電子廢棄物回收策略的系統(tǒng)動力學仿真研究

彭睿鯤 王圓緣

摘要：對電子廢棄物實施有效的回收策略提高正規(guī)企業(yè)的回收率是大力發(fā)展回收行業(yè)，解決渠道問題的關鍵。分析了電子廢棄物回收處理系統(tǒng)的相關主體，運用系統(tǒng)動力學建立電子廢棄物回收處理存量流量圖，對政府環(huán)保宣傳投入，正規(guī)經(jīng)營者數(shù)量及服務水平方面進行仿真模擬。結果發(fā)現(xiàn)政府加大環(huán)保宣傳力度前期，正規(guī)經(jīng)營者提升服務水平或擴大規(guī)模前期，正規(guī)回收經(jīng)營者的回收量明顯增加，但后期效果都不明顯。政策啟示是加強環(huán)保宣傳、提高正規(guī)經(jīng)營者服務水平及激勵其擴大規(guī)模等。

關鍵字：電子廢棄物;回收策略;系統(tǒng)動力學;仿真分析

一、引言

消費水平的提高在刺激國內生產(chǎn)水平提高的同時，導致廢棄物數(shù)量與日俱增。大量的電子廢棄物由于居民缺乏環(huán)保意識，正規(guī)渠道回收不便捷等原因進入非正規(guī)回收渠道，造成了環(huán)境污染和資源浪費。對電子廢棄物的回收策略進行研究，提高正規(guī)經(jīng)營者的回收率，使其得到規(guī)范化處理，從而更好地推動可持續(xù)發(fā)展。

我國目前電子廢棄物的產(chǎn)生速度遠大于回收效率，這使得規(guī)范電子廢棄物回收體系迫在眉睫?；厥照叩难芯糠矫妫嵭憔凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+回收”背景下，對上海廢舊手機資源化政策進行探討，發(fā)現(xiàn)信用評級對回收的積極作用。張科靜，魏姍姍和Nnorom 等分別對國外和發(fā)展中國家電子廢棄物的回收處理體系進行分析，并提出相關政策建議。

在政策效果的仿真研究方面，余福茂運用系統(tǒng)動力學建立了電子廢棄物渠道演化的模型，并提出促進回收渠道規(guī)范化的相關建議。劉慧慧等動態(tài)模擬仿真了政府加強資金投入這一干擾變量對于正規(guī)回收企業(yè)的積極影響。Mashayekhi 和Sudhi 分別運用系統(tǒng)動力學建立了紐約和印度某城市的固體廢棄物回收模型。Hurtado等結合勞動力轉移、回收次數(shù)等因素建模并提出了全新的回收模式。

綜上所述，回收政策方面，上述文獻僅從理論上進行研究，對政策的建模分析方面尚且不足。另一方面，對電子廢棄物回收相關主體建立系統(tǒng)動力學模型對相關主體的行為進行模擬仿真探索回收策略的研究有待完善。本文即是運用系統(tǒng)動力學進行建模與仿真，通過分析政府，正規(guī)經(jīng)營者等相關主體的行為來分析各個策略的可行性，得出有利于提高回收效率的建議。

二、電子廢棄物回收的困境

我國是最大的電子廢棄物產(chǎn)生國，雖然相關政策已到位，但效果仍不明顯，大部分電子廢棄物被小商販回收，仍處于粗放無序的狀態(tài)，破解其回收困境迫在眉睫。

本文從正規(guī)經(jīng)營者、政府、小商販和居民這些相關主體對造成這種困境的原因進行分析。首先，我國正規(guī)經(jīng)營者數(shù)量嚴重不足，回收價格低，回收渠道不便捷。就政府而言，相關法律政策并沒有明確相關主體的責任，監(jiān)管力度不夠，環(huán)保宣傳欠缺。再者，居民由于環(huán)保意識缺失及作為“經(jīng)濟人”的特征，更愿意交給小商販回收處理。

