城市废品回收物流系统研究

摘 要伴随着我国经济的迅猛发展,城市化进程的不断加快,城市中随意丢弃的废品也越来越多,带来了众多的环境和社会问题。废旧物品的随意丢弃不但对城市的环境,生态造成严重污染,而且造成了严重的资源浪费,影响社会经济水平的提高,如何有效的处理城市废品,实现资源的循环再利用,已成为一个世界性的课题。在我国此问题尤为突出。城市废品回收物流体系的构建问题是一个关系到经济和社会效益的问题。本文从城市废品回收物流网络的相关概念入手,介绍了我国城市废品回收的模式现状,找出了存在的问题,设计出了合理的城市废品回收物流的流程。运用Witness这款数值仿真软件,进行了计算机模型的仿真,并在此基础上进行了系统优化。关键词：回收物流,城市废品,Witness,仿真优化37 / 44AbstractWith the rapid development of economy,urbanization is accelerating,more and more waste is discarded in the city,causing many problems of the social and environmentMunicipal solid waste which has not only caused serious pollution of the citys ecology and health,but also has affected the citys economic development,has become a bottleneck of restricting the rapid development of the cityIn China,the waste recycling rate is relatively low,a large number of recyclable resources ate discarded,causing serious waste of resources,it is necessary to recycle the resourcesThedesign of waste logistics network is a matter of economic and social benefitsThis article starts with the related concepts of the logistics network for municipal wastage recovery work and through the introduction to the present situation of municipal wastage recovery model, try to find out the existing problem and design a reasonable municipal wastage recovery process. Usingthe numerical simulation software WITNESS, thispapersimulatedthecomputermodel,andthesystemhasbeenoptimizedbasedonit.Keywords：recycling logistics, urban waste, Witness, optimization目 录前言11绪论21.1研究背景21.2研究意义22回收物流概论42.1回收物流的涵义42.2回收物流的业务流程52.3回收物流的主要特点63城市废品回收的概况83.1城市废品的来源及组成83.2国外城市废品回收物流现状83.2.1国外的研究现状83.2.2我国城市废品的回收模式93.2.3我国城市废品的处理流程123.2.4我国废品回收物流中存在的问题124回收物流系统仿真技术研究144.1 系统仿真概述144.1.1系统仿真的定义144.1.2系统仿真的术语144.1.3系统仿真的分类154.1.4系统仿真的步骤154.1.5系统仿真的作用174.2 WITNESS仿真软件及性能分析184.2.1 WITNESS的用户界面184.2.2 WITNESS的特点194.2.3 WITNESS的规则194.2.4WITNESS的建模与仿真过程205基于WITNESS的城市废品回收物流系统仿真研究225.1回收系统描述225.2回收系统数据225.3仿真模型的建立235.3.1元素定义Define235.3.2元素可视化Display的设计235.3.3各个元素细节Detail的设计245.4模型运行和数据分析285.5模型优化29总结33致35参考文献37附录元素设计程序全文39前 言随着我国经济的迅猛发展,物流产业受到了越来越多的关注。