电动自行车废旧电池逆向物流系统分析与设计本科学位论文.doc

XXX学院毕业设计说明书（论文）第 32 页 共 32 页

1 绪论
1.1 设计背景、目的及意义
当今人类社会面临的三大主要问题是资源、环境和人口，特别是环境问题，正对人类社会的生存和发展造成严重威胁。社会的发展，公众文明意识、环境意识的提高，从上个世纪90年代初期开始，作为与资源再生利用和环保密切相关的逆向物流，受到了越来越多的相关学术领域研究人员的广泛关注。
上世纪九十年代，电动自行车崭露头角，虽然很多城市采取“不鼓励、不禁止”的双不政策，但短短几年，电动自行车便成为人们理想的出行工具。由于相关法律法规的缺失和管理体制的不健全，使得电动自行车的废旧电池回收遭遇困境，同时废旧电池若得不到有效处理，将严重污染环境。
2007年9月12日，CCTV新闻频道的《朝闻天下》栏目报导了一篇《电动自行车废旧电池处理成难题》的文章。主要讲述了随处丢弃的废旧电池对环境造成危害，废品收购站成为废旧电池的归宿。如何处置电池，已成了很多人的烦心事。2003年10月，国家环保总局、国家发展和改革委员会、商务部等部门联合颁布的《废旧电池污染防治技术政策》中规定，电动自行车生产企业必须承担废旧蓄电池的回收责任。但在实际操作中，由于没有明确由哪一家职能部门来具体管理，这项规定难以落实，所以健全回收处理机制是关键[1]。
针对上述情况人们逐渐发现消除电动车废旧电池的污染隐患，整治和规范废旧电池回收市场迫在眉睫。同时，应完善相关立法，建立规模化回收企业，形成产业化链条，并提高回收技术和水平，避免资源浪费和环境污染。此外，政府部门要在这项工作中真正发挥作用，要对电池回收制定符合我国实际的管理办法及具体的可操作的管理实施细则，并成为网络建设与管理的主导力量。
本文通过建立电动自行车废旧电池逆向物流系统使废旧电池能够得到合理的回收再利用，大大降低对环境的污染，这也正符合国家的可持续发展战略。
1.2 国内外现状
1.2.1 国内研究现状
目前，我国仍然没有建立起一套完整规范的废旧电池的逆向物流系统。但先后也有不少人进入这一领域进行研究。
a）废旧干电池研究现状
曹娟提出了基于以“减量化、再利用、资源化”为原则的循环经济思想指导下的废弃干电池逆向物流模式，建立数学模型进行定量分析。然后选择环境污染因素和资源耗用因素作为评价的两个指标建立了废弃干电池逆向物流模式的定量评价模型。最后对模型进行算例演示，并作出结果分析[5]。
b）逆向物流模型
许民利等人先介绍了逆向物流相关方面的知识接着分析我国废旧家电逆向物流的现状然后深入分析废旧家电产品逆向物流的特点最后提出了一个第三方专业逆向物流机构参与的系统模型[6]；彭萍，首先对废弃家电逆向物流的构成、特征和处理活动等内容进行了介绍，然后在此基础上讨论废弃家电逆向物流网络设计的问题，并提出了三个关于废弃家电回收网络的模型[7]。
c）激励措施
王海强针对废旧电子产品逆向物流实施过程中遇到的激励机制问题,通过对逆向物流与正向物流的比较及逆向物流本身的特殊性的分析,分别提出经济激励机制和非经济激励机制[8]。
d）逆向物流运作模式
袁剑锋首先从回收渠道和运作模式中存在不足两方面来分析了我国废旧家电逆向物流的现状。然后对当前的三种家电逆向物流运作模式进行了对比分析,找出不同模式的优缺点和适用条件。再结合我国现状,构建了家电制造企业和物流外包商联营的逆向物流模式,并进行一些分析[9]。
1.2.2 国外研究现状
在先进国家和地区，人们对于废旧电子产品的逆向物流关注较早，目前已行成了各自较为完备的回收体系。
a）逆向物流系统
1995年，Guiltinan和Nwokoye提出根据流通渠道企业成员完成的再生或在制造功能和能力的不同，构建不同的逆向物流回收再利用系统；Moritz Fleischmann等人论述了逆向物流系统的复杂性。另外Bemd E Hirsch还对逆向物流的运作进行了模拟。
b）逆向物流系统模型
在定量研究方面，1999年，krikke HR,Van Harten A,Schur P C针对耐用消费品提出了构建一个多级回收系统网络的混合整数线性规划模型，针对复印机产品建立一套再制造运作程序，假设逆向物流量达到一定固定水平，从运作成本最小的角度在设定的方案中选择最优的设置地点。
1.3 研究内容与方法
1.3.1 研究内容
本文将首先阐述我国电动自行车废旧电池的背景、目的及意义，并对相关的概念进行阐述。借鉴废旧家电及其相关理论研究，首先构建电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络，提出了基于成本、利润因素的电动自行车废旧电池逆向物流动态优化概念模型作为理论依据；然后构建电动自行车废旧电池逆向物系统的组织管理网络回收体系最优利润函数的比较分析,讨论不同情况下对不同电动自行车废旧电池逆向物流回收模式的选择；接着简略地提及电动自行车废旧电池逆向物流的信息系统。三者共同构成电动自行车废旧电池逆向物流系统。
1.3.2 研究方法
通过对电动自行车的市场现状、废旧电池的回收现状以及销售各个环节的心理倾向进行市场调研。同时借阅和查找图书馆资料，参考已经学过的以及课外的相关课本和书籍。利用互联网和学校网络图书馆电子资源查阅所需要的资料。相关模式（如：电动自行车废旧电池逆向物流制造商回收模式和委托代理回收模式）的比较分析。
2 相关概念及理论方法
2.1 逆向物流
逆向物流（Reverse Logistics）这个名词最早由Stock在1992年提出，他认为逆向物流为一种包含了产品退回、物料替代、物品再利用、废弃处理、再处理、维修与再制造等流程的物流活动。以后许多学者对逆向物流的定义和内涵都提出了自己的看法。综合这些学者的表述，逆向物流意指为了重新获得产品的使用价值或正确处置废弃产品的目的，将原材料、半成品、制成品等从产品消费点一端（包括最终用户和供应链上客户）返回产品的来源点一端（生产地或供应地）的过程。为了实现物流的目的，必须对退回的物资进行回收、分类、检验、拆卸、再生产及报废处理等活动。在逆向物流中被回收的物品经过处理和修整，达到完好后也可以返回到正向物流中的任何环节上，并可重新融入正向物流[2]。
逆向物流可以简单地概括为：组织对来源于客户手中的物资的管理（吉恩蒂尼和安戴尔，1995 Giuntinia nd Andel,1995）。逆向物流包含来自于客户手中的物资、包装品和产品。更简单的概括是，逆向物流就是从客户手中回收用过的、过时的或者损坏的产品和包装开始，直至最终处理环节的过程。但是现在越来越被普遍接受的观点是，逆向物流是在整个产品生命周期中对产品和物资的完整的、有效的和高效的利用过程的协调。逆向物流的过程如下图2-1所示:
供应商
制造商
零售商
消费者
回收
检测
分类
拆卸分解
第三方再循环
废弃处理
逆向物流
正向物流
自然
资源