可見，電子廢棄物回收處理體系最核心的問題就是提高正規(guī)企業(yè)的回收率。而系統(tǒng)動力學模型立足于整體考察博弈均衡背后的動態(tài)特性，為此，本文運用系統(tǒng)動力學圍繞相關主體對不同的策略進行仿真模擬，探索提高回收率的有效對策。

三、電子廢棄物回收系統(tǒng)動力學模型

（一）系統(tǒng)的構成要素

系統(tǒng)動力學（System Dynamics）不同于大多數(shù)以數(shù)學計算為基礎的研究方法，傾向于通過構建一個完整的系統(tǒng)，研究各要素的動態(tài)聯(lián)系并進行模擬試驗。

電子廢棄物回收處理系統(tǒng)是一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)，涉及諸多變量，主要有以下幾個主體。

1. 居民（消費者）。居民作為使用者，決定著其最終的歸宿。因此，研究居民處理習慣，找出影響因素，得出激勵消費者轉變處理習慣的方法是構建模型的重要環(huán)節(jié)。

2. 企業(yè)。EPR下，企業(yè)對產(chǎn)品的全生命周期負責，如何激勵其積極承擔回收責任，實現(xiàn)企業(yè)與政府的共贏，是政府需要研究的課題之一。

3. 政府。我國政府對責任主體沒有明確的界定，法律中多是一些鼓勵引導性的措施，缺少懲戒方案，因而收效甚微。

4. 正規(guī)回收經(jīng)營者。目前我國這類企業(yè)發(fā)展艱難，難以獲得足夠的資源，利潤不足，無法發(fā)展壯大。保護支持此類企業(yè)是政府必須做到的工作。

5. 回收小商販。小商販通過上門付費收取的模式吸引居民將手中的電子廢棄物交由他們處理，通過舊物改造轉手賣出賺取差價。整合這個團體，讓其和正規(guī)回收經(jīng)營者互利共贏是當前的最佳選擇。

（二）模型假設

1. 居民產(chǎn)生的所有電子廢棄物都被回收，無論是被小商販還是正規(guī)回收經(jīng)營者。

2. 電子廢棄物包括廢舊電池，電冰箱，手機等，本文選取居民家中擁有率較高且存在時間較穩(wěn)定的電冰箱來建模。

3. 所有被回收的電子廢棄物都能被廠商處理。

4. 為盡量減少干擾項，將政策因素對回收價格的影響設為0。

（三）數(shù)據(jù)來源

1. 根據(jù)國家發(fā)改委出具的《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理研究與實踐》，電冰箱的回收利用率為0.73。

2. 根據(jù)《中華人民共和國2016年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，我國現(xiàn)有電冰箱8481.6萬臺，同比增長6.1%。

3. 根據(jù)《2015中國廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理及綜合利用行業(yè)白皮書》，最近五年電冰箱報廢量為744，868，1279，1471， 1705萬臺。

4. 據(jù)中國家用電器研究所副總工程師張友良介紹，中國電冰箱平均使用壽命約13年。

5. 通過調查發(fā)現(xiàn)目前電冰箱的回收價格為：正規(guī)回收經(jīng)營者160元/臺，小商販190元/臺。

6. 其余數(shù)據(jù)均來自中國統(tǒng)計局官方網(wǎng)站。

（四）建立存量流量圖

根據(jù)系統(tǒng)的構成要素和模型假設，結合我國現(xiàn)狀，建立存量流量圖如圖1所示。

主要變量說明如下：

1. 正規(guī)回收經(jīng)營者服務總費用=正規(guī)回收經(jīng)營者每回收一臺廢棄電冰箱的平均服務費*其回收的平滑量。

2. 正規(guī)回收經(jīng)營者的回收價格=受拆解后的有價物市場均價影響的回收價格+相關政策因素影響的回收價格。

3. 政府的環(huán)保宣傳總費用=每回收一臺電冰箱政府投入的平均環(huán)保宣傳費*正規(guī)回收經(jīng)營者回收的平滑量。

4. 每單位正規(guī)回收經(jīng)營者平均每年回收的廢棄冰箱數(shù)量=平均每單位正規(guī)回收經(jīng)營者受其服務水平和環(huán)保宣傳力度影響的每年回收數(shù)量+平均每單位正規(guī)回收經(jīng)營者受回收價格差額影響的年回收量。