公众的环境保护意识日益加强,环保法制法规力度也在逐渐增大,回收物流的经济价值在近几年也随之逐步显现。现在许多企业都通过回收物流系统的改善使得回收物流成本显著下降,从而获得了更大的竞争优势。因此我们不难看出,在环境日益恶化,资源日益稀缺的当代,回收物流已成为各国专家学者研究的重点。尽管回收物流的发展前景广阔,但我国的回收物流市场却不容乐观。我国的回收物流才刚刚起步,处在初步发展阶段。物流设施还很不完善,物流市场需求不旺,国家有关法规不健全等因素都制约着我国回收物流的发展。近年来,随着人类环保意识不断增强和对资源综合开发利用的重视,经济作为一种新的可持续发展的经济模式,已成为世界经济发展的主流,为适应国际竞争的需要,我国也在积极尝试建立循环经济发展模式,其中有关城市废品的回收物流成为人们研究的重点。由于我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,生产和生活过程中废弃物资排放的种类和数量越来越多, 加强城市废品回收物流的研究变得刻不容缓。1绪论1.1研究背景伴随着人类社会的不断发展,人们的生活质量得到了显著的提高,这也导致了越来越多的废弃物被遗弃到城市中,这不但严重危害了城市的生态环境,同时这些废弃物也严重污染了水体、大气和土地,严重制约着城市的发展。长期以来,回收物流一直没有得到人们的重视,人们只是一味地从自然界中索取自己需要的材料、能源,却忽视了对废弃物进行处理。近几年,随着环境的日益恶化和资源的严重短缺,可持续发展与循环经济理念逐步被提出,回收物流因其强调通过对废弃物的有效回收来进行对环境的有效控制而逐渐在学术界和企业界受到专家和学者的重视。回收物流相关理论的研究是一个崭新的研究领域也逐渐变为一个热点问题。尽管回收物流与正向物流是一个相反的过程,但由于回收物流本身具有复杂性、多样性、分散性、普遍性和无主性等特点,因而对回收物流活动的研究、管理和控制要有适合本身发展的模型、理论和方法。1.2研究意义美国南佛罗里达大学教授、美国物流管理协会的资深专家詹姆斯司多克对逆向物流有着精辟的描述,他认为公司对退货的处置已经成为一项标歧立异的竞争策略,并成为扩展效率提高的全新领域1。回收物流的社会经济效益日益凸显。其重要的意义主要体现在以下几个方面：1回收物流是节约资源、提高资源利用率的有效途径回收的物资是一种宝贵的资源,它们本身凝聚着能量和劳动力的价值,曾有过若干过程,所以经常被称为载能资源。如果可以把回收物资重新进入到生产领域作为原材料肯定会带来巨大的的经济效益。据有关资料报道,20XX年产生活垃圾已经达到了672万吨,填埋量相当于每年占掉2500的亩土地,并呈出不断增长的态势。目前处理垃圾的方式还是原生垃圾填埋,百分之九十以上的垃圾没有实现分类,不仅浪费了资源、浪费了土地,而且造成了严重的环境污染。合理组织废弃物的回收物流将对降低垃圾处理成本有着显著效果2。2回收物流是使资源得以循环利用的重要组成部分回收物流是社会物资大循环的组成部分。自然界的资源并不是无限的,在各种资源日渐枯竭的今天,越来越多的人呼吁要重视通过回收物流系统将可以利用的废弃物收集、加工,重新补充到生产、消费的系统中去。例如废纸的回收越来越受到人们的重视,已成为造纸业原料供应所不可缺少的一个环节。城市垃圾中含有的一些成分也可以加工成燃料或肥料,甚至有些物品经过适当的加工处理,还可以直接成为有价值的商品进入了消费领域。3回收物流还是加强全社会环境保护力度的有效措施大量产生的城市废品已经严重威胁到人类生存的环境,有效地组织回收物流及废弃物物流,使废弃物重新得以进入生产、生活循环或得到妥善的处理。当前人们最关心的问题之一就是由于废弃物的随意丢弃而带来的环境问题。20XX在世博会上提出了城市,让生活更美好的主题,良好的垃圾处理系统是城市文明进步的标志之一,一个城市如果环卫系统不能正常的运行,很快就会变得面目全非,良好的工作和生活环境都将会遭到严重的破坏。回收物流除了以获得经济利益为目标之外,还要做到节约资源、保护环境。尽管发展回收物流可能会与企业的发展正向物流目标在短期存在矛盾,但是如果从宏观角度和长远利益来看,保护环境、节约资源与经济利益的目标是一致的,这样才能给企业带来巨大的经济效益,还可以减少经济活动对环境造成的破坏,减少自然资源的消耗,实现经济社会的可持续性发展。