廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織演化研究

（華東交通大學(xué)，江西 南昌 330013）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，消費者對電子產(chǎn)品個性化和多樣化的要求越來越高；同時，隨著公眾環(huán)保意識的增強，政府推進循環(huán)經(jīng)濟力度逐漸加大。因此，在上述雙重壓力下，電子企業(yè)對廢棄電子產(chǎn)品進行回收與再利用是迫在眉睫。為此，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和實踐界也較為關(guān)注廢棄電子產(chǎn)品回收再利用問題的研究。其中，研究廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)的文獻，主要體現(xiàn)在三個方面：①從成本、效率角度研究廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)。Tania&Oliiveira(2011)[1]從成本和物流效率角度，利用啟發(fā)式方法優(yōu)化逆向物流網(wǎng)絡(luò)。黃錚(2009)[2]考慮運輸費用，構(gòu)建了三層逆向物流網(wǎng)絡(luò)。范體軍、常香云和陳榮秋(2009)等[3]以廢舊產(chǎn)品回收利用的社會效益和經(jīng)濟效益為目標(biāo)，構(gòu)建了大型非線性整數(shù)目標(biāo)規(guī)劃模型。②從仿真建模角度研究廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)。秦小輝(2010)[4]將直接再利用、修理、再生、再制造、無害處理等回收處理方式考慮進來，設(shè)計了獨立型的廢舊家電逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立了不確定環(huán)境下的混合整數(shù)規(guī)劃模型，并設(shè)計了啟發(fā)式的遺傳算法，通過算例驗證了模型和算法的有效性。劉枚蓮、李慧蘭和邱建偉(2011)[5]針對電子廢棄物回收量不確定的情況，采用三角模糊數(shù)描述回收量，利用模糊統(tǒng)計方法計算模糊參數(shù)的隸屬度，提出了一種基于模糊規(guī)劃的電子廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)模型，并以廣西電子廢棄物逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為例，運用LINGO 9.0軟件對算例進行求解，驗證了該方法的有效性。侯東亮、聶金權(quán)和鄒律龍(2012)[6]針對廢舊手機回收現(xiàn)狀，研究了廢舊手機逆向物流模式的選擇問題，建立了基于網(wǎng)絡(luò)層次分析法的廢舊手機逆向物流模式的選擇模型，并利用Super Decision決策軟件對模型求解。③從概念建模角度研究廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)。Thierry(1997)[7]提出了一種集生產(chǎn)、配送、回收和恢復(fù)為一體的概念模型，制造商生產(chǎn)新產(chǎn)品的同時負責(zé)產(chǎn)品的回收、恢復(fù)、再制造和再配送。文獻[8-10]分別從逆向物流成員關(guān)系、產(chǎn)品回收策略等角度探討了逆向物流回收處理的流程及模式。王文賓、達慶利和聶銳(2012)[11]分析了閉環(huán)供應(yīng)鏈視角下廢棄電子產(chǎn)品回收再利用結(jié)構(gòu)，提出了三種可行的廢棄電子產(chǎn)品回收再利用流程。

綜上，當(dāng)前文獻主要集中在對回收再利用網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建上，通過確定回收再利用網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點位置、數(shù)量，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，而較少系統(tǒng)分析回收再利用網(wǎng)絡(luò)的組織模式與演化過程。因此，在參考現(xiàn)有文獻基礎(chǔ)上，通過分析廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的演化階段，建立演化模型，并運用 Swarm仿真平臺對模型進行仿真，得出演化規(guī)律與結(jié)論。

一、相關(guān)概念界定

（1）廢棄電子產(chǎn)品，是指來自消費領(lǐng)域中各種達到或接近其生命周期終點而難以實現(xiàn)產(chǎn)品初始功能的電子產(chǎn)品。

（2）廢棄電子產(chǎn)品回收再利用，是指通過對廢棄電子產(chǎn)品進行回收、檢測、分類、修復(fù)、再制造、再循環(huán)和再銷售等逆向運作，使其重新獲得利用價值的過程。

（3）廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織，是指由客戶、回收中心、再處理中心、廢棄物處理中心和制造商等5種類型企業(yè)構(gòu)成的，承擔(dān)廢棄電子產(chǎn)品的回收、檢測、分類、修復(fù)、再制造、再循環(huán)和再銷售等功能的組織系統(tǒng)。

圖1 廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織聯(lián)盟模式示意圖

二、廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織簡單階段

1.簡單階段描述

廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的簡單階段是指由兩個或兩個以上企業(yè)建立的聯(lián)盟回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織模式（以下簡稱聯(lián)盟模式）。聯(lián)盟模式，是指為了實現(xiàn)以較低成本回收再利用屬于自己承當(dāng)回收再利用責(zé)任的廢棄電子產(chǎn)品，從事電子產(chǎn)品生產(chǎn)的兩個或兩個以上企業(yè)共同簽訂回收再利用聯(lián)盟契約，以就近方便為原則，完成聯(lián)盟任一成員企業(yè)承擔(dān)回收再利用責(zé)任的廢棄電子產(chǎn)品回收與再利用業(yè)務(wù)，最終實現(xiàn)聯(lián)盟成員企業(yè)“共贏和以低成本承當(dāng)社會責(zé)任”。

