国内外电子废弃物逆向物流比较

周举,杨涛

(上海第二工业大学1.城市建设与环境工程学院;2.经济管理学院,上海201209)

国内外电子废弃物逆向物流比较

周举1,杨涛2

(上海第二工业大学1.城市建设与环境工程学院;2.经济管理学院,上海201209)

随着经济的高速发展,我国电子废弃物的种类和数量不断增多,对生态环境和资源构成严重威胁。合理处置电子废弃物的首要任务是构建电子废弃物逆向物流系统。对国内外电子废弃物逆向物流的研究现状和产业现状进行了分析和比较,提出在研究方法创新和多层目标方面需要更进一步的研究。

电子废弃物;逆向物流;比较研究

0 引言

随着电子产品更新速度的加快,电子废弃物的数量在不断增加,生态环境所遭受的破坏也越来越严重,甚至威胁到人类的生存与发展[1]。据白皮书统计显示,2012年我国废弃电器电子产品的理论报废量高达7 585万台,其中电视机2 773万台、电冰箱868万台、洗衣机1 264万台、房间空调器151万台和微型计算机2 530万台[2]。该数据表明,我国大量的电子废弃物急需得到处理。电子废弃物含有塑料、贵重金属、聚合溴化联苯(PBB)及聚溴化联苯乙醚(PBDE)等物质,其中多种为有毒或有害物质。如果电子废弃物没有得到妥善处理,将严重危害生态环境和自然资源。同时,这些电子废弃物具有巨大的资源价值,如果对其合理利用,不仅有利于环境的保护,而且可以促进我国社会的可持续发展[3]。

由于电子废弃物蕴含着巨大的商业利益,国内的电子废弃物拆解处理企业已经达到一定的规模[4]。电子废弃物回收处理企业处于产能过剩的状态,构建电子废弃物逆向物流体系成为大量电子废弃物得到集中收集和妥善处理的重要保证。为此,本文意在对国内外电子废弃物逆向物流的研究现状进行分析,并对国内外的理论研究和产业情况进行比较。

1 电子废弃物逆向物流的概念

1.1 电子废弃物的定义

电子废弃物亦称“废弃电子电气产品设备”。由于国内外均未对电子废弃物进行统一定义,国内学者对电子废弃物的定义和归类也不一致。邹松涛等[5]以电子废弃物具有废弃性的性质,对电子废弃物下此定义:电子废弃物是指被拥有者抛弃,不管是否具有使用价值和利用价值的电子电器产品和电子电气设备,按照电子废弃物的来源不同分为工业电子废弃物和生活电子废弃物。雷蕾和曲立[6]认为电子废弃物是指那些已经没有使用价值或淘汰的电子产品,电子废弃物包括消费者废弃电子产品、修理商的零部件、生产商的残次品及其零部件、电子产品使用过程中的耗材、还有相关法律规定的电子废弃物[7]等。

美国国内也没有对电子废弃物的定义进行统一的界定,美国国际电子废弃物回收商协会和环保局对电子废弃物的定义和分类不同,两者相比,前者对电子废弃物的定义更为全面,而后者相对来说定义比较侧重于废旧的家用电器和消费型电子产品[8]。

2003年欧盟颁布了WEEE指令,认为废弃物是指废弃电子电气设备、电子电气设备的零部件、耗材,及其相关的附件等物质。但是,指令规定电子电气设备必须满足两个条件:第一是该设备必须依靠电流和电磁场才能工作;第二是电压的限制,直流电压不超过1.5 kV(交流电压不超过1 kV)[5]。

综上所述,电子废弃物在国际上都没有统一的定义,但是国内外的各种定义都有共同点,它们的内涵都是一致的,即废弃电子电器产品在拥有者的手中没有使用价值或淘汰品。

1.2 逆向物流的定义

1992年美国的Stock[9]认为逆向物流是指与物品(包括产品、资源、危险原料)的循环利用、资源节约、退货、维修、替代、材料再次利用和废弃物处理等等环节相关的物流活动。

在2003年美国物流管理协会出版的《供应链全景——物流词条术语》中,对逆向物流进行了重新定义:对消费者手中的产品和资源的修理、退货等服务或信誉而进行一系列的产品回流所引发的专业化的物流管理[10]。

