基于Agent建模的電子廢棄物回收處理渠道研究

摘 要：電子廢棄物的合理回收處理對資源循環(huán)利用至關重要。文章以電子廢棄物回收處理系統(tǒng)中的微觀主體為研究對象，運用基于Agent的方法建立計算實驗模型。通過對微觀主體的行為分析，揭示多主體協(xié)同的演化規(guī)律，為促進電子廢棄物回收處理規(guī)范化、生態(tài)化發(fā)展提出政策意見。

關鍵詞：電子廢棄物；Agent；計算實驗；演化

1 概述

電子產品更新換代周期日益縮短，電子廢棄物增長迅速，預計2020年我國電子廢棄物總量將達到9269000t。電子廢棄物含有鉛、汞、六價鉻等有毒成分，目前我國電子廢棄物回收率低、環(huán)境污染嚴重，主要原因是未建立有序的回收機制。除了正規(guī)回收企業(yè)，還存在大量非正規(guī)回收處理者，即走街串巷的小商販。他們追求自身利益的最大化，不考慮環(huán)境因素。要實現電子廢棄物回收處理的生態(tài)化發(fā)展，在激勵正規(guī)渠道健康發(fā)展的同時，需約束非正規(guī)渠道的增長。許多學者在這方面做了研究。余福茂等建立了考慮回收補貼激勵的電子廢棄物回收處理決策模型，討論了其最優(yōu)參數[1]。Saphores使用Logit模型對2136個美國家庭的電子廢棄物回收行為進行分析，發(fā)現回收便利、電子廢棄物毒性知識、回收經驗是家庭回收意愿的主要解釋變量[2]。賀超等采用多Agent模型，構建了單再制造商——多回收商組成的閉環(huán)供應鏈模型，為閉環(huán)供應鏈參與方的決策提供了理論支持。

這些研究沒有考慮兩種渠道的回收商之間的演化機制及與其他主體間的關系，不足以解釋電子廢棄物回收處理系統(tǒng)動態(tài)演化的復雜性。因此，文章運用Agent方法構建計算實驗模型，從微觀層面模擬主體的交互，探尋影響宏觀結構的演化過程，對比分析實驗結果數據，得出管理建議。

2 計算實驗模型建立

2.1 系統(tǒng)復雜性分析

電子廢棄物回收處理系統(tǒng)是一個復雜的非線性系統(tǒng)，涉及供應商、生產商、經銷商、消費者、回收商和政府等不同主體。他們具有根據歷史數據學習或決策的能力，能根據外部環(huán)境變化或其他主體策略的改變而調整自己的行為，因此主體與環(huán)境之間、主體與主體之間的交互常表現出非線性、動態(tài)且密切的關系。并且涌現在上一層次和整體層次上的系統(tǒng)結構，出現更復雜的行為，如系統(tǒng)的分化和多樣性的出現。主體根據學習和反饋不斷改變自身的決策，也影響著其他主體的決策，導致系統(tǒng)結構的動態(tài)演化。

2.2 規(guī)則假設

（1）主體分布在二維世界中，可以局部感知到上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八個方向的信息，感知半徑R=1。

（2）正規(guī)企業(yè)的數量不變。在市場機制下，有限理性的小商販傾向于將廢棄物簡單的拆解或賣給二手市場。小商販沒有回收上限。

（3）把各種電子廢棄物抽象成一類，可以改變參數來觀測不同種類廢棄物的趨勢。

（4）消費者產生電子廢棄物的速率固定，并綜合考慮回收價格、便利程度（小商販越多，越便利）、周圍人的影響、上一個時間周期t消費者的行為等因素，決定將電子廢棄物交給小商販（概率為P）還是正規(guī)企業(yè)（概率為1-P）。

2.3 模型實現

考慮三種主體： M1個小商販Agent、M2個正規(guī)回收企業(yè)Agent、N個消費者Agent，模擬電子廢棄物回收處理渠道的演化。

小商販：（1）出價。提供電子廢棄物的回收價格p1。（2）退出/進入。當前參與回收的，下一周期繼續(xù)參與或退出；當前未參與的，下一周期仍不參與或進入。二者決定下一周期小商販的總量。處理成本c1固定，售出價格為A。利潤的大小是小商販決定繼續(xù)參與/退出/繼續(xù)觀望/進入的關鍵因素。利潤=售出價格-回收成本-處理成本。正規(guī)回收企業(yè)：（1）出價p2。（2）研發(fā)投入。企業(yè)每個時期會有一部分利潤作為研發(fā)投入。若利潤率為20%（很高），不需投入研發(fā)；若利潤率為5%，需投入一部分。研發(fā)之后，比如購買專利，帶來處理成本下降或售出價格上升（更有價值）。企業(yè)處理成本為c2。消費者：尋找價格、質量合適的電子產品，完成購買行為；消費完畢后，選擇電子廢棄物的回收渠道。

2.4 結果分析

模型中，N=1000，M1=288，M2=24，p1=344，p2=345，c1=90，c2=219（企業(yè)為了與小商販競爭，會適當提高回收價格，而處理成本比小商販高）。企業(yè)和小商販的回收量此消彼長，在政府的監(jiān)控下，小商販的數量呈遞減趨勢。下一個周期開始時，有的小商販退出或進入，數量有所增加。消費者選擇將小商販的概率在50%-60%之間，如圖1所示。

圖2 小商販數量變化折線圖

第65個周期，達到理想狀態(tài)，小商販在政府的打壓下，消亡（轉行或轉為正規(guī)企業(yè)繼續(xù)參與回收處理），如圖2所示。這時，回收任務全部落在正規(guī)企業(yè)，消費者選擇小商販的概率P降為0。

3 結束語

為促進電子廢棄物回收處理行業(yè)的規(guī)范化、生態(tài)化發(fā)展，結合實驗結果，提出建議：（1）建立完善的法規(guī)、監(jiān)管體系，加強行業(yè)管理，嚴格審查企業(yè)處置電子廢物的法定資格，鼓勵、扶植正規(guī)企業(yè)，降低企業(yè)的交易費用；（2）構建完善的電子廢棄物回收處理網絡體系，建立生態(tài)工業(yè)園區(qū)，實施生產者延伸責任制；（3）通過電視、報紙、網絡等宣傳渠道，加強環(huán)保宣傳力度，提升居民的生態(tài)意識，讓公眾明白保護環(huán)境是每個人的責任。

文章的研究可進一步深入，如考慮系統(tǒng)中的所有相關主體，增大計算機模型與現實系統(tǒng)的相似性，更有利于為政府和相關部門提供建設性意見，最終達到電子垃圾減量及廢棄物再生利用的雙重目標。

參考文獻

[1]余福茂，鐘永光，沈祖志.考慮政府引導激勵的電子廢棄物回收處理決策模型研究[J].中國管理科學，2014，5：131-137.

[2]Saphores J-D M， Ogunseitan O A， Shapiro A A. Willingness to engage in a pro-environmental behavior： An analysis of e-waste recycling based on a national survey of U.S. households [J].Resources， Conservation and Recycling，2012（60）：49-63.

作者簡介：馮叢娜（1990-），女，河北無極縣人，杭州電子科技大學碩士研究生，研究方向：逆向物流、閉環(huán)供應鏈等。