2.廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織簡單階段結(jié)構(gòu)

由圖1可知，在自營模式下，A企業(yè)在P城市沒有設(shè)立回收點（因A企業(yè)位于K城市，無需設(shè)回收點），則A企業(yè)在P城市產(chǎn)生的廢棄電子產(chǎn)品需要先運送到J城市后，再集中運送位于K城市的企業(yè)進行再利用處理。顯然，上述流程中增加了運輸環(huán)節(jié)，如果A企業(yè)在P城市設(shè)立回收點，則因P城市回收點較多，出現(xiàn)資源配置過多而難以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟和提高效率。因此，A、B和C三個生產(chǎn)企業(yè)如果簽訂聯(lián)盟契約，就會形成圖中的聯(lián)盟模式，聯(lián)盟成員采取合作回收再利用方式，由P城市的C企業(yè)統(tǒng)一回收P城市中原屬于A、B和C企業(yè)生產(chǎn)的廢棄電子產(chǎn)品至C企業(yè)的回收中心，之后將有再利用價值的產(chǎn)品運往該地的處理中心對其進行再利用，最后將處理后的產(chǎn)品、零部件與原材料等運至各個原生產(chǎn)企業(yè)進行再銷售和再制造。

三、廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織復(fù)雜階段

1.廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織復(fù)雜階段描述

廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的復(fù)雜階段是指回收企業(yè)間依托多功能開放型企業(yè)供需網(wǎng)（Supply and Demand Network with multi-functional and opening characteristics for enterprises,SDN）形成的回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織模式[12](以下簡稱SDN模式）。

可以從兩個方面來理解 SDN模式的內(nèi)涵：第一，SDN模式是事件驅(qū)動型的組織模式。該模式中企業(yè)間的信息交互建立在統(tǒng)一的信息平臺上，當(dāng)市場上出現(xiàn)回收事件時，信息平臺會根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)成員的信譽、反應(yīng)速度、合作成本、距離和滿足處理事件能力等標(biāo)準(zhǔn)，尋找最佳合作伙伴，驅(qū)動合作組織形成。第二，SDN模式中的成員企業(yè)形成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。合作組織根據(jù)事件要求，商定合作期限，在合作期內(nèi)，合作成員處于合作態(tài)，處理完畢后，合作期即滿，合作組織解散，節(jié)點回到游離狀態(tài)。

2.廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織復(fù)雜階段結(jié)構(gòu)

在圖2中，SDN模式是依托供需網(wǎng)在全球范圍內(nèi)，由客戶、回收中心、再處理中心、廢棄物處理中心和制造商組成的動態(tài)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?；厥罩行囊话阒苯用嫦蚩蛻艋厥諒U棄電子產(chǎn)品，通過對回收的電子產(chǎn)品進行清洗、檢測、分類、拆卸等處理，將有利用價值的產(chǎn)品及零部件運至再處理中心；再處理中心是對可修復(fù)的電子產(chǎn)品進行簡單修復(fù)，對不可修復(fù)的電子產(chǎn)品提取可用的零部件與原材料，最后將處理后的產(chǎn)品、零部件與原材料等運至制造商進行再銷售和再制造；廢棄物處理中心是將回收中心和再處理中心處理過程中產(chǎn)生的廢棄物進行填埋或焚燒等相關(guān)的處理。

圖2 廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織SDN模式結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)有客戶向 SDN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點遞交回收事件時，該節(jié)點會根據(jù)遞交處理事件性質(zhì)，啟動SDN網(wǎng)絡(luò)，借助于第三方信息平臺，找尋成本和效率最優(yōu)的回收中心、再處理中心、廢棄物處理中心以及制造商的成員構(gòu)成，保證了每次回收事件的效益與效率，當(dāng)回收事件完成后，各企業(yè)重新回到游離態(tài)，游離態(tài)的節(jié)點致力于核心能力建設(shè)，以便在下一次合作中凸顯優(yōu)勢。

3.廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織復(fù)雜階段優(yōu)越性

為了更好地說明 SDN模式相對于聯(lián)盟模式的優(yōu)越性，本文從供需活動的目標(biāo)、供需資源、供需參與對象種類等方面對兩者進行比較（表1）。

通過表1的比較可以看出，基于SDN的回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織具有一定的優(yōu)越性。