2回收物流概论2.1回收物流的涵义尽管早自20世纪60年代现代物流的理论就得到了逐步的确立,并且受到了越来越多企业的关注,被提高到一个较高的层次,但人们开始重视回收物流却是在20世纪90年代。人们对回收物流的研究随着时间的推移而不断的深入,对回收物流的定义也给出了不同的表述。对于回收物流的理解,国际上主要侧重于产品逆向物流方面：1981年,Lambert和Stock最早提出回收物流的概念。他们把回收物流定义为：与极大部分的货物流动方向相反的物流。1989年Murphy和Poist把回收物流定义为：货物从消费者到生产者的流动。1992年Stock向美国物流管理协会提交了一份研究报告,在该报告中首次他提出了逆向物流这个名词。在他看来,逆向物流是一种包含了产品退回、物料代替、物品再利用、废弃物处理、维修与再制造等流程的物流活动。美国物流管理协会把回收物流定义为：Reverse logistics is the process of moving goods from their typical final destination to another point,for the purpose ofcapturing value otherwise unavailable,orfor theproperdisposal oftheproducts即：计划、实施和控制原料、半成品的库存、制成品以及相关信息,高效和成本经济地从消费点到起点的过程,从而达到回收价值和适当处置的目的3。1999年,美国物流管理协会定义回收物流为：为了资源的回收或废弃物的处理,在适当成本下,对原料、在制品、成品以及相关信息,从消费点到原始产出点的流动和储存,进行规划、执行和管制的过程。国家质量监督检验检疫总局在20XX8月1日起正式颁布实施的中华人民国国家标准物流术语中将回收物流定义为不合格物品的返修、退货以及周转,使用的包装容器从需方返回到供方所形成的物品实体流动；废弃物物流是指将经济活动中失去原有使用价值的物品,根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存等,并分送到专门处理场所时所形成的物品实体流动；20XX12月颁布的中国人民国国家标准物流术语中将废弃物物流重新定义为将经济活动或人民生活中失去了原有价值的物品,根据实际需要进行收集、分拣、加工、包装、搬运、储存等,并分送到专门的处理场所进行再资源化处理的物流活动。回收物流传入我国后,我国学者柳键,达庆利,黄祖庆,钦等也各自提出了自己对回收物流的理解。虽然在定义上有所差异,但总的来说回收物流是以重复利用被使用过的产品及其附属品如运输包装、容器等的残余价值为目的,或为了对最终废弃物进行恰当的处理,而将这些物品、产品运输容器以及包装材料,从其最终使用、消费地沿着供应链向生产地逆向传递的过程。2.2回收物流的业务流程在回收物流中,首要工作就是是物品的收集,主要包括废品、过期的产品、副产品以及不再使用的产品的收集,然后把他们运输到一个固定的地点,并进行下一步的检查及处理。1收集或回收在收集中主要面临的问题是,所收集废旧产品的精确位置,废旧物品的当前使用状况以及数量等,这些问题对产品的计划和控制收集造成了很大的困难。回收就是把顾客那里的产品通过有偿或无偿的方式返回到销售方手里。这里所谓的销售方具有不确定性,可能是供应链上任何的一个节点,比如来自顾客的产品可能需要返回到上游的制造商、供应商,也可能要返回到是下游的配送商,零售商。2预处理：分类、检验与处理决策在收集的产品信息中,将根据产品的质量,对产品进行分类,以确定产品的再使用、再重新加工处理或需把它处理消灭掉等。对于那些质量比较好又不需要做什么处理的产品,可再次投放到市场,再次使用。对需要进行再处理的产品,要进行进一步的加工处理,以便投放市场再次使用。该环节是对回收品的质量进行评价分析的,要根据零部件的性能以及产品的结构特点来确定具有可行性的处理方案。3再处理再处理的环节主要包括：产品的清洁、分拆、再加工和再装配。分拆要按产品的结构特点来将产品分拆成零部件。再加工是对回收产品以及分拆后的零部件进行再加工,恢复其价值。再处理的过程可以提高产品的技术含量的,例如:一个旧家具的恢复,需要很高的工艺技术等。4产品再循环再循环的产品主要是指可用于其他企业加工的原材料,如废钢废铁可直接作为炼钢厂的原材料使用。5产品再分配产品再分配就是把可继续使用的或者经过处理后的产品投放到市场中,并将其运输至使用者手中,该过程包括：储存、销售和运输。6废弃物的报废处理对那些失去了经济价值和对环境危害严重的回收品或零部件,通过机械处理、焚烧或地下掩埋等方式进行销毁。