和管理的企业机构，难以实现电动自行车废旧电池回收处理的集约化、效率化。五、公众对废旧电池的有关知识没有得到普及。在公众中加大宣传力度，公众对废旧电池管理和可能造成环境危害没有正确了解，不能明确认识到铅酸废电池属于危险废物管理范畴，引导和鼓励消费者将废旧电池送到指定的回收商店，方便回收管理。新闻传媒很少开辟专栏，向公众介绍废旧电池的各种危害，引导市民提高对处理废旧电池的认识，自觉地履行废旧电池的回收义务。政府也没有提出相应的鼓励措施。4电动自行车废旧电池逆向物流系统的设计4.1设计思路及框架4.1.1设计思路下文先从构建电动自行车废旧电池逆向物流网络着手，针对中转站和处理站的两级选址问题，同时考虑费用最小化和居民的意愿，建立一个多目标规划模型。通过引入目标函数的模糊满意度，采用两阶段模糊算法求解，来确定中转站和处理站的位置与数量，及由中转站接收废旧电池的产生点。在此基础上构建一个电动自行废旧电池逆向物流的经济模型，其中包括制造商模式和委托代理回收模式两种模式。基于5个假设条件,构建了制造商独立回收模式和委托代理回收模式下的利润函数模型,通过制造商最优利润函数的分析比较,提出了制造商对不同回收模式的选择。基于模型,探讨了影响利润函数的因素:原材料价格、使用回收材料的成本和企业规模、实力、技术、管理等综合要素,并在此基础上提出了电动自行车废旧电池逆向物流体系的动态优化概念模型。此外，为保障本电动自行车废旧电池逆向物流系统的有效运转，还需政府的支持和引导工作。4.1.2设计框架电动自行车废旧电池逆向物流的基础设施网络电动自行车废旧电池逆向物流的基础设施网络电动自行车废旧电池逆向物流的组织管理网络电动自行车废旧电池逆向物流信息平台逆向物流信息流图4-1电动自行车废旧电池逆向物流系统框架图上图表示的是电动自行车废旧电池逆向物流系统框架图，其中包括基础设施网络、组织管理网络以及信息平台。基础设施网络和组织管理网络相辅相成，而信息平台则贯穿在这两个模型中。本文主要以基础设施网络和组织管理网络为主，对信息平台只是简单地提及。电动自行车废旧电池逆向物流系统的基础设施网络，优点是能够规范废旧电池的回收，使废旧电池的回收具有系统性，便于加强管理，但此模型不能降低其成本。而组织管理网络的优点是能够降低回收的成本，但对回收点的管理起不到任何作用。本文将这两种模型合二为一，既能规范回收管理，又能降低其回收成本，使废旧电池的回收工作更加科学有效，为我国逆向物流特别是对环境危害较大的物品的回收产生示范效应。a）基础设施网络的框架电动自行车废旧电池逆向物流的基础设施网络设计主要目的是规范废旧电池的管理。电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络包括：逆向物流节点、运输路线、通道和网络组织等组成。而基础设施网络主要以网络模型的设计为主。网络模型主要由三部分组成：废旧电池产生点、废旧电池中转站和废旧电池处理站。图4-2为电动自行车废旧电池逆向物流网络设计的模型。其中A表示废旧电池的产生点，B表示废旧电池的中转站。在这个网络中，废旧电池是由居民点产生，然后分别集中到各个中转站，再由各个中转站运送到处理站进行处理。AA1A2...AnB1B2Bn...处理站图4-2电动自行车废旧电池逆向物流网络模型b）组织管理网络的框架电动自行车废旧电池逆向物流系统组织管理网络的设计的主要目的是为了减少实际回收过程中的成本。组织管理网络的框架主要包括：决策层、运营管理体系、运营基础体系、外部资源。这部分主要写电动自行车废旧电池逆向物流组织管理网络中所涉及的成本，建立其经济模型。其中经济模型分为两个模式分别为：制造商回收模式和委托代理回收模式。制造商回收模式(ManufacturerRecycle，MR)是电动自行车废旧电池制造商通过自己回收处理废旧电池而建立的电动自行车废旧电池逆向物流，图4-3为制造商回收模式下的基本框架。