欧洲逆向物流管理协会Revlog认为:逆向物流是将废弃物品、原材料以及库存品等物品从制造点、分销点及使用点回到利用点或恰当处理节点的回收物流活动[11]。

向盛斌[12]认为:逆向物流是指企业为失去使用价值物品中含有的可再利用物质而进行的回收,从而使得这些有价值的物质回到正规的回收物流管理系统中。

丁四波[13]则认为:逆向物流是对废弃物品或残次品进行的回收、再利用、废弃处理、翻新等物流活动。

综上所述,国内外学者从不同的角度为逆向物流进行了定义。虽然各位学者对逆向物流在表述上各不相同,但是其内涵大体一致。本文对电子废弃物逆向物流作如下表述:电子废弃物逆向物流是指废弃或淘汰的电子电气产品,同时还存在着可再利用价值,为了利用这些价值或将其合理处置而对电子废弃物从消费者到合理处置点的物流活动过程。电子废弃物逆向物流活动主要包含各种零部件以及材料循环利用、电子废弃物的处置、再制造等。

2 电子废弃物逆向物流行业驱动因素

2.1 经济利益

电子废弃物逆向物流能为企业、社会创造价值并带来巨大的经济利益。世界发达国家十分重视电子废弃物对环境的影响和电子废弃物资源化的利用。美国、欧盟、日本等国家和地区均发布了促进电子废弃物资源化发展的相关法律政策,提高资源的利用率,为社会带来经济效益。美国每年的城市固体废弃物超过2亿t,大约产生600万t电子废弃物,带动了城市二次资源回收利用产业的发展,2002年业内企业400多家,从业人员7000多人,实现利润7亿美元[14]。该数据表明,“电子垃圾”中蕴藏着巨大的商业利润或经济利益。

2.2 生态环境保护

电子废弃物既具有危害性又是可再利用资源。如果电子废弃物没有得到妥善的、正规的回收和处理处置,就会造成电子废弃物流入手工作坊。由于手工作坊的低技术拆解和回收利用,会造成电子废弃物中可再利用资源严重浪费,同时,给社会带来严重的生态环境污染,有悖于我国可持续发展的战略。因此,构建电子废弃物逆向物流网络系统对社会发展、节约资源以及保护生态环境具有很大的必要性。

2.3 政府立法

为了减轻电子废弃物对资源、生态环境和人类健康的危害,强制的相关法律法规在许多发达国家已经建立,对电子废弃物回收处理实行EPR责任或者由生产商、经销商和消费者共同承担责任,要求生产商对电子电器产品的生命周期进行负责。日本颁布了《家用电器回收和再商品化法》,该法规定家电企业对废旧家电承担回收和处理处置的责任。欧盟在生产商延伸责任制中颁布了WEEE指令,欧盟成员国根据WEEE指令的相关规定,制定出适合本国国情的处置电子废弃物的相关法律法规来明确生产商的责任[15]。由此可看出发达国家对电子废弃物回收和利用的高度重视。

2.4 客户服务需求

电子废弃物回收企业的产品供给方是分散的终端消费者、走街窜巷的商贩和中间商。同时,消费者又是商贩和中间商的供给方,商贩又是中间商和回收企业的供给方,这样正规的电子废弃物的回收企业与中间商和商贩形成竞争关系。由于走街窜巷的商贩和中间商的回收作业具有很强的灵活性,而且回收价格弹性大,大量的电子废弃物被中间商以高价收购。此外,正规的电子废弃物回收物流所覆盖的服务范围直接影响到回收量。因此,电子废弃物回收企业建立高效、合理的回收逆向物流成为企业的必然要求。

3 电子废弃物逆向物流的国内外研究现状

国外对电子废弃物逆向物流在构建数学模型、采用的研究方法和考虑因素上各有不同,相对于国内已经取得了一定的进展。国内对电子废弃物逆向物流的研究相对于国外起步较晚,虽然目前也取得了一定成果,但相关的研究依然较少。

3.1 国外研究现状

国外在电子废弃物逆向物流研究和产业发展方面都已经取得了宝贵的经验。针对电子废弃物逆向物流的研究取得了相应的成果,尤其在设施选址、网络结构设计、库存管理、模型建立等方面已经做了较为深入的研究。

在设施选址研究方面,Jayaraman等[16]分析了美国电子产品再制造物流网络,采用混合整数线性规划建模对再制造网络中设施的数量和位置进行优化,使成本降低。Achillas等[17]以运输成本最小化为主要目标,使用数学规划建立模型来确定中间存储基础设施的位置及其优化发展。