图2-1 逆向物流示意图
2.2 逆向物流系统
逆向物流是指为了重新获得产品的使用价值而进行的一系列过程，其中包括回收、检验、拆卸、处理和分类等过程。在企业物流过程中，由于某些物品失去了明显的使用价值（如加工过程中的边角料消费后的产品、包装材料等）或消费者期望产品所具有的基本功能失去了效用或已被淘汰，将作为废弃物抛弃，但在这些物品中还存在可以再利用的潜在使用价值，企业为这部分物品设计一个回收系统，使具有再利用价值的物品回到正规的企业物流活动中来。这个回收系统就是逆向物流系统，而系统中的物流就是逆向物流[3]。
逆向物流的系统模型包括收集、仓储、处置、配送这4项标准化活动。如图2-2所示,它在这个模型中,主要从企业内部逆向物流链的宽度出发来对系统进行整合。
逆向物流系统的主要任务是收集和运送回流商品，因此它可以建立在原有的传统前向物流渠道上,也可以另外单独重建,或是将传统物流与逆向物流系统整合在一起,如图23所示。给出逆向物流系统的直观网络结构图,这样也可以方便讨论逆向物流系统的特征和体系构成。
Si
回收资源i
给定活动的MIS
给定活动的
管理信息系统
物流
信息流
S1
S2
S3
收集
收集MIS
处置MIS
仓储
处置
处置
配送
回收
·
·
·
Sn
图2-2 逆向物流系统的概念化模型
正向物流
逆向物流
供应商
生产商
分销商
零售商
用户
用户
用户
回收商
第三方生产商