5. 小商販與正規(guī)回收經(jīng)營者的回收價格差額=小商販的回收價格-正規(guī)回收經(jīng)營者的回收價格+其他政策因素影響的回收價格差額。

6. 小商販的回收速率=小商販數(shù)量*平均每單位小商販年回收數(shù)量。

四、電子廢棄物回收策略仿真分析

（一）模型檢驗

1. 真實性檢驗

檢驗1：將小商販的回收價格提高10元，觀察其回收量是否提高。仿真結果如圖2所示。

由圖2可見，隨著小商販回收價格的提高，居民更愿意將電子廢棄物交由他們處理，因此年平均回收量提高，與預期一致，通過真實性檢驗。

檢驗2：增加正規(guī)經(jīng)營者的數(shù)量，由150人提高到300人。從現(xiàn)實角度來說，人數(shù)的增加必將帶來回收量的提高，結果如圖3所示。

由圖3可見，正規(guī)經(jīng)營者的數(shù)量增加一倍時，年平均回收量明顯提升，通過真實性檢驗。

綜上，我們可認為建立的模型通過了真實性檢驗。

2. 極限檢驗

極限檢驗是為了檢驗在極限狀況下，模型能否符合科學規(guī)律。本文默認電冰箱的平均使用年限為13年?，F(xiàn)在我們將其分別設為3年和18年。結果如圖4所示。

從圖4可見，在居民購買速率不變的前提下，使用年限越短，居民家中的電冰箱數(shù)量越少。模擬結果與科學規(guī)律相符，通過極限測試。

（二）策略模擬

由上述模型檢驗可知，此模型具備仿真的能力。我們利用此模型改變各主體的策略，探索提高回收效率的有效方法。

1. 政府加大環(huán)保宣傳效果模擬分析

政府通過加大環(huán)保宣傳力度，提高居民環(huán)保意識增加正規(guī)回收經(jīng)營者回收數(shù)量。在系統(tǒng)中增加環(huán)保宣傳的平均費用，觀察正規(guī)經(jīng)營者的仿真結果（初始狀態(tài)為1元），如圖5所示。

增加環(huán)保宣傳的平均費用，觀察小商販的仿真結果（初始狀態(tài)為1元），如圖6所示。

由圖5可見，政府環(huán)保宣傳平均費用增加前期，正規(guī)回收經(jīng)營者年回收量明顯增加，但后期三條曲線趨于平穩(wěn)，增加費用影響不大。由圖6可見，環(huán)保宣傳平均費用增加前期，小商販年回收量明顯減少，但后期三條曲線趨于平穩(wěn)，增加費用影響不大。可見環(huán)保宣傳的影響有限，短期立竿見影但長期效果有待進一步觀察。這是由我國目前特殊的經(jīng)濟文化發(fā)展水平?jīng)Q定的，整體素質難以通過環(huán)保宣傳從根本上得到提高。

2. 正規(guī)回收經(jīng)營者提升服務水平模擬分析

小商販小而靈活，回收成本相對更低，具備價格優(yōu)勢。正規(guī)經(jīng)營者要想提高回收量，可嘗試提升服務水平，以服務取勝。正規(guī)經(jīng)營者的仿真模擬結果如圖7所示（初始狀態(tài)下平均服務費用為10元）。

增加正規(guī)經(jīng)營者平均服務費用，小商販的仿真結果如圖8所示。

與環(huán)保宣傳力度加大的效果類似，從圖7可見，平均服務費用增加前期，正規(guī)經(jīng)營者年回收量顯著增加，后期三條曲線趨于平穩(wěn)，增加費用影響不大。由圖8可見，平均服務費用增加前期，小商販年回收量明顯減少，后期三條曲線趨于平穩(wěn)，增加費用影響不大。這是由于初期服務水平的提高會給居民一種新鮮感，但這種新鮮感到達頂點會逐步趨于平緩。且隨著時間的推移，小商販也提高服務水平，使正規(guī)回收經(jīng)營者喪失此優(yōu)勢。