在网络结构设计优化研究方面,Sodhi[18]以优化EOL电子产品的回收和资源再利用的物流网络结构为目标,建立了数学规划模型,该模型是从末端产品消费者、回收商、处理工厂三者之间关系的角度出发的。De Brito等[19]根据企业的高层战略、战术以及运作方式设计了一个逆向物流网络系统的结构。Mar-Ortiz等[20]提出了一种整数规划模型,并描述了一个基于Grasp软件解决车辆路径和调度问题的收集报废电子电气设备(WEEE)优化逆向物流网络的设计。

在库存管理方面,Fleischmann等[21]提出了随机需求基本的库存模型。该模型服从回收和需求的Poisson分布,可以推导最优库存控制策略并计算出最优控制参数值。此外,还提供了一个数值分析的影响回流的库存系统,并与传统的(s,Q)库存模型做了比较。

在模型研究方面,Kleber[22]在多种再利用产品的回收系统中得出一个动态需求和回收的确定性模型运用Pontryagin最大化原理确定线性成本情形下的最优生产、再制造和处置策略。Alumur和 Kara[23]针对危险废弃物的管理,提出了一种在约束条件下的新型多目标模型。该目标模型解决了在哪里设置危险废弃物的治疗中心和处理中心,以及治疗中心、处理中心与危废产生点三者之间路线的问题,其目标是使得成本和运输风险最小。Achillas等[24]提出一种电子废弃物的多类型运营商多准则优化模型,基于多目标线性规划(MOLP),以期得到不同的加权优化目标。Dat等[25]基于分析电子废弃物逆向物流网络提出了一个数学规划模型。该模型最大限度地减少了多种电子废弃物类型的总加工成本,基于该模型,最优设施位置和物质流逆向物流网络可以被确定。

在其他方面的研究,Ravi等[26]利用分析网络流程(ANP)方法构造了EOL电脑产品逆向物流系统模型,把EOL电脑产品逆向物流的决定因素、维度和决策者的其他变量整合起来提供给决策者。

3.2 国内研究现状

自我国《废弃电器电子产品回收处理管理办法》发布至今,国内对电子废弃物回收逆向物流的研究范围也在不断地拓展,但是国内学者主要针对的是电子废弃物的逆向物流应该采取什么样的模式、如何优化网络体系以及如何确定设施选址等方面的研究。

在模式研究方面,魏洁等[27-28]在生产商延伸责任制的约束下,对逆向物流的3种模型进行了利弊分析,生产企业应根据自身的实际情况,选择合适的逆向物流回收模式;同时,采用数学建模的方式分析3种逆向物流的模式,并采用实例进行了验证。钱慧丽等[29]分析了国外电子废弃物逆向物流的运营模式,再借鉴国外电子产品逆向物流发展经验,建立了哈尔滨电子废弃物回收利用基地,采用第三方逆向物流企业的运作管理手段,构建以保护环境为基础的哈尔滨电子废弃物逆向物流模式。

在网络设计研究方面,邱建伟等[30]为广西设计了电子废弃物逆向物流网络,旨在在回收量不确定的条件下,构建总成本和总收入之差最小的电子废弃物逆向物流网络模型,采用模糊规划的方法,对网络模型进行求解。针对不同置信水平对模型进行分析,得出在南宁、贵港及柳州建立中转仓库、处理中心和填埋场的结论。童彦旻等[31]根据电子废弃物的回收量具有不确定性的特点,构建了一个基于模糊规划的逆向物流回收网络模型。该模型在不确定的电子废弃物回收量条件下,用模糊参数来描述网络中不确定的回收量问题,利用容差法对模型进行求解。同时,进行实例计算验证,在理论上构建一个成本最小化、效益最大化的电子废弃物回收物流网络系统。

在选址研究方面,Wang和Yang[32]利用混合整数线性规划模型解决电子废弃物的集成设施选址和配置问题,计算实验提出了基于启发式方法,使用从中国台湾电子市场中收集的数据,提出一个比以往的方案更加高效的方案。Shih等[33]研究了中国台湾地区废旧家电和电脑产品的逆向物流网络模型,在各种不同的回收率和生产条件下,通过混合整数线性规划来决定最优系统,确定各个设施的服务区域。魏珊珊等[34]针对电子废弃物逆向物流网络的特点,以成本最小化为目标,建立采用混合整数线性规划法解决拆解处理厂、粉碎处理厂选址问题的模型,该模型的最优化目标函数考虑了多个相关回收成本和收益情况。卞亦文等[35]以回收点为研究对象,建立了非线性的混合整数规划模型,设计复杂的算法完成相应的选址决策,并从实际存在的问题中分析现有研究方法的缺点,采用DEA理论,用不同于传统的思维方式,弥补了建立数学模型所带来的计算复杂性的缺点。