西方国家对环境保护的要求越来越高,而后两种方式都会对环境带来一些不利影响,如占用土地,污染空气等。因此目前西方国家主要采取机械处理的方式,不过,随着资源再生利用技术的发展,许多人们原以为只能弃之不用的废弃物也会变废为宝带来显著的社会效益和经济效益。以上作业环节既可以在独立的设施完成,也可以在综合处理设施完成,如区域预处理中心。其主要流程图如图2.1所示。 区域预处理中心 正向物流 回收物流 供应商供应商批发商制造商零售商消费者供应商第三方供应商消费者消费者再配送检测筛选收 集销毁处理 图2.1回收物流流程Fig. 2.1 Recycling logistics processes2.3回收物流的主要特点与正向物流相比回收物流具有以下特点4-8：1逆向性。回收物流中报废物品或退回的商品的流动与正常的商品的流向刚好是相反的,即从消费者到分销商到制造商再到供应商那里。因此,回收物流同正向物流运作的起止点是相反的。2缓慢性。刚开始的时候回收物流种类比较多,数量比较少,要形成较大的流动规模,就要不断汇集；废品的产生也不能立刻满足人们的某些需要,它必须要经过加工、再处理等环节,甚至还可能只作为原材料来回收使用,这一系列过程需要耗费很长的时间；同时,废品的搜集和整理也是一个相当复杂的过程。这一切都使得回收物流具有了缓慢性的特点。3不确定性。回收物品可能产生于生活领域、流通领域或消费领域,涉及任何领域、任何个人、任何部门；回收物品会因为各种各样的原因而被废弃到城市中。使得回收物流的地点比较无序和分散,并且数量和时间都是难以预见的。4处理费用比较高。这主要是因为这些商品大部分都缺少规性的包装,又具有不确定性的特点,在运输和仓储中难以充分利用其规模效益；还有一个重要原因就是许多商品需要人工的检测、判断和处理,不仅效率低下,还极增加了人工的费用,增大了成本。5混杂性。因为不同种类、不同状况的废品常常是混杂在一起回收的,在进入回收物流系统时,划分就会有很大的难度。当回收产品经过检测、分拣后,混杂性就会逐渐降低。6价值的非单调性。在回收流动的过程中废品会经过一系列的运输、仓储、处理环节,相应的费用都会使回收物品的残余价值降低,因此回收物流就具有了价值递减性；但回收的物品经过再处理后,又会获得新的价值,因此,回收物流还具有价值递增性。最后,因为回收物流的处理方式多种多样,不同的处理方法对恢复资源价值的贡献有很大的差别。综上所述,和传统的正向物流相比,回收物流更具复杂性,不但表现为系统结构的繁杂、地域围广、成员多、相互影响且协调困难,也体现在困难的成本控制和特定的物流作业过程随回收物品的不同而有很大差异。3城市废品回收的概况城市废品是指城市区划人们在日常生活和活动中产生的固体废弃物,包括居民生活垃圾、废旧电器、公共场所和街道清扫垃圾、医院生活垃圾、商业生活垃圾等。3.1城市废品的来源及组成城市废品包括城市生活废品和工业固体废物。根据垃圾产生源不同,可将我国城市废品主要分为居民生活废品、街道保洁垃圾和集团机关、学校、工厂和服务业垃圾三大类。居民生活废品来自居民生活过程中失去利用价值的废旧电子产品以及生活垃圾如易腐有机物、煤灰、泥砂、塑料、纸类等。它在城市废品的整体中,不仅数量占据首位,而且成分相对复杂,其构成受到季节和时间的影响,变化比较大并且极不均匀。街道保洁垃圾主要来源于清扫马路、小巷路面和街道。其成分类似于居民生活垃圾,但是商品包装物、枯枝落叶和泥沙占有较大比重,易腐有机物较少,含水量也相对较低。集团垃圾是指学校、机关、团体、工厂和第三产业等在工作和生活的过程中产生的废弃物品。与居民生活垃圾相比,成分具有单一稳定性,含水量较低并含有易燃物质,特别是高热值的易燃物比较多。城市生活垃圾的构成主要受城市的性质、规模、地理条件、居民生活水平、生活习惯、和燃料结构的影响。近年来,随着居民生活水平的提高和城市人口的增加,我国城市生活垃圾的总量有大幅度提高。城市垃圾的有很大一部来源中于大中城市,其城市又占有优势,此外,近年来中小城市生活垃圾产量也呈现出高速增长的趋势。我国传统的废品回收的做法,是将居民生活中产生的有价值的废品分拣出来出售,另外一些没有价值的废物则被扔到垃圾桶中,采用的是一种混合收集方式收集垃圾。这种直接回收废品的方式,有效减少了垃圾的收运量。但由于这种废品回收方式仅考虑到了经济利益,没有从减少垃圾量、保护环境、节约资源出发,回收仅是一种赚钱的手段。因此,回收对象仅局限于利润高的物品,而废旧塑料、废电池、玻璃制品等的回收没有受到重视,使得废品回收的种类减少,回收率也相应降低了9。