废旧电子类产品的逆向物流研究，本文主要内容关键词为：类产品论文,废旧论文,物流论文,电子论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
20世纪90年代以来，面对全球人口剧增、资源短缺、环境污染和生态蜕变的严峻形势，人们环保意识逐渐增强，同时，由于世界各国环保法规约束力度的加大，于是逆向物流(Reverse logistics)的经济价值逐步显现。电子产品是一种技术含量高、寿命周期短、更新速度快的产品，我国已经成为家电及电子产品的生产、消费大国。2003年，我国电视机、洗衣机、电冰箱、空调器、电脑的产量为1.82亿台，预计社会保有量9亿台、报废量2800万台，已到了淘汰报废的高峰期。由于没有对废旧家电及电子产品进行有效的回收处理，不仅造成浪费大量资源、对环境产生严重影响，而且给消费者带来安全隐患。
1 逆向物流的国内外研究综述
国际学术界和企业对逆向物流管理的重视是近十年的事情。1992年，Stock在给美国物流管理协会(CLM)的一份研究报告中提出“逆向物流”这个名词[1]，认为逆向物流是对原材料、加工库存品和产成品等从消费地到起始地的相关信息的高效率、低成本的流动而进行规划、实施和控制的过程。Fleischmann(2001)对逆向物流的定义如下：包括逆向供应链的内向物流、替代品存货、及相关信息的规划、导入、与控制的整个流程，达到有效率、有效益，以便获取价值或做适当的处理[2]。Fleischmann等(1997)将逆向物流研究领域分成三个主要研究方向：逆向物流网络规划、库存控制和生产计划，综述文献中所提出的数学模型，并指出未来研究的可能方向。其中物流网络的构建是整个逆向物流的基础，逆向物流网络的主要任务是收集和运送废旧物品。物流网络的功能是将产品从顾客端回收、预处理然后送达再制造（或其他再利用方式）的地点[1]。Shih(2001)，Hu(2002)等建立的模型是多级的混合整数线性规划(MILP)模型[4-5]，目标函数大多是从电子产品运行周期的角度要求平均成本最小。
中国在逆向物流管理的研究则比较晚，有关逆向物流系统模型和优化的研究还刚刚起步，向盛斌等在2001年着重从环境伦理方面论述了逆向物流管理必要性，强调政府管制[6]；柳键在2002年利用产业组织理论对逆向物流管理作了分析[7]。朱道立等在2003年对逆向物流系统的功能作了分类，研究了逆向物流系统的系统结构以及相应的系统技术[8]。达庆利等2004年在国内外文献分析的基础上，全面地总结了逆向物流系统结构的研究成果，重点讨论了逆向物流系统的结构特征、设计原则及设施的选址定位问题[9]。谢家平等2004年分析了废弃处理策略的成本与效益；考虑再用收益最大化、再生收益最大化、填埋成本最小化、回收净收益最大化、再生项数最大化等目标约束，建立了产品回收策略优选的0-1型目标规划模型[10]。由于逆向物流在时间、数量、质量上都具有高度的不确定性，从而建立的生产-回收模型中包括有大量描述供应、分销、逆向物流动态变化的参数，模型往往难于用解析方法求解，而需要借助计算机进行仿真模拟。现有的文献表明，大多研究者考虑了随机需求与回收，缺货时允许迟交等，在具体建模时一般将各种随机情况进行确定性的近似，通过建立与传统单级或多级仓库定位模型类似的混合整数线性规划(MILP)或者非线性规划问题来求解。模型以物流总成本最小化为目标函数，满足供需平衡、设施容量、变量或参数为整数或非负等约束，通常用启发式算法求解这类复杂网络设计的NP难题[9,10]。
2 发达国家废旧电子类产品的逆向物流现状
废旧电子类产品重新利用方式主要分为以下四种：①直接再利用：回收的物品不经任何修理可直接再用（也许要经过清洗和花费比较低的维护费用），如集装箱、瓶子等包装容器；②修理：通过修理将已坏产品恢复到可工作状态，但可能质量有所下降，如家用电器、工厂机器等；③再生：只是为了物料资源的循环再利用而不再保留回收物品的任何结构，如从边角料中再生金属、纸品再生等；④再制造：与再生相比，再制造则保持产品的原有特性，通过拆卸、检修、替换等工序使回收物品恢复到“新产品”的状态，如飞机发动机的再制造、复印机的再制造等。
产品回收在逆向物流网络中占有重要的位置，正是通过各种各样的回收策略，产品的生命周期形成了一个闭合的回路。寿命终了的产品最终通过逆向物流又进入下一个生命周期的循环。分析电子类产品的特点和产品生命周期，电子类废旧产品回收是实现制造业逆向物流乃至实现生态工业的先决条件。产品的回收利用能减轻对原材料的消耗，同时减少废弃物对环境的危害。回收类别驱动因素包括：市场营销、客户满意服务、经济、法规条例等，针对不同的回收类别驱动因素给出了不同的电子类产品处理方式。