图2-3 逆向物流系统的网络结构模型
2.2.1 逆向物流系统的结构特征
从物品反向流动本身来看，逆向物流系统结构具有以下几个特征：
a）系统的高度复杂性。从消费者或终端市场退回或回收的商品在时间、地点、数量、质量和类别上具有高度不确定性，从而增加了系统对逆向物流有效控制的难度。此外不同物品的物流还存在相互作用和影响，这也会进一步增加系统的复杂性。
b）系统目标的多样性。即系统结构的设计除了要满足效益成本和供应的要求外，还要考虑环境保护和国家行业标准等因素。
c）系统具有天生的供需失衡本性，即回流物品的供应常常与生产商的需求不匹配。
d）系统具有“从多到少”的特性，即系统物流从多个方向向着少数地点汇聚，回流物品是逆向物流的原材料，这一点与正向物流系统是不同的。[8]
2.2.2 逆向物流系统的体系结构

a）构建低成本逆向物流传输网络。建立分层次集中式回流物品处理中心，这是逆向物流系统高质量运营的物质基础和前提。逆向物流追求不同层次的目标，例如：资源缩减、重复利用、再生循环、废弃处置等。首先逆向物流强调产品生命周期的缩减，使正向物流和逆向物流活动量最低化；其次是重复使用，物流管理者应尽量使产品零部件的材料本身的形态被多次重复使用；再生循环是经过物理或化学处理后，使废弃材料再资源化的过程；废弃处理才是最后的选则。因此，要根据企业产品回流的不同层次的目标，从成本效益最优化出发来分层次建立必要的一级、二级甚至更多层级的回流物品处理中心，利用低成本运输通过进行连接，并据此建立树状逆向物流运送网络。