消费者消费者废旧电动自行车电池回收处置制造商销售商正向物流逆向物流图4-3制造商回收模式下的框架委托代理回收模式(Principal-agentRecycle，PR)是指将回收废旧电池的业务委托给有回收优势的企业进行回收处理。图4-4为委托代理回收模式下的基本框架。消费者消费者废旧电动自行车电池代理回收机构处置制造商销售商回收正向物流逆向物流图4-4委托代理回收模式的基本框架c）逆向物流信息平台在电动自行车废旧电池逆向物流信息系统中，不仅存在产品实体的流动，而且大量存在着逆向物流信息。逆向物流信息的及时传递、共享以及信息的处理都会对整个电动自行车废旧电池逆向物流系统的效率产生重要影响。只有有了逆向物流信息管理体系的支持，逆向物流系统才能够真正激活，才能真正发挥效用[11]。4.2电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络的设计4.2.1电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络包括：逆向物流节点、运输路线、厂商、客户、逆向物流网络组织等。但本文主要以构建电动自行车废旧电池逆向物流网络模型构建来展开。电动自行车废旧电池逆向物流网络的构建如下所示。4.2.2模型的假设在建立模型之前，我们给出以下的假设：a）每个电动自行车废旧电池产生点就是居民区。居民区人口越多，废旧电池产生得也越多。b）各个电动自行车废旧电池产生点产生的废旧电池的数量是确定的，并且在一定时期不变。c）在规划区域内，建立一个处理站，多个中转站。4.2.3参数和决策变量定义[12]模型参数如下：i∈I:废弃物产生点的下标；j∈J:中转站的下标；k∈K:处理站的下标；α:每人每天产生的废弃物数量；β:单位废弃物的单位距离的运费；D:中转站的最大服务半径。:废旧电池产生点i的居民数；:建立处理站k的成本；:建立中转站j的成本；:废弃物产生点i到中转站j的距离；:中转站j到处理站k的距离；:废弃物产生点i到处理站k的距离；决策变量定义如下：如果在被选地j建立中转站，那么=1；否则=0如果在被选地k建立处理站，那么=1；否则=0如果产生点i的废弃物运往中转站j，那么=1；否则=04.2.4数学模型对决策者来说，希望建立设施的成本和运输成本尽可能的小。对居民来说，希望中转站离他们的居民点尽可能的近，同时希望处理站离生活区尽可能的远。也就是说，居民点和中转站之间的最大距离要尽可能的小，居民点和处理站之间的最小距离要尽可能的大。而居民点和处理站距离增大的同时将导致运输费用的上升。由于此类设施都是由政府部门规划建设，因此既要考虑成本因素，又要考虑居民的意愿。本文建立一个多目标模型来反映这种现实情况，通过模型求解可以确定在何处建立中转站和处理站，建立中转站的数量，哪些中转站负责哪些居民区。数学模型(FMOLP)如下[12]。min++(+)[1]minA[2]maxB[3]s.t.=1,[4]ZijXj,,j[5]B,[6]W,[7]≤D[8][9]∈(0，1)，[10]∈(0，1)，,j[11]∈(0，1)，[12]上式是一个多目标整数规划模型。目标函数式[1]为总成本的最小化，包括建立中转站和处理站的成本以及运输费用。[2]式为废弃物产生点到最近的中转站之间最大距离的最小化。[3]式为废弃物产生点到最近处理站的最小距离的最大化。[4]式确保每个产生点只运往一个中转站。[5]式确保只有建立了的中转站才能接受从产生点送来的电动自行车废旧电池。[6]式表示任何一个产生点和离产生点最近处理站的距离不小于产生点到最近的处理站之间的最小距离(P)。[7]式表示产生点和离它最近的中转站之间的最大距离(A)不小于任何一个产生点和为这个产生点服务的中转站的距离。[8]式为中转站的服务半径约束。[9]式表示只建立一个处理站。式[10]、[11]、[12]为变量的取值约束。4.2.5目标的模糊隶属度函数令f1，f2，f3分别表示目标函数式[1]、[2]、[3]。