目前许多发达国家已经强制立法，责令生产商对产品的整个生命周期负责，要求他们回收处理所生产的产品或包装物品等。如德国1991年颁布的关于包装材料的条例中，要求厂商回收所有销售物品的包装材料；荷兰则要求汽车制造商对所有为旧汽车实行再生。2004年8月欧盟《电子垃圾处理法》正式出台。该法律规定，投放市场的电子类产品，其废弃物的收集、处理、回收和环保处理相关费用将由生产商或进口商承担。要求生产商（包括其进口商和经销商）在2005年8月13日以后，负责回收、处理进入欧盟市场的废弃的电器和电子产品。自2000年以来，美国先后有20多个州尝试制定自己的电子废弃物专门管理法案。2003年9月，加利福尼亚州通过管制电子产品生产者及其处置的法规。国外许多知名企业把逆向物流战略作为强化其竞争优势，增加顾客价值，提高其供应链整体绩效的重要手段。例如宝马汽车公司(BMW)、福特汽车公司(Ford)这样的跨国公司，则积极的实施逆向物流以获得竞争优势。BMW已经宣布了一个战略目标：在21世纪设计出一种面向分解的汽车。当产品生命周期结束时，BMW的经销商可以将汽车回收后分解，然后把分解后的部件投入到新车的生产线中。福特汽车公司把环境概念纳入成本材料选用控制中，不仅带来了环境效益，为企业树立了声誉，更重要的是带来了可观的经济效益。1999年，福特公司资源再生利用的收益达到10亿美元。该公司汽车的外壳和其他很多部分都是用易拉罐、塑料瓶等回收物再制造。IBM公司研究了从其使用过的产品中回收可再利用零部件的网络结构，以及回收行为对企业经济效益的影响，结果表明电子产品的回收再利用给该企业带来了巨大的潜在效益。施乐公司的“无废物计划”回收了该公司工厂2002年产生的80%的无危害固体废料。它还把6万多吨的已填埋电子废料取出，重新回收利用。施乐公司的这个举动一年可节约数百万美元，同时正在研究开发全球第一种可以回收、再生的复印机；柯达公司则对最新型号的一次性相机作了精心的改进，使其用过以后变成可以回收利用的所谓“绿色电子废物”。
根据调查，目前国内尚无一家电子产品制造企业建立逆向物流网络，导致回收处理主要集中在一些个体经营者手里。2004年10月我国有关部门起草了《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》，修改完善后拟上报国务院，以国务院行政法规形式发布。随着我国和欧盟有关电子产品回收法规的出台和实施，这无疑会对我国电子制造业产生直接冲击。如何应对这一压力，不是某一家企业就可以解决的问题，必须依靠整个行业内的供应商、制造商、零售商以及产品回收商和再处理商的共同努力。众多企业之间的协调与合作需要一种超越传统的管理方式，而逆向物流管理将以其全新视角为制造业带来成功解决方案。通过逆向物流的课题研究，对制定逆向物流有关政策和法规提供建议，有利于帮助政府对企业逆向物流进行规范。同时，对电子产品制造业，建立一个快速、高效和低成本的逆向物流系统具有指导意义。
3 废旧电子类产品逆向物流网络模型
电子产品逆向物流网络的研究内容包括：(1)电子类废旧产品逆向物流网络的结构特征；(2)正向物流和逆向物流网络的差异性和集成技术研究；(3)电子类废旧产品回收策略；(4)电子类废旧产品逆向物流网络建模和优化算法；(5)用于预测产品返回率、时间和质量的仿真模型研究。
在逆向物流中，无论采用什么样的回收分类方法，都必须基于一个优良的逆向物流网络。在逆向物流网络中经常涉及到的一个基本问题就是一个合适的物流结构。正如传统的供应链一样，物流网络模型的设计通常被认为是重要的问题。
逆向物流与正向物流的不同表现在：(1)逆向物流产生的地点、时间与数量难以预测；而正向物流则不同，数量、时间以及订货需求为基本要求。(2)逆向物流产生的地点较为分散、无一定的规则，且不能集中一次向接收地转移。(3)逆向物流发生的原因，通常与产品的品质与数量异常有关。(4)逆向物流的运作，通常比正向物流复杂且多样。