b）对逆向物流成本发生起点进行控制。在逆向物流流程的起始入口，建立完善的电子产品评估检验指标体系和培训高素质员工，对有缺陷或无依据的回流物品进行审查，加速逆向物流流程。首先要辨识退货原因，如积压返运原因、产品质量原因、非正常合同原因等；其次，在检验退货时，根据公司退货政策，仔细核对退货单据注明的退货原因是否与实际相符，确定退货的必要性和成本，降低无谓损失。第三，将退货检验视为一项常规性工作，随着企业生产线扩展和新品种开发加快，应及时将产品更新信息传递给逆向物流检验人员，定期进行质量知识和标准的培训，减少“隐性流失”。
c）建立逆向物流管理信息系统。为了更多而方便地管理，还需要建立一套完善的管理信息系统。自动采集回流物品信息，进行归类和分别处理，直接跟踪回流过程及处理成本，对每次回流物品原因及最后处置情况编订代码，统计回流商品的回流率、再生利用率、库存周转率等，以便管理者进行实时跟踪和评估。在这里值得注意的一点是，基于供应链思想设计的信息系统还能实现制造商与销售商间共享退货信息，为服务商提供包括质量评价、产品生命周期在内的各类营销信息，使退货在最短时间内分流，为企业节约大量的库存成本和运输成本。企业实施逆向物流战略决策时，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。总之，在实施逆向物流战略时，只要做到科学决策、周密计划、精心组织，企业才有可能实现其预期的战略目标。[10]
3 电动自行车废旧电池的现状分析
3.1 电动自行车废旧电池的现状
为了更好地了解目前电动自行车废旧电池相关情况，论文撰写了对淮安电动自行车的市场进行的相关调研，调研内容包括：电动自行车废旧电池的特点、电动自行车新电池的价格、使用回收电动自行车废旧电池的成本、电动自行车废旧电池的去向及电动自行车废旧电池的处理方法。
3.1.1 电动自行车废旧电池特点
a）寿命短 电动自行车电池中约有70％是铅酸电池，30％是镍镉电池，使用寿命一般为1到2年，但寿命的长短和日常使用维护有极大的关系，使用五六年也是有可能的。一般来说，使用电池要注意如下几点：①电池每次使用的放电深度越小，电池的使用寿命脉越长，所以不管使用多大容量的电池组，用户都应养成随用随充的良好习惯。②电池需长时间放置时心须先充足电并定期补充电量，一般1-2个月补充一次。③大电流放电对电池有一定的损害，所以在起步和上坡时，请用脚蹬加以助力。
b）重量重 大部分人使用的铅酸电池一般有20斤－30斤重，力气稍弱的女士、老人难以招架，取出电池需花费大量的精力。这表示电动自行车电池设计的不合理性。
c）污染严重 铅酸电池，主要由铅、硫酸、部分其他金属及塑料组成，其内部所含硫酸浓度接近于纯硫酸，酸液具有高溶解性，这种酸液里含有大量的铅、无机盐，随意排放将严重污染土壤和水源，并产生铅蒸气，对空气环境、生态平衡造成破坏。一组电动车的废电池会污染上万吨水。铅不易被排出体外，还会引发人体代谢、生殖及神经等方面的疾病，而人体的铅含量一旦超标，就会导致智力下降、胎儿畸形，易诱发儿童的恶性肿瘤，甚至导致死亡。
由于很多电动车厂家、商家其实只管卖不管收，废品收购站成了废旧电池的最终买家。其处理方法也非常简单：把电池里的酸液倒掉后，再取出电池里面的金属铅出售。被倒掉的酸液里含有锌、锰、镉等多种重金属，这些含有重金属的有害酸液大多直接进入了下水道，进而渗透到地下水中，其后果直接造成对环境的严重污染和对人们的身体的极大伤害。现在绝大多数电动自行车使用铅酸电池，废弃后若得不到有效处理，将严重污染环境，其危害甚至比汽车尾气还要大。
3.1.2 电动自行车新电池的价格
市场上常见的电池品牌的进价，换一次电池，10-12A每组3只在220至260元之间，10-12A每组4只为280至350元，17A每组3只为280至350元，17A每组4只为400至480元，20A每组为430至500元。目前，本市市场上常见的就有10种品牌，且不同品牌价格不一样。以36V/10-12A类型为例，价格高低每组相差30元左右。而48V/20A的类型，好一点与差一点的每组价格要相差80元左右。
3.1.3 使用回收电动自行车废旧电池的成本
报废的电池可以以旧换新，一般一组电池可以折价四、五十元，多的可以折一百多元，但必须都在本店购买新电池。如果电动自行车厂家自行收购，需要支付的运输、保管、无害化处理等费用太高，因此，很多厂家不回收废旧电池。经销商在顾客将废旧电池以旧换新之后，一般将其直接卖给了废品收购站。
3.1.4 电动自行车废旧电池的去向
国家于2003年出台《废电池污染防治技术政策》通知，电动车生产企业和销售商须承担废旧蓄电池的回收责任，但由于没有明确规定具体管理部门，很多厂家、商家只管卖不管收，废品收购站成了大多废旧电池的最终买家。
商家一般都不愿透露电动自行车废旧电池的去向。一方面商家也不知道回收之后如何处理；另一方面也表示其中另有你隐情。有的商家回收后卖给了废品回收站，有的卖给了电动车的生产厂家，也有个别人以极低的价格回收废旧电池，转而以旧充新，重新卖给不知情的消费者，获取不菲的差价。
3.1.5 电动自行车废旧电池的处理方法
一组废旧电池的回收价格一般在50元左右，如果电动自行车厂家自行收购，需要支付的运输、保管、无害化处理等费用太高，因此，很多厂家不回收废旧电池。现在的电动自行车销售商一般很少回收电动自行车废旧电池，即使回收也将低价回收的废旧电池转卖给废品站。电动自行车废旧电池的处理方法如下：其工作流程简单，即用锤子、锯条等工具将旧电池打开，倒掉里面黑色的液体，再取出里面的金属块。这些废旧电池里可以回收的部分就是金属铅，一般卖给铅厂，其中的黑色液体是酸液，没有回收价值，处理方式就是直接倾倒在地面上或下水道里。
2003年10月，国家环保总局、国家发展和改革委员会、商务部等部门联合颁布的《废旧电池污染防治技术政策》中规定，电动自行车生产企业必须承担废旧蓄电池的回收责任[1]。
3.2 电动自行车废旧电池逆向物流系统的分析
通过对上述内容的调研，发现建立一个电动自行车废旧电池逆向物流系统势在必行。由于尚无电动车废电池环保回收处置的专业部门，对电动车废电池及其它民用电池的回收缺乏有效的管理制度。电动自行车生产厂方也是委托有关蓄电池生产厂家进行回收，或由再生资源回收经营户和单位进行回收，这不仅不符合国家现行的法律法规和安全处置要求。而且没有将混入生活垃圾中的废电池进行分拣，废电池与生活垃圾一样采用焚烧或填埋的方法处置，非常不科学，严重污染空气、土壤和水源。具体表现在以下几个问题：
一、政府部门（工商、环保等）、商家、生产厂家没有相结合的监管系统，没有建立废旧电池管理网络，从而不能对电动自行车废旧电池实行统一管理和归口收购，保证废旧电池安全处置。
二、所有电动自行车及铅酸电池的生产、销售企业对自己产销的废铅酸电池的回收置之不理。
三、厂家和销售点没有达成协议，销售点不提供废电池的更换及回收服务，收集的废电池也不交给具有废电池经营许可证的单位统一处理。
四、铅酸蓄电池回收和处理的社会化服务体系的建立有困难。没有专业化的技术、信息、人才和管理的企业机构，难以实现电动自行车废旧电池回收处理的集约化、效率化。
五、公众对废旧电池的有关知识没有得到普及。在公众中加大宣传力度，公众对废旧电池管理和可能造成环境危害没有正确了解，不能明确认识到铅酸废电池属于危险废物管理范畴，引导和鼓励消费者将废旧电池送到指定的回收商店，方便回收管理。新闻传媒很少开辟专栏，向公众介绍废旧电池的各种危害，引导市民提高对处理废旧电池的认识，自觉地履行废旧电池的回收义务。政府也没有提出相应的鼓励措施。
4 电动自行车废旧电池逆向物流系统的设计
4.1 设计思路及框架
4.1.1 设计思路
下文先从构建电动自行车废旧电池逆向物流网络着手，针对中转站和处理站的两级选址问题，同时考虑费用最小化和居民的意愿，建立一个多目标规划模型。通过引入目标函数的模糊满意度，采用两阶段模糊算法求解，来确定中转站和处理站的位置与数量，及由中转站接收废旧电池的产生点。在此基础上构建一个电动自行废旧电池逆向物流的经济模型，其中包括制造商模式和委托代理回收模式两种模式。基于5个假设条件,构建了制造商独立回收模式和委托代理回收模式下的利润函数模型,通过制造商最优利润函数的分析比较,提出了制造商对不同回收模式的选择。基于模型,探讨了影响利润函数的因素:原材料价格、使用回收材料的成本和企业规模、实力、技术、管理等综合要素,并在此基础上提出了电动自行车废旧电池逆向物流体系的动态优化概念模型。此外，为保障本电动自行车废旧电池逆向物流系统的有效运转，还需政府的支持和引导工作。
4.1.2 设计框架
电动自行车废旧电池逆向物流的基础设施网络
电动自行车废旧电池逆向物流的组织管理网络
电动自行车废旧电池逆向物流信息平台
逆向物流
信息流