通过与决策者的分析，定义三个目标有如下的模糊隶属度函数[12]。110if0if1if10101ifif0if10if0if1if图4-5三个目标函数的隶属度函数4.2.6两阶段模糊算法求解Zimmermann提出了求解经典多目标线性规划的模糊算法，但是当等价问题的最优解不唯一时，他的算法不能保证所获得的解是原问题的有效解[14]。因此我们采用两阶段模糊算法能够较好地解决这个问题[15]。令u是由，，构成的原问题的解，原问题的可行域记为U。第一阶段，我们将模型FMOLP转化成以下等价的形式(FMOLP1):Maxs.t.约束为式[4]～[11]其中，，是模型FMOLP的正理想解；，，是模型FMOLP的负理想解。从而找出目标集整体满意度的最优值λ和等价问题的最优解u(原问题的可行解)。如果最优解是唯一的，则u就是原问题的最优解。否则在第二阶段构建一个目标集平均满意度最大的模型（FMOLP2）如下所示：maxs.t.[0，1]约束为式[4]～[11]从而求出原问题的有效解。4.2.7网络模型算例设计通过该算例，说明该方法的具体应用过程。假设在淮安市现有6个电动自行车废旧电池产生点及人口数如表4-1所示和3个备选中转站及建站成本如表4-2所示。另外有2个备选处理站及建站成本如表4-3所示。令=1元/单位距离/t，β=1/元/单位距离/单位废弃物。表4-1产生点的位置及人口编号编号横坐标X纵坐标Y人口（万人）129202.8233361.5337272.2446362.1534173.2643461.8表4-2备选中转站的位置及成本编号横坐标X纵坐标Y成本（万元）编号横坐标X纵坐标Y成本（万元）137.5419.3145243.5738.6555316.0821.7160表4-3备选处理站的位置及成本编号横坐标编号横坐标X纵坐标Y成本（万元）198830027360400由于本算例选取的数据较少，不需要用计算机软件进行计算。计算过程如下所示：a）和的求解当选择产生点1中转站1处理站1时，代入式[1]可得：45*1+300*1+1*（28*1*1*+2.8*1*1*）=580.2，同理可求得其他数据，其中最小的数据时当选择产生点2中转站2备选站1时求得其最小值462，即=462。当选择产生点5中转站3备选站2时，可求得最大值740.8，即=740.8。b）和的求解当选择产生点1中转站1时，代入式[2]可得：=9，同理可求得其它数据，其中当选择产生点5中转站2时，可求得=24.16。当选择产生点6中转站3时，可求得=36.12。c）和的求解当选择产生点1处理站1时，代入式[3]可得：=70.88，同理可求得其它数据，当选择产生点6处理站1时，可求得=54.04。当选择产生点6处理站2时，可求得=33.11。求得正理想解=462，=24.16，=54.04和负理想解=740.8，=36.12，=33.11。代入模型FMOLP1，求得其唯一的最优值=0.95。据此可求得模型FMOLP的解，结果如表4-4所示。图4-6为建站后的示意图。表4-4计算结果1：1,3,5目标1：462（万元）2：2,4,6目标2：24.16目标3：54.04建立的中转站：由其负责的产生点1：1,3,5目标1：462（万元）2：2,4,6目标2：24.16目标3：54.04建立的中转站：由其负责的产生点建立的处理站：1图4-6建站前后的示意图4.3电动自行车废旧电池逆向物流系统的组织管理网络设计4.3.1组织管理网络构建电动自行车废旧电池逆向物流系统除了构建电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络外，还需考虑到组织管理网络。电动自行车废旧电池逆向物流组织管理网络包括：决策层、运营管理体系、运营基础体系、外部资源等。这部分主要围绕电动自行车废旧电池逆向物流组织管理网络中的成本展开的。