国内除了上述对电子废弃物逆向物流的研究之外,在其他方面也进行了研究,比如发展现状研究[36]、发展的因素以及各影响因素之间的关系研究[37]等。

3.3 研究现状和产业现状的比较

国内外电子废弃物逆向物流研究现状和产业情况如表1所示。

表1 国内外电子废弃物逆向物流研究现状和产业现状的比较Tab.1 Comparison table of research status and industry status about WEEE reverse logistics at home and abroad

通过纵向和横向的比较研究,旨在总结电子废弃物逆向物流阶段性的研究现状,发现国内外对电子废弃物逆向物流研究方向的演变规律情况,以及根据我国电子废弃物企业逆向物流的现状,对研究方向进行进一步的预测。

在横向比较研究中,本文对电子废弃物逆向物流研究阶段进行划分,根据国内外对电子废弃物处理法律政策颁布的时间和对逆向物流正式提出的时间来划分国内外对电子废弃物逆向物流的研究阶段。

在纵向比较研究中,分为理论研究的现状和产业现状,从电子废弃物逆向物流的研究目标、考虑的因素、研究方法、政府的管制、产业集中度和市场竞争等多维度进行研究。

4 结论及展望

综以上所述,本文对国内外电子废弃物逆向物流进行了比较研究,对电子废弃物逆向物流的定义进行了界定,分析了电子废弃物逆向物流的主要驱动因素,并对国内外的研究现状进行了总结,得出以下结论:

(1)虽然在逆向物流的研究方面我国较国外起步要晚,但是我国的电子废弃物回收逆向物流在理论研究方面和产业方面均得到了提高和发展。

(2)我国的电子废弃物逆向物流研究,侧重于不同的假设条件下,采用运筹学相关的数学模型来进行逆向物流网络的设计。

(3)在电子废弃物逆向物流模式方面,国内主要研究了如何采用数学模型去构建或抉择电子废弃物逆向物流模式。

(4)我国的电子废弃物逆向物流网络模型研究呈现地域性的特点。

(5)在研究方法上大多采用了混合整数线性规划、模糊规划思想、整数线性规划等来建立模型。

(6)国内外在对电子废弃物逆向物流建立模型时,大多以回收成本最小化为目标之一,缺乏电子废弃物回收处理企业的整体利润最大化观念。

与国外相比,不管是对逆向物流还是对电子废弃物逆向物流的研究,我国都相对滞后。国外对废弃电子产品回收逆向物流的研究,不管是在定性还是定量研究方面都比较成熟且更加深入。通过上述分析可知,电子废弃物逆向物流的研究大多以回收成本最小为目标,作者认为电子废弃物逆向物流网络体系的建立应该与正规回收处理企业的整体运营体系相结合,使得企业的利润最大化,而不是一味追求回收成本的最小。研究方法比较单一,大多采用运筹学建模的方法,需要进一步地创新。另外,我国针对电子废弃物逆向物流的配送管理、系统管理,及电子危险废弃物逆向物流的研究还是很少,有待进一步加强这方面的工作。

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Review of Electronic Waste Reverse Logistics Research

ZHOU Ju1,YANG Tao2
(1.School of Urban Development and Environmental Engineering;2.School of Economics and Management, Shanghai Second Polytechnic University,Shanghai 201209,P.R.China)

Along with the rapid development of our country’s economy,the quantity and types of electronic wastes is increasing in high speed,posing a great threat to the ecological environment and resources.The primary task of the reasonable disposal of electronic waste is to build a reverse logistics system of electronic wastes.The studies of electronic wastes reverse logistics and the current situation of its industry at home and abroad are analyzed and compared.It is proposed that innovation in research method and multi-layer target research needs further research.

electronic waste;reverse logistics;comparative study

F252

A

1001-4543(2014)03-0205-06

2014-02-20

杨涛(1964–),男,甘肃成县人,教授,博士,主要研究方向为环境逆向物流。电子邮箱yangtao@sspu.edu.cn。

上海市教育委员会重点创新项目(No.10zs133)资助