图4-1 电动自行车废旧电池逆向物流系统框架图
上图表示的是电动自行车废旧电池逆向物流系统框架图，其中包括基础设施网络、组织管理网络以及信息平台。基础设施网络和组织管理网络相辅相成，而信息平台则贯穿在这两个模型中。本文主要以基础设施网络和组织管理网络为主，对信息平台只是简单地提及。
电动自行车废旧电池逆向物流系统的基础设施网络，优点是能够规范废旧电池的回收，使废旧电池的回收具有系统性，便于加强管理，但此模型不能降低其成本。而组织管理网络的优点是能够降低回收的成本，但对回收点的管理起不到任何作用。本文将这两种模型合二为一，既能规范回收管理，又能降低其回收成本，使废旧电池的回收工作更加科学有效，为我国逆向物流特别是对环境危害较大的物品的回收产生示范效应。
a）基础设施网络的框架
电动自行车废旧电池逆向物流的基础设施网络设计主要目的是规范废旧电池的管理。电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络包括：逆向物流节点、运输路线、通道和网络组织等组成。而基础设施网络主要以网络模型的设计为主。网络模型主要由三部分组成：废旧电池产生点、废旧电池中转站和废旧电池处理站。图4-2为电动自行车废旧电池逆向物流网络设计的模型。其中A表示废旧电池的产生点，B表示废旧电池的中转站。在这个网络中，废旧电池是由居民点产生，然后分别集中到各个中转站，再由各个中转站运送到处理站进行处理。
A1
A2
.
.
.
An
B1
B2
Bn
.
.
.