电动自行车废旧电池逆向物流经济模型的设计如下所示：4.3.2假设条件模型的构建基于以下假设:a）制造商、销售商追求利益的最大化；b）废旧电池回收处理后，部分原材料可以应用到再制造新产品过程；c）电动自行车电池的生产可以完全使用新原材料，也可以部分使用回收处理的原材料或零部件；d）电动自行车电池都是经过销售商进行销售的；e）电动自行车电池制造的原材料价格由市场决定。4.3.3参数设定采用新原材料制造电动自行车电池的单位成本；使用回收处理原材料或零部件生产电池的单位成本；通过电动自行车废旧电池逆向物流单位产品节约成本，=-；制造商出售电动自行车新电池给销售商的批发价格；销售商销售电动自行车新电池的零售价格；在委托代理模式下，电动自行车新电池制造商为处理电动自行车废旧电池并回收可利用材料而支付给委托代理商的单位价格；D()消费者需求函数，D()=n-m，其中m，n均为大于零的参数；第i种模式下j方的经济收益；第i种模式下电动自行车废旧电池回收成本，=D()，其中为单位回收成本；第i种模式下电动自行车废旧电池处置成本,=[D()]+D()，其中a,b为系数，由企业规模和竞争力、管理、回收网络构建及处置技术等方面的因素决定；第i种模式下电动自行车废旧电池回收处置总成本，=+=RD()+[RD()]+RD()=[RD()]2+RD(),其中=+；第i种模式下电动自行车废旧电池回收率；ii=(MR，PR)，MR为电动自行车电池制造商回收模式；PR为委托代理回收模式；jj=(1，2，3)，1为制造商；2为销售商；3为委托代理商。4.3.4模型求解电动自行车废旧电池逆向物流不同构建模式下，制造商、销售商和委托代理商利润模型可以概括表示为:企业利润=总收益-总成本4.3.5模型比较a）制造商回收模式制造商回收模式，这其中又可分为独立回收模式和联合回收模式两类。独立回收模式是指电动自行车电池制造商通过自身实力独立构建电动自行车废旧电池逆向物流，自己管理废旧电池的回收处理、再利用，从而实现废旧电池的高效回收利用。在政府管制条件下，生产企业建立电动自行车废旧电池逆向物流，使外部社会成本内部化，是生产者责任延伸的重要形式。企业通过建立电动自行车废旧电池逆向物流，可以减少资源能源利用、节约生产成本，同时还可以较为直接地了解客户对于产品的意见反馈，以利于改进产品和增加客户的信任程度，树立企业形象。联合回收模式是指生产相同或相近产品的电动自行车电池生产企业，通过合资、技术共享等形式共同构建的电动自行车废旧电池逆向物流。采用这种回收模式减轻了企业采用独立回收模式所需的大量资金成本负担，同时有助于发挥企业在资金、技术、物流领域的各自特长，易形成规模效应，同时保证废旧电池来源。1）零售商利润函数销售商只负责电动自行车新电池销售，其收益函数可以表示为：[1]假定其成本为固定值，对[1]式求导得销售商最优零售价格:[2]2）制造商利润函数-[3]将[2]式代入[3]式，并分别对求偏导，得最优批发价格和回收率：[4][5]将[4]、[5]代入[3]式得到制造商最有利润函数：[6]b）委托代理回收模式委托代理回收模式是指制造商将废旧电池回收处理的业务，以委托代理的形式交由有资质的企业机构负责。通过这种模式，专业的委托代理商凭借技术、信息、人才和管理等方面的专业优势和规模生产的成本优势，实现电动自行车废旧电池回收处理的集约化、效率化，制造商可以极大地节省用于建设电动自行车废旧电池逆向物流的成本，集中于主流业务的发展，从而实现电动自行车电池生产者和委托代理商的双赢。1）零售商利润函数销售商只负责电动自行车电池销售，其利润函数可以表示为：[7]对[7]式求导得销售商最优零售价格：[8]2）委托代理商利润函数 [9]将[8]式带入[9]式后对其求导，得到委托代理回收模式下的最优回收率：[10]3）制造商利润函数在给定的条件下，制造商的利润函数表示为：[11]将[8]，[10]二式带入[11]式，并对其求导，得到制造商最优批发价格：[12]将[12]代入[11],得到制造商利润函数：[13]c）结果与分析1）模型结果优化委托代理模式中，为实现利润函数的最大化，则需最大，构造函数:[14]对PT求导并令其等于零，得到家电制造商最优委托代理价格经检验其为f()最优解，此时制造商的利润最大。