3. 增加正規(guī)回收經(jīng)營者數(shù)量模擬分析

當前我國正規(guī)回收經(jīng)營者規(guī)模較小，如果政府幫助其擴大規(guī)模，可能會極大的促進其回收速率。假設最初正規(guī)回收經(jīng)營者數(shù)量為150，觀察其規(guī)模擴大到500、1500時對回收量的影響，如圖9所示。

增加正規(guī)經(jīng)營者的數(shù)量，小商販的仿真結果如圖10所示。

由圖9可見，正規(guī)經(jīng)營者數(shù)量增加前期，回收量顯著提高，到后期三條曲線趨于平穩(wěn)，增加數(shù)量影響不大。由圖10 可見，正規(guī)經(jīng)營者數(shù)量增加前期，小商販回收量顯著減少，但后期趨于平穩(wěn)，增加數(shù)量影響不大。說明小商販的存在有一定基礎，其流動性使其在鄉(xiāng)村、舊社區(qū)等地得天獨厚，正規(guī)回收經(jīng)營者還無法完全取代。

五、結論與啟示

（一）研究結論

通過建立電子廢棄物回收處理的系統(tǒng)動力學模型，對政府環(huán)保宣傳投入，正規(guī)回收經(jīng)營者數(shù)量及服務水平進行仿真模擬，本文發(fā)現(xiàn)：

1. 增加環(huán)保宣傳費用有利于提高正規(guī)經(jīng)營者回收率，但后期影響不大。政府增加環(huán)保宣傳投入，居民的環(huán)保意識得到增強，短期內正規(guī)回收經(jīng)營者的回收率自然提高。但我國居民的整體素質較低，難以從根本上提升其環(huán)保意識，因而后期效果逐漸減弱。

2. 提升正規(guī)經(jīng)營者的服務水平有利于提高回收率，但后期影響不大。正規(guī)經(jīng)營者服務水平提高前期，其回收量顯著提高，到后期居民又被小商販的高價吸引。

3. 提升正規(guī)經(jīng)營者的數(shù)量有利于提高回收率，但后期影響不大。正規(guī)經(jīng)營者數(shù)量的提高短期內必會帶動回收率的提高。但后期由于小商販流動性強，回收便捷且價格高，具有一定基礎，正規(guī)經(jīng)營者仍無法完全取代。

（二）研究啟示

1. 加大環(huán)保宣傳力度

大部分居民電子廢棄物處理方式的選擇基于兩個基本原則：價格和便利程度。如果政府加強環(huán)保宣傳力度，提高其環(huán)保意識，必將收到良好的效果。但長期來看影響不大，環(huán)保宣傳只可在一定程度上提高居民的環(huán)保意識，我國目前農(nóng)村的教育水平較低，整體素質的根本性提高難度較大，要想打破瓶頸還需提高農(nóng)村教育水平。

2. 提高正規(guī)回收經(jīng)營者的服務質量

小商販比正規(guī)回收經(jīng)營者更具價格優(yōu)勢，此時正規(guī)回收經(jīng)營者可從提高服務質量入手，如上門收取、贈送小禮物等。但長此以往居民習以為常，又轉向關注回收價格。這也激勵著正規(guī)經(jīng)營者在短期回收率提高的同時，加快技術創(chuàng)新，提高深度處理能力，提高回收的盈利性來增強競爭力和對下游的主導力。

3. 擴大正規(guī)回收經(jīng)營者的規(guī)模

小商販小而靈活，回收輻射范圍廣。而正規(guī)回收經(jīng)營者由于技術、資金等原因規(guī)模一直無法擴大，處于被動狀態(tài)，即使設點回收，范圍仍然有限。如果其擴大規(guī)模，即可占據(jù)競爭主動，極大提高回收效率。但小商販的價格優(yōu)勢依然對居民具有吸引力。因此，正規(guī)回收企業(yè)應抓住機遇，探索整合小商販的形式及自建渠道，形成獨特的競爭優(yōu)勢。

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（作者單位：彭睿鯤，山東農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院;王圓緣，南京信息工程大學管理工程學院）