处理站

图4-2 电动自行车废旧电池逆向物流网络模型
b）组织管理网络的框架
电动自行车废旧电池逆向物流系统组织管理网络的设计的主要目的是为了减少实际回收过程中的成本。组织管理网络的框架主要包括：决策层、运营管理体系、运营基础体系、外部资源。
这部分主要写电动自行车废旧电池逆向物流组织管理网络中所涉及的成本，建立其经济模型。其中经济模型分为两个模式分别为：制造商回收模式和委托代理回收模式。
制造商回收模式(Manufacturer Recycle，MR)是电动自行车废旧电池制造商通过自己回收处理废旧电池而建立的电动自行车废旧电池逆向物流，图4-3为制造商回收模式下的基本框架。
消费者
废旧电动自行车电池
回收
处置
制造商

销售商
正向物流
逆向物流

图4-3 制造商回收模式下的框架
委托代理回收模式(Principal-agent Recycle，PR)是指将回收废旧电池的业务委托给有回收优势的企业进行回收处理。图4-4为委托代理回收模式下的基本框架。消费者
废旧电动自行车电池
代理回收机构
处置
制造商

销售商
回收
正向物流
逆向物流

图4-4 委托代理回收模式的基本框架
c）逆向物流信息平台
在电动自行车废旧电池逆向物流信息系统中，不仅存在产品实体的流动，而且大量存在着逆向物流信息。逆向物流信息的及时传递、共享以及信息的处理都会对整个电动自行车废旧电池逆向物流系统的效率产生重要影响。只有有了逆向物流信息管理体系的支持，逆向物流系统才能够真正激活，才能真正发挥效用[11]。
4.2 电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络的设计
4.2.1 基础设施网络
电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络包括：逆向物流节点、运输路线、厂商、客户、逆向物流网络组织等。但本文主要以构建电动自行车废旧电池逆向物流网络模型构建来展开。电动自行车废旧电池逆向物流网络的构建如下所示。
4.2.2 模型的假设
在建立模型之前，我们给出以下的假设：
a）每个电动自行车废旧电池产生点就是居民区。居民区人口越多，废旧电池产生得也越多。
b）各个电动自行车废旧电池产生点产生的废旧电池的数量是确定的，并且在一定时期不变。
c）在规划区域内，建立一个处理站，多个中转站。
4.2.3 参数和决策变量定义[12]
模型参数如下：
i∈I:废弃物产生点的下标；
j∈J:中转站的下标；
k∈K:处理站的下标；
α:每人每天产生的废弃物数量；
β:单位废弃物的单位距离的运费；
D :中转站的最大服务半径。
:废旧电池产生点i的居民数；
:建立处理站k的成本；
:建立中转站j的成本；
:废弃物产生点i到中转站j的距离；
:中转站j到处理站k的距离；
:废弃物产生点i到处理站k的距离；
决策变量定义如下：
如果在被选地j建立中转站，那么=1；否则=0
如果在被选地k建立处理站，那么=1；否则=0
如果产生点i的废弃物运往中转站j，那么=1；否则=0
4.2.4 数学模型
对决策者来说，希望建立设施的成本和运输成本尽可能的小。对居民来说，希望中转站离他们的居民点尽可能的近，同时希望处理站离生活区尽可能的远。也就是说，居民点和中转站之间的最大距离要尽可能的小，居民点和处理站之间的最小距离要尽可能的大。而居民点和处理站距离增大的同时将导致运输费用的上升。由于此类设施都是由政府部门规划建设，因此既要考虑成本因素，又要考虑居民的意愿。本文建立一个多目标模型来反映这种现实情况，通过模型求解可以确定在何处建立中转站和处理站，建立中转站的数量，哪些中转站负责哪些居民区数学模型(FMOLP)如下[12]。
min++(+) [1]
min　A [2]
max　B [3]
s.t. =1, [4]
Zij Xj , ,j [5]
B, [6]
W, [7]
≤D [8]
[9]
∈(0，1)， [10]
∈(0，1)， ,j [11]
∈(0，1)， [12]
上式是一个多目标整数规划模型。目标函数式[1]为总成本的最小化，包括建立中转站和处理站的成本以及运输费用。[2]式为废弃物产生点到最近的中转站之间最大距离的最小化。[3]式为废弃物产生点到最近处理站的最小距离的最大化。[4]式确保每个产生点只运往一个中转站。[5]式确保只有建立了的中转站才能接受从产生点送来的电动自行车废旧电池。[6]式表示任何一个产生点和离产生点最近处理站的距离不小于产生点到最近的处理站之间的最小距离(P)。[7]式表示产生点和离它最近的中转站之间的最大距离(A)不小于任何一个产生点和为这个产生点服务的中转站的距离。[8]式为中转站的服务半径约束。[9]式表示只建立一个处理站。式[10]、[11]、[12]为变量的取值约束。
4.2.5 目标的模糊隶属度函数
令f1，f2，f3分别表示目标函数式[1]、[2]、[3]。通过与决策者的分析，定义三个目标有如下的模糊隶属度函数[12]。