将其带入委托代理回收模式下的利润函数，即得到委托代理模式下制造商最优利润函数的表达式。制造商回收模式下的利润函数是在最优条件下得到的，所以已经是最优利润函数表达式。因此，生产制造商应结合自身情况，选择合适的回收模式从而尽可能的实现利润最大化，是制造商履行回收处置职责、保障电动自行车废旧电池逆向物流高效稳定运转的关键因素。不同模式下，电动自行车电池制造商的最优利润函数见表4-5。表4-5两种模式下电动自行车制造商的最优利润函数项目项目制造商回收模式委托代理回收模式最优利润函数2）模型比较与分析由表1可知，两种回收模式的最优利润大小由第二项决定。若，制造商将选择自己构建电动自行车废旧电池逆向物流，此时。是关于回收处理成本()和再利用成本函数()相关系数的综合表达式。时，表明企业规模和经济实力较强，在回收处置技术和管理等方面不仅有能力依靠自身实力构建电动自行车废旧电池逆向物流，而且与专业的委托代理商相比，回收和处理成本的差距并不很大，并且回收率、单位成本的相关因素的可控性强。大型电动自行车电池企业或企业联合体适合选择这种模式，尤其在委托代理企业发展尚不完善的条件下，企业自身构建电动自行车废旧电池逆向物流的优势较为明显。若，制造商将选择由委托代理商进行回收和处置。此时，，表明委托代理商在电动自行车废旧电池逆向物流方面的技术和管理优势明显，，，且差距较大。制造商为了节省成本和精力，会采取业务外包或合作形式，借助委托代理商的回收渠道和处理技术实现其生产者处理责任。此时，委托代理商成为社会资源循环利用和无害化处理链条中的重要一环。中小型企业适宜选择此种模式。若，制造商选择任一种模式都可以获得最大利润。此时，=，制造商通过委托代理商还是自己构建电动自行车废旧电池逆向物流对预期取得的利润并没有影响，需要结合实际问题选择电动自行车废旧电池逆向物流的构建模式。不论选择何种模式，增加电动自行车废旧电池逆向物流带来的利润是制造商应考虑的重要问题。由表1知，利润函数由三方面因素决定，一是新原材料价格，由市场决定；二是通过电动自行车废旧电池逆向物流节约的单位成本(=-)，由于由市场决定，关键因素取决于使用回收处置原材料或零部件的成本；三是与企业规模和竞争力、管理、回收处置技术以及回收网络构建能力等方面有关的因素，以系数a、d表示。上述三方面因素相互联系，共同决定着构建电动自行车废旧电池逆向物流的经济利润，进而影响回收体系运转的效率和稳定。企业根据实际情况选择合适的方式构建电动自行车废旧电池逆向物流，履行生产者责任的同时，可以减少对新原材料的需求，增加经济利润。这部分收益可以直接投入于电动自行车废旧电池逆向物流的建设和发展，也可以通过企业整体实力的提升，降低回收处置成本和单位生产成本，提高回收利用率，促进利润的增长。通过电动自行车废旧电池逆向物流的成熟与稳定，使企业和电动自行车废旧电池逆向物流共同达到更高的发展层次。当然政府的引导、监督和支持，以及公众的积极参与也是保障电动自行车废旧电池逆向物流构建与稳定高效运转的重要因素[13]。4.3.6经济模型算例设计由于现在没有电动自行车废旧电池逆向物流的回收模式，本文中的有些数据没有实际的调查根源，只能通过虚拟的数据来进行实例说明上述模型是可行的。由上面的理论可知，当时，应选择制造商回收模式，当时，选择委托代理回收模式，当时，可以选择任何一种模式。所以只需知道，，，，即可。通过调研，得知=150元，=50元，则=-=100元。，是在不同模式下的处理成本。令=20，=10，=12，=6。代入公式，可得=160，=161.3。由于161.3>160，所以选择委托代理回收模式。4.4电动自行车废旧电池逆向物流系统的信息系统逆向物流信息系统的核心是对退货信息的归类和处理，可以直接追踪退货过程的管理。