表1 廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織模式比較

四、廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織演化建模

1.主體Agent的設(shè)計

對網(wǎng)絡(luò)組織節(jié)點及其功能進行抽象，可抽象出五類Agent，分別是客戶Agent、回收中心Agent、再處理中心Agent、廢棄物處理中心Agent和制造商Agent，各主體Agent具體描述如下。

（1）客戶Agent?？蛻鬉gent是指具有回收請求的消費群體的抽象?？蛻鬉gent向回收中心Agent發(fā)布回收請求以及廢棄電子產(chǎn)品信息。當(dāng)描述多個客戶 Agent時，只需創(chuàng)建多個這樣的對象。客戶Agent建有客戶位置和廢棄電子產(chǎn)品量數(shù)據(jù)庫。

（2）回收中心Agent?；厥罩行腁gent的主要功能是從客戶手中收集廢棄電子產(chǎn)品，并將其運至回收中心進行檢測與分類，將有再利用價值的產(chǎn)品運至再處理中心，同時將沒有再利用價值的產(chǎn)品運至廢棄物處理中心?；厥罩行腁gent建有回收中心單位處理時間、單位處理成本、最大處理能力、客戶到回收中心的單位運費和單位運輸時間數(shù)據(jù)庫。

（3）再處理中心Agent。再處理中心Agent的主要功能是對電子產(chǎn)品進行修復(fù)以及零部件與原材料的提取，之后將修復(fù)后的產(chǎn)品、零部件與原材料等運至制造商，同時將廢棄物運至廢棄物處理中心。再處理中心Agent建有再處理中心單位處理時間、單位處理成本、最大處理能力、回收中心到再處理中心和再處理中心到制造商的單位運費和單位運輸時間數(shù)據(jù)庫。

（4）廢棄物處理中心Agent。廢棄物處理中心Agent的主要功能是對從回收中心和再處理中心運來的廢棄物進行最終處理。廢棄物處理中心 Agent建有廢棄物處理中心單位處理時間、單位處理成本、最大處理能力、回收中心和再處理中心到廢棄物處理中心的單位運費和單位運輸時間數(shù)據(jù)庫。

（5）制造商Agent。制造商Agent的主要功能是接收從再處理中心運來的修復(fù)后的產(chǎn)品、可用的零部件與原材料，使其參與再銷售與再制造流程。

2.主體Agent的交互

在廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織中，整個回收再利用逆向物流活動是由客戶Agent的回收需求而驅(qū)動。各類主體Agent的交互模式見圖3。

圖3 主體Agent的交互示意圖

在圖3中，當(dāng)客戶Agent有回收需求時，會向回收中心Agent發(fā)送回收產(chǎn)品請求，并告知對方自身的位置、產(chǎn)品重量等信息?；厥罩行腁gent通過數(shù)據(jù)庫計算比較，選擇成本最低且效率最高的回收中心 Agent，對產(chǎn)品進行回收與清洗、檢測、分類等處理，之后向再處理中心Agent發(fā)送產(chǎn)品再處理請求信息。再處理中心Agent通過計算比較，確定出成本最低且效率最高的再處理中心 Agent，對產(chǎn)品進行修復(fù)和零部件、原材料提取等處理，之后向制造商Agent發(fā)送回流產(chǎn)品請求信息。制造商Agent通過計算比較，確定出成本最低且效率最高的制造商 Agent，對處理后的產(chǎn)品、零部件與原材料進行再銷售與再制造。此外，針對處理過程中產(chǎn)生的廢棄物，回收中心Agent和再處理中心Agent向廢棄物處理中心Agent發(fā)送廢棄物處理請求信息，廢棄物處理中心Agent通過計算比較，選出成本最低且效率最高的廢棄物處理中心 Agent，對廢棄物進行處理。通過各主體Agent之間的交互，使整個回收再利用流程得以低成本、高效率的完成。

五、廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織演化仿真

1.參數(shù)設(shè)置

本研究對廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的演化進行仿真，觀察網(wǎng)絡(luò)總成本、回收再利用效率以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化情況。由前文分析可知，該網(wǎng)絡(luò)組織的演化是從簡單階段過渡到復(fù)雜階段的過程，即從聯(lián)盟模式過渡到 SDN模式的過程。假設(shè)在第100時間步觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)組織的第一次進化，即從自營模式過渡到聯(lián)盟模式；在第200時間步觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)組織的第二次進化，即從聯(lián)盟模式過渡到SDN模式。本研究以某些客戶的廢棄電子產(chǎn)品回收需求而驅(qū)動的回收再利用事件為例進行測試，在每次回收事件中，對于聯(lián)盟模式和 SDN模式而言，每次參與合作的企業(yè)成員是動態(tài)變化的，各主體在經(jīng)過一系列交互后會選擇成本最小、效率最高的成員展開合作?？蛻舻幕厥招枨笫请S機變化的，且自營模式、聯(lián)盟模式和 SDN模式在對應(yīng)時間步的回收需求是一致的。假設(shè)聯(lián)盟模式和 SDN模式中的客戶數(shù)目與客戶廢棄電子產(chǎn)品持有量均相同?；厥罩行暮驮偬幚碇行牡膹U棄物丟棄率服從（0.1,0.5）均勻分布。