3.2国外城市废品回收物流现状3.2.1国外的研究现状早在六七十年代,发达国家为了实现垃圾的资源化,就开始积极推行了城市废品的分类收集。经过几十年的努力,许多城市实现了废电器,废瓶、废纸、废玻璃以及废旧塑料的分类收集和回收再利用,相当完备的垃圾分类收集处理系统也逐步建立起来,获得了较好的经济和社会效益。一些城市在街道旁还配备了专门收集废纸、废塑料等的容器,容器上标注了收集物的名称。有的城市甚至还为此制作了专用的塑料容器、塑料袋,免费提供给居民,以利于居民垃圾的分类收集1011。1日本的资源垃圾回收系统121314.自1960年以来,日本广泛的推行了生活废品的分类投放、分类收集,这种收集方式在发达国家和地区得到了迅速推广和普及,人们对垃圾的认识也发生了很大的转变,意识到城市生活废品回收后,经过再处理是可以综合利用的原料,被称作放错了位置的资源。为了实现生活废品的再利用,采取适合的收集方法,直接分类回收城市废品中的可以循环再利用的物品,从而达到废品资源化的目的。90年代后期,日本将垃圾资源化的观念渗透到了整个垃圾治理的过程。同时,将垃圾的资源化和减量化的观念上升到了可持续发展的高度。一方面加强了资源化和减量化的政策法规建设,同时还加大了资源垃圾回收的力度。日本的垃圾分类回收系统包括流通领域回收再利用系统,集团回收系统和家庭垃圾分类回收系统。日本的家庭垃圾分类回收系统中首先要求对资源垃圾进行分类,由政府负责或由集团收集,或在销售商店进行回收,最后送到分选企业进行加工,最后送到各再生处理企业进行处理再利用。2德国废品的循环利用模式德国是在废品回收利用方面是比较先进的国家之一,据统计,德国家庭废弃物循环利用率1996年约35,1997年约41,l998年约43,20XX达到了49。20XX生化废弃物循环利用率达到70,地下水污泥68。德国非常重视包装物的回收。目前,德国纸板和纸的回收率已达到71,居欧盟国家之首。在德国车站、商店等地方都有专门的废纸收集箱。在每户居民的院中都设有多个不同的垃圾箱,盛废纸用的垃圾箱比其它垃圾箱大,而且收集废纸免费。此外,德国一次性塑料瓶的使用量跟其他欧洲国家相比在数量上 要少得多,这主要是因为德国使用了较多的可重复使用的容器包装特别是玻璃瓶和塑料周转箱,从而使得一次性包装的使用量减少。另外,对金属易拉罐和一次性饮料瓶还实行了押金制度,从20XX1月1日起,每一个饮料罐、瓶将收取0.250.5欧元的押金,根据德国政府的规定,这些饮料瓶包括塑料瓶和玻璃瓶。近年来,许多一次性塑料食品也逐渐都采用纸质包装。总结德国和日本在垃圾回收体系构建中的共同点是都建立了面向整个回收链的中介组织,提供了畅通的、规化的物流服务和信息服务,加强了市民、企业与政府的沟通,协调各方的关系。3.2.2我国城市废品的回收模式目前,城市垃圾的回收方式主要有分类收集和混合收集两种。分类收集是先将废品按照成分进行分类,然后再分别收集的方式。这种方式可以大大减小废品回收的难度,简化废品处理环节,降低成本。混合收集是把所有废弃物一起收集起来并且混装在一块的废品收集方式,虽然比较简单易行,收集费用也比较低,但处理时则比较麻烦。我国许多市民的文明意识薄弱再加上自觉性差,分类收集还很难真正实现。因此,我国目前城市生活垃圾收集方式基本为混合收集,主要有以下几种方式。1容器式收集所谓容器式指的是收集容器放置于固定的地点,服务时间为一天中的全部或大部分时间。常见的收集容器有箱式和桶式两种。城市里的公共场所和主要街道两侧所设置的垃圾果皮箱也属于容器式收集方式的畴。目前在大部分城市里使用的收集容器材料多为钢制品或塑料制品。钢制容器的结构强度一般都比较大,相对容积也比较大,但跟其他材料相比也更易腐蚀,并且洗刷不便。塑料垃圾桶则具有耐腐蚀,耐腐蚀,易于保洁等优点,应用越来越广泛。2构筑物式收集以固定构筑物作为收集垃圾的容器的收集方式叫做垃圾定点构筑物式收集方式。构筑物一般为水泥、砖瓦结构,样式各异,容器容积约510m3,不密封。构筑物式收集方式的特点是收集容器为半永久型的,因此可以降低成本,延长容器使用寿命,但它的容积比较固定,高峰季节垃圾数量会增加,容易发生垃圾漫溢的情况,严重污染了周围环境,给保洁工作带来很大困难。3垃圾道式收集该种收集方式在已建成的高层和多层住宅楼中,是最常见的。在居民生活垃圾量比较多的季节如夏季,由于底层贮料间的容积是有限的,垃圾经常会将门挤开使垃圾泄露出来；因为垃圾投放口的密封性差也会造成垃圾的臭味逸出,严重污染环境和空气；特别是该种收集方式不便于对垃圾收集的进行控制和管理管理,因为上述缺点,这一收集方式将逐步被淘汰。目前,、和等城市相继规定新建住宅楼不能设有垃圾道,许多城市还将已建住宅