另外，制造商和销售商之间退货信息应该实现共享，以便双方随时查询所需要的信息，通过信息系统的支持，逆向物流的管理部门不仅可以对退货的产品进行逐一管理，反馈退货原因，而且可以为服务商提供包括产品质量评价、产品生命周期分析在内的各类信息。这样可以大大提高退货的处理速度，使退货在最短的时间内得以分流，节约大量的库存成本和运输成本[4]。4.5小结从上述的具体方案中可知，本文选择的是委托代理回收模式来操纵这个电动自行车废旧电池逆向物流网络的。电动自行车废旧电池逆向物流的回收模式主要分为两种，选择不同的回收模式对成本也会不同。上述经济模型的案例分析制造商回收模式和委托代理回收模式的成本就有所不同。委托代理模式所获得利润比制造商回收模式获得多，所以选择委托代理模式。通过委托代理回收模式，专业的委托代理商凭借技术、信息、人才和管理等方面的专业优势和规模生产的成本优势，降低了，的成本，从而节约了网络模型中从居民点到处理站之间的回收和处置废旧电池的成本，同时给制造商带来更多的利润。此外，为社会带来了回收处置一体化服务，提高了电动自行车废旧电池逆向物流网络的效率，极大地方便了广大消费者。由此可以看出，选择委托代理回收模式对网络具有可操作性强，实施起来也更加便利。当然在实际操作中，也不是所有的都是选择委托代理模式操作网络，当时，就会选用制造商模式。5电动自行车废旧电池逆向物流系统的建设策略为了保证电动自行车废旧电池逆向物流系统的有效运营还需要政府的支持和引导。现今制定关于电动自行车废旧电池有关法律如下：《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》、《危险废物污染防治技术政策》和《废电池污染防治技术政策》。但由于没有具体部门落实，所以取得的效果不大。上述设计的电动自行车废旧电池逆向物流系统具有一定的可行性，政府应该给予科技支持同时进行适当的政策鼓励和补贴。落实相关部门进行管理，对于建立具体如下：各电动自行车生产企业应按照危险废物“减量化、资源化、无害化”的总原则，规范电动自行车废旧电池的网络，并降低其回收成本。此外，政府应利用强制性手段强制禁止那些没有资质处理回收来的电动自行车废旧电池的企业。鼓励有资质的企业对废旧电池进行回收。5.1废旧电池产生点的管制政府部门应该在每个居民点建立一个专门回收废旧电动自行车电池的回收站，若收集的废旧蓄电池不能及时运到中转站的，应设置专用的贮存场所，设立危险废物标志，废旧电池应保持结构完整并置于容器内，不得与其他物品混存，禁止将废旧电池堆放在露天场地。在各回收点或回收单位应当制顶必要的事故应急措施，以防止在收集过程中发生事故，并能有效减少环境污染。政府部门让居委会大力宣传回收废旧电动自行车电池的重要性，禁止居民随处丢弃废旧电池，否则进行相应的罚款。并鼓励居民主动将废旧电池拿到回收站进行统一回收。5.2中转站的管制中转站是专门接收来自相应居民点废旧电池的场所。在中转站，可以将回收来的废旧电池进行检测，然后对不同型号的废旧电池进行分类管理。从产生点到中转站配送的过程应注意以下几点：废旧蓄电池在运输前和运输过程中应保证其结构完整，不得将废旧蓄电池解体，以防止蓄电池中有害成分泄露污染环境。装运废旧蓄电池的容器不易破损、变形，其所用材料能有效防止渗漏和扩散，容器外部明显位置须贴有标识。运输转移废旧蓄电池，必须到环保部门办理转移审批手续。运输单位应当制订必要的事故应急措施，以保证在运输过程中发生事故时能有效减少环境污染。对擅自转移废旧蓄电池或转移不符合有关规定的，环保部门将按照有关法规责令限期改正，并予以处罚。5.3处理站的管制处理站是对废旧电池拆卸分解的地方，需要一些技术人员进行专业的操作。根据《废电池污染防治技术政策》的规定，各单位回收的废旧铅酸蓄电池须转运至取得危险废物经营许可的再生铅企业进行回收利用，禁止采用其他途径进行处置。电动自行车所产生的其他类型废旧蓄电池也应优先进行资源化利用，不能利用的，应转移至有资质的专业单位进行无害化处置。