2.仿真實現(xiàn)

本仿真采用步長作為仿真時鐘的度量單位，在Swarm仿真平臺中對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)定后仿真開始，當(dāng)步長達到300時，網(wǎng)絡(luò)組織的演化呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成一定規(guī)模，仿真終止。仿真結(jié)果呈現(xiàn)了隨著網(wǎng)絡(luò)組織的演化，網(wǎng)絡(luò)總成本、網(wǎng)絡(luò)回收再利用效率，以及特定時間步的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化情況(圖4、圖5和圖6)。

圖4 網(wǎng)絡(luò)回收再利用總成本

圖5 網(wǎng)絡(luò)回收再利用效率

圖6 回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)

3.仿真結(jié)果分析

在0至100時間步，企業(yè)采用自營模式，如圖6（a）所示，此時節(jié)點間無聯(lián)系，企業(yè)獨立承擔(dān)回收再利用業(yè)務(wù)，由圖4和圖5可知，各時間步內(nèi)網(wǎng)絡(luò)回收再利用總成本大、效率低。在第100時間步以后，企業(yè)開始小范圍產(chǎn)生合作，如圖6（b）所示，此時部分節(jié)點間建立合作關(guān)系，形成聯(lián)盟組織，即處于網(wǎng)絡(luò)組織簡單階段，完成了第一次進化，由圖4和圖5可知，此時較上一階段而言，網(wǎng)絡(luò)總成本有所下降，效率有所提升，但由于聯(lián)盟模式可供選擇的主體范圍較小，因此變化幅度不大。從第 200時間步以后，網(wǎng)絡(luò)組織開始向SDN模式轉(zhuǎn)化，即開始處于網(wǎng)絡(luò)組織復(fù)雜階段，網(wǎng)絡(luò)進行第二次進化，如圖6（c）所示，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點數(shù)目增多，節(jié)點間建立多邊關(guān)系，形成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，此時由于每次回收事件可供選擇的主體范圍增加，由圖4和圖5可知，各時間步內(nèi)網(wǎng)絡(luò)總成本不斷減少，效率逐步提升。因此，網(wǎng)絡(luò)組織演化的過程，伴隨的是網(wǎng)絡(luò)總成本的不斷降低，以及效率的不斷提升，與此同時，網(wǎng)絡(luò)成員節(jié)點數(shù)目在不斷增加，網(wǎng)絡(luò)從最開始節(jié)點間的彼此獨立到最后形成了具有動態(tài)穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)組織的敏捷性和集成度也在逐步提高，可以看出 SDN模式是在聯(lián)盟模式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的更高層次的合作模式，因而更適用于廢棄電子產(chǎn)品回收再利用。

綜上所述，可以得出如下演化規(guī)律。

（1）在宏觀層面上，廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的演化過程是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間不斷建立關(guān)系的過程，從少數(shù)節(jié)點之間通過簽訂協(xié)議形成聯(lián)盟組織，到分布廣泛的大量節(jié)點依托供需網(wǎng)形成SDN網(wǎng)絡(luò)組織，這個過程使可供選擇的主體范圍逐漸增加，主體間由單邊關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)向多邊關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)組織的動態(tài)穩(wěn)定性在不斷增強，敏捷性和集成度在逐步提高。

（2）在微觀層面上，對于回收再利用事件而言，伴隨著廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的演化，網(wǎng)絡(luò)組織成員企業(yè)間的物流量可以得到更均衡的分配，網(wǎng)絡(luò)總成本不斷減少，回收再利用效率逐步提升。

六、結(jié)論與討論

本文在對廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織的演化階段進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織演化模型，并進行仿真實現(xiàn)，得出了基于 SDN的廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織較聯(lián)盟回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織在回收再利用總成本和效率上更有優(yōu)勢的結(jié)論，并進一步總結(jié)了演化規(guī)律。研究結(jié)果為實際開展廢棄電子產(chǎn)品回收再利用業(yè)務(wù)提供了參考，通過構(gòu)建基于SDN的廢棄電子產(chǎn)品回收再利用網(wǎng)絡(luò)組織，對企業(yè)而言，可以最大限度地降低企業(yè)實施回收物流的成本、提高其運作效率，從而提升企業(yè)的收益，提高企業(yè)參與回收物流活動積極性；對社會而言，可以提高資源利用率，減少資源浪費，減輕廢棄電子產(chǎn)品對環(huán)境的污染，這對于環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。為便于比較分析，本文沒有考慮其他網(wǎng)絡(luò)組織模式。

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