针对上述情况，提出基于正向物流和逆向物流集成的电子产品制造企业供应链。图1描述的是组成集成企业的供应链，包括零部件供应商（电子元件供应商、印制板制造商、产品外壳制造商、包装物制造商等）、电子产品制造商、分销和零售商、维修服务商和回收处理商等。在整个供应链通道中考虑资源环境特性，使电子产品的整个生命周期的资源利用率最高、对环境的影响最小。在正向物流和逆向物流集成系统中，消费者购买的是电子产品的使用权而不是所有权，并且可以根据需要选择购买新产品或回收产品，同时不需要支付包装物的费用，使消费者节约了费用。在电子产品送达用户后，随即将包装物回收，供分销商或电子信息产品制造商再次使用；若包装物已经破损，则送回包装物制造厂用于再循环。在电子产品使用期限完成后由回收处理商负责回收，将可以继续使用的产品返回分销商再销售，或返回电子产品制造商翻新。若产品不能继续使用则由回收处理商对产品进行拆卸处理，将可用零部件返回零部件制造商处再利用或翻新。最后将剩余部分中的可回收材料进行回收，将不可回收的材料妥善处置。
电子产品制造企业供应链的利润多少，逆向物流网络是一个重要的影响因素。为了从使用过的产品中成功获得回收产品价值，逆向物流需要一个使得物流过程以最优的方式运行的物流网络结构。最终的问题就是需要对在哪些地方进行不同的再制造过程，怎样设计对应的运输过程和设计多大的设备库存容量进行决策。设施选址是逆向物流网络规划的核心问题，它包括：回收设施（包括库存、再制造工厂、检测设备、加工设备、拆卸设备）的数量和位置的确定。这方面，国外学者基本上都采用混合整数规划方法建立模型，进行求解得到最优的结果。
4 基于生产者延伸责任制的电子类产品逆向物流解决方案
从信息获得的角度来讲，许多企业不容易获得可以正确分析产品回收处理问题的信息。因为这些相关的信息通常都相当分散，有的信息在公司内部，有的在整个供应链中，有的信息甚至是无法取得的。对于一个包含产品回收处理的制造系统而言，逆向物流在管理上比正向物流更加困难，增加了许多复杂性和不确定性，使得生产制造系统的规划控制变得非常复杂[9]。
图1 电子类产品逆向物流网络模型
4.1 逆向物流研究需解决的关键问题
从操作上说，逆向物流网络增加了回收和预处理的环节。从拓扑结构上说，逆向物流网络是源多目的地少(many to few)，多对一的结构，并且在每一个源的回收数量是随机的。逆向物流网络可以通过集成的方法直接利用正向物流网络的原有网络，但是完全将两者集成起来是很困难的。由于逆向物流渠道与传统（前向）物流渠道不同，并且逆向物流网络中的收集和交付过程都需要特殊的处理（如清洗，检测等）。对许多工业产品来说，一般采用再利用、再循环等方式，故整合这两种渠道的可能性很小，故一般构建一个独立的回收系统或通过专业物流服务商来构建逆向物流系统。
电子类废旧产品一般采用再制造等回收方式，所以正向物流和逆向物流网络较容易构成闭环型网络。特别地，当电子产品或其核心部件涉及企业的保密技术时，为防止其它企业仿冒产品、保持企业自身的垄断地位，此时，企业往往构建闭环型的网络系统来回收再利用废旧产品。所以，正向物流和逆向物流网络的集成对整个电子类产品供应链非常关键。
逆向物流的难点主要是由其本身的不确定性引起的，这主要体现在：
(1)回收产品数量的不确定性。使用后产品的回收数量是由产品的质量，产品的寿命，使用时间，使用环境等多种因素决定的。(2)回收产品的损坏情况的不确定性。回收品的损坏程度有轻有重，损坏的方式也各不相同。损坏情况只有通过检测才能确定。(3)回收品处理方法的不确定性。根据回收品损坏情况的不同，需要对其进行的不同操作；同时，回收品情况的不确定性造成产品加工时间的不确定和原材料需求的不确定。(4)回收产品再利用需求的不确定性。回收产品再利用需求市场远没有普通市场成熟，存在更大的随机性和不可预测性。(5)产品的回收和再加工成本的不确定性。逆向物流中回收产品的运输成本，存储成本和再加工都会随回收品的情况变化而改变。
4.2 生产者延伸责任制的电子类产品逆向物流回收模式
企业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。
生产者延伸责任制(Extended Producer Responsibility,EPR)，是发达国家率先实施的环境规制政策。相对于“生产者责任”的资源回收理念，“生产者延伸责任制”是前者的扩充与改善，是较先进的政策概念。EPR的概念最早由Thomas Lindhquist于1990与1992年为瑞典环境部所完成的两份研究报告中提出，1992年5月首届EPR国际研讨会召开，此后相关的学术研究与应用开始持续进行，并越来越受到各界重视。根据Lindhquist在1992年对EPR的定义，EPR是一项环境保护原则，其目的在减少产品总环境冲击，产品制造者必须在完整的生命周期中对该产品负全部的责任，特别是该产品的回收、循环再利用及最终处置。