5.4回收单位的管制在电动自行车废旧电池逆向物流的经济模型中，回收模式分为制造商回收模式和委托代理回收模式。由不同的模式回收，对成本也会不同。根据《废电池污染防治技术政策》的规定，电动自行车生产企业必须承担废旧电池的回收责任，建立与销售点配套的废旧电池回收系统，亦可委托销售商或专业的回收单位进行收集。电动自行车生产企业必须向环保部门书面承诺回收废旧电池，同时将回收报环保部门备案。专门从事废旧电池回收业务的单位必须取得省环保部门颁发的危险废物经营许可证。结论本文使电动自行车废旧电池逆向物流的网络模型和经济模型相结合，既规范回收管理，又降低了成本，从而提供一整套废旧电池逆向物流解决的初步方案。主要内容如下：1）文章给出逆向物流和逆向物流系统的概念及其框架图，并结合废旧电池的现状，对电动自行车废旧电池逆向物流进行分析。2）本文首先建立电动自行车废旧电池逆向物流网络模型，根据目标的模糊满意度,建立多目标的数学模型,将其转化成等价的具有单一目标的模糊规划问题,采用两阶段模糊算法进行求解。3）根据回收模式的不同，建立电动自行车废旧电池逆向物流的经济模型。通过对制造商构建电动自行车废旧电池逆向物流回收体系最优利润函数的比较分析,讨论了不同情况下制造商对不同电动自行车废旧电池逆向物流回收模式的选择。4）为了保障电动自行车废旧电池逆向物流系统的有效运行，构还需要政府的支持。本文是电动自行车废旧电池逆向物流系统的分析与设计，还存在一些不足之处：1）目前只是通过假设性的数据和地点来论证所构建系统的可行性、科学性和合理性。文中给出数据较少，所以数据的选取具有一定的片面性。2）按照本文构建的系统与建模方法建设具体区域电动自行车废旧电池逆向物流系统网络，需要有体现产生点特性的调研数据（如：小区规模、使用比例等），论文撰写过程中，受区域性数据调研困难限制，未能就具体区域设计具体方案，这也是本文不足之处，具体设计、优化过程还需进一步研究。3）逆向物流系统的建立还应包括逆向物流管理信息系统的建立，由于文章涉及的范围有限，所以在文中只有简略地提到。致谢回想大学四年的校园生活，我感慨万千，首先我要感谢淮阴工学院交通工程学院对我的悉心栽培和教育。经过半年时间的努力，毕业论文的工作已经接近尾声。本次毕业论文能得以顺利完成，尤其我得感谢我的毕业指导老师戴权老师。在论文的写作过程中，遇到一些难以解决的问题和考虑不周到的地方，但在戴老师的悉心帮助和关怀下，把这些问题都一一解决。老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，渊博的学识，敏锐的洞察力，缜密的思维时刻感染着我，启发着我，使我受益匪浅。从选课题到论文的完成，戴老师都给予了我很多指导和支持，他治学的严谨和研究的精神时刻激励着我前进。在此谨向戴老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。本文的顺利完成，还要感谢交通工程学院的其他老师和我亲爱的同学们，他们都给了我学习上的帮助和生活上的关心。在此一并谢过！最后我要特别感谢我的父母，谢谢他们多年来对我的物质和精神的大力支持，没有他们也就没有我的今天。再次感谢淮阴工学院交通工程学院多年来对我的教育，谢谢母校！参考文献1/plgs_play-CCTVNEWS_20070912_1857129_0.html?2/new/287_294_/2009_5_5_wa769107155900252.shtml3/lunwen/guojimaoyilunwen/20090722/2707.html4/thinktank/gangkouhangyun/200912/11-670202.html5曹娟.基于生命周期评价法的废弃干电池逆向物流模式评价：[硕士学位论文]，北京交通大学，20096许民利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