1
0

if

0 if
1 if

1
0

1 if

if

0 if

1
0

if
0 if

1 if

图4-5 三个目标函数的隶属度函数
4.2.6 两阶段模糊算法求解
Zimmermann提出了求解经典多目标线性规划的模糊算法，但是当等价问题的最优解不唯一时，他的算法不能保证所获得的解是原问题的有效解[14]。因此我们采用两阶段模糊算法能够较好地解决这个问题[15]。令u是由，，构成的原问题的解，原问题的可行域记为U。第一阶段，我们将模型FMOLP转化成以下等价的形式(FMOLP1):
Max

s.t.

约束为式[4]～[11]
其中，，是模型FMOLP的正理想解；，，是模型FMOLP的负理想解。
从而找出目标集整体满意度的最优值λ和等价问题的最优解u(原问题的可行解)。如果最优解是唯一的，则u就是原问题的最优解。否则在第二阶段构建一个目标集平均满意度最大的模型（FMOLP2）如下所示：
max
s.t.

　 [0，1]
约束为式[4]～[11]从而求出原问题的有效解。
4.2.7 网络模型算例设计
通过该算例，说明该方法的具体应用过程。假设在淮安市现有6个电动自行车废旧电池产生点及人口数如表4-1所示和3个备选中转站及建站成本如表4-2所示。另外有2个备选处理站及建站成本如表4-3所示。令=1元/单位距离/t，β=1/元/单位距离/单位废弃物。
表4-1 产生点的位置及人口
编号 横坐标X 纵坐标Y 人口（万人）
1 29 20 2.8
2 33 36 1.5
3 37 27 2.2
4 46 36 2.1
5 34 17 3.2
6 43 46 1.8

表4-2 备选中转站的位置及成本
编号 横坐标X 纵坐标Y 成本（万元）
1 37.54 19.31 45
2 43.57 38.65 55
3 16.08 21.71 60