在Lindhquist(2000)的EPR模型中，将生产者责任分为如下五种基本类型：产品责任、经济责任、实物责任、信息责任、所有权责任。目前欧盟和日本关于包装与包装废弃物、废旧汽车和电器及电子设备废弃物方面的EPR政策法令（或法律）已经或即将实施。已经生效的EPR政策法令一般要求生产者必须（部分或全部）负责废旧产品的经济和实物责任。生产者延伸责任制的概念在美国的发展方向，与欧盟略有不同。1996年美国President's Council and Sustainable Development针对EPR议题，修正为“产品延伸责任制”(extended product responsibility)，制订一般性实施原则，并建议采取自愿式EPR体系。目前在美国有些州已有EPR立法，但没有全国性的EPR立法，实际上一些美国企业（例如柯达、施乐等公司）已是自觉实施EPR政策的典范[11,12]。
EPR政策将环境责任转移，过去主要由地方政府承担管理处置废旧产品的经济（财务）责任，开始内部化为整个供应链的成本，使消费者积极参与，使销售和生产者有动力去降低产品回收处置的成本，从产品设计生产到回收处置的整个过程考虑降低成本的问题。这个解决方案主要内容包括：
(1)利益相关者(Stakeholders)逆向物流回收责任和费用的问题。目前一般电子类产品流动的过程是生产、销售、消费、弃置及末端产品处理，生产者进行生产，经销商进行销售，消费者进行消费与弃置，政府部门则负责废旧产品管理。在生产者、经销商、消费者各自作对自己最有利之决策的情况下，大量制造垃圾及其毒害性影响所造成的损害以及经济成本，由政府部门和靠近商品链末端处理设施的地方居民完全承担。通过大量的调研与访谈，明确政府、产品生产商、末端回收工厂、消费者的相应责任。产品的寿命、原材料构成、消费数量、市场分布、再生材料市场等都是在确定该废旧产品是否适合实施EPR政策时需要考虑的因素。尽管废弃产品回收利用的成本最终会反映到产品的价格中，但具体到回收费用的分担和支付存在不同的模式。对于发展中国家以及我国各地发展不平衡，根据现有国内外资料进行分析，通过大量的问卷调研，解决废旧产品回收费用问题。
(2)废旧产品逆向物流回收的生态效益指标相关理论与方法。生态效益(Eco-efficiency)，不仅兼顾经济与环境两方面效益，更蕴涵着企业对生态及环境的保护，提高经营绩效与竞争优势。生态效益指标主要是用于公司资源生产力的绩效评估，主要内容包括：①废旧产品逆向物流回收的循环利用率。以电子类废旧产品为例，我国目前主要是通过焚烧、酸解等手工方式，仅回收利用价值高的金属，总的回收率不超过总量的30%，远远低于欧盟国家75%的循环利用率指标。②生态效益可用产品的价值与环境的冲击的比值表示。其中产品价值可表示成：产能、产量、总营业额、获利率等等。环境的冲击可表示成：总耗能、总耗原料量、总耗水、温室效应气体排放总量等等。
(3)考虑生态效益的废旧产品逆向物流集成模型的理论。在绿色供应链管理、为环境而设计和生命周期等理论基础上，在EPR环境规制政策约束下，集成考虑产品正向物流和废旧产品逆向物流，考虑生态效益的集成目标，满足供需平衡、设施容量、变量或参数为整数或非负等约束，建立产品生产商、末端回收工厂、消费者等废旧产品逆向物流的混合整数线性规划(MILP)模型。
(4)考虑生态效益的废旧产品逆向物流回收的实施策略和方法。EPR政策正在得到世界范围的认可，OECD国家的许多企业针对EPR政策，采取了相应的对策并取得了较佳实施效果。例如，德国的95家企业（包括包装材料使用企业、生产企业和一般商业企业）创立了DSD公司、荷兰金属及电子产品回收协会(NVMP)、日本家电生产企业合作组建回收工厂以及柯达、施乐等跨国公司。通过这些成功案例经验，以废旧产品逆向物流集成模型的理论为基础，进一步完善我国电子产品逆向物流回收策略的具体内容和实施方法。
国外许多发达国家对废旧电子类产品回收十分重视，而我国在这方面还是较为空白，政府应加强废旧电子类回收立法，明确生产厂商的环保责任，增强人们的环保意识。针对我国EOL产品逆向物流的回收混乱无序，生态效益低下的普遍问题，尤其是在全球化的市场环境和基于绿色供应链管理背景下，提出了基于生产者延伸责任制的我国废旧电子类逆向物流的解决方案。该方案的研究有利于促使企业采用新技术提高环保标准，以积极的态度应对绿色贸易壁垒；有利于推动制造业技术进步和产业升级。
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