表4-3 备选处理站的位置及成本
编号 横坐标X 纵坐标Y 成本（万元）
1 9 88 300
2 73 60 400

由于本算例选取的数据较少，不需要用计算机软件进行计算。计算过程如下所示：
a）和的求解
当选择产生点1中转站1处理站1时，代入式[1]可得：45*1+300*1+1*（28*1*1*+2.8*1*1*）=580.2，同理可求得其他数据，其中最小的数据时当选择产生点2中转站2备选站1时求得其最小值462，即=462。当选择产生点5中转站3备选站2时，可求得最大值740.8，即=740.8。
b）和的求解
当选择产生点1中转站1时，代入式[2]可得：=9，同理可求得其它数据，其中当选择产生点5中转站2时，可求得=24.16。当选择产生点6中转站3时，可求得=36.12。
c）和的求解
当选择产生点1处理站1时，代入式[3]可得：=70.88，同理可求得其它数据，当选择产生点6处理站1时，可求得=54.04。当选择产生点6处理站2时，可求得=33.11。
求得正理想解=462，=24.16，=54.04和负理想解=740.8，=36.12，=33.11。代入模型FMOLP1，求得其唯一的最优值=0.95。据此可求得模型FMOLP的解，结果如表4-4所示。图4-6为建站后的示意图。
表4-4 计算结果
1： 1,3,5 目标1： 462（万元）
2： 2,4,6 目标2： 24.16
目标3： 54.04
建立的中转站：由其负责的产生点 建立的处理站：1

图4-6 建站前后的示意图
4.3 电动自行车废旧电池逆向物流系统的组织管理网络设计
4.3.1 组织管理网络
构建电动自行车废旧电池逆向物流系统除了构建电动自行车废旧电池逆向物流基础设施网络外，还需考虑到组织管理网络。电动自行车废旧电池逆向物流组织管理网络包括：决策层、运营管理体系、运营基础体系、外部资源等。这部分主要围绕电动自行车废旧电池逆向物流组织管理网络中的成本展开的。电动自行车废旧电池逆向物流经济模型的设计如下所示：
4.3.2 假设条件
模型的构建基于以下假设:
a）制造商、销售商追求利益的最大化；
b）废旧电池回收处理后，部分原材料可以应用到再制造新产品过程；
c）电动自行车电池的生产可以完全使用新原材料，也可以部分使用回收处理的原材料或零部件；
d）电动自行车电池都是经过销售商进行销售的；
e）电动自行车电池制造的原材料价格由市场决定。
4.3.3 参数设定
采用新原材料制造电动自行车电池的单位成本；
使用回收处理原材料或零部件生产电池的单位成本；
通过电动自行车废旧电池逆向物流单位产品节约成本，=-；
制造商出售电动自行车新电池给销售商的批发价格；
销售商销售电动自行车新电池的零售价格；
在委托代理模式下，电动自行车新电池制造商为处理电动自行车废旧电池并回收可利用材料而支付给委托代理商的单位价格；
D() 消费者需求函数，D()=n-m，其中m，n均为大于零的参数；
第i种模式下j方的经济收益；
第i种模式下电动自行车废旧电池回收成本，=D()，其中为单位回收成本；
第i种模式下电动自行车废旧电池处置成本, = [D()]+ D()，其中a,b为系数，由企业规模和竞争力、管理、回收网络构建及处置技术等方面的因素决定；
第i种模式下电动自行车废旧电池回收处置总成本，=+= RD() +[RD()]+RD()=[RD()]2 +RD(),其中=+；
第i种模式下电动自行车废旧电池回收率；
i i =(MR，PR)，MR为电动自行车电池制造商回收模式；PR为委托代理回收模式；
j j =(1，2，3)，1为制造商；2为销售商；3为委托代理商。
4.3.4 模型求解
电动自行车废旧电池逆向物流不同构建模式下，制造商、销售商和委托代理商利润模型可以概括表示为:企业利润=总收益-总成本
4.3.5 模型比较
a）制造商回收模式
制造商回收模式，这其中又可分为独立回收模式和联合回收模式两类。
独立回收模式是指电动自行车电池制造商通过自身实力独立构建电动自行车废旧电池逆向物流，自己管理废旧电池的回收处理、再利用，从而实现废旧电池的高效回收利用。在政府管制条件下，生产企业建立电动自行车废旧电池逆向物流，使外部社会成本内部化，是生产者责任延伸的重要形式。企业通过建立电动自行车废旧电池逆向物流，可以减少资源能源利用、节约生产成本，同时还可以较为直接地了解客户对于产品的意见反馈，以利于改进产品和增加客户的信任程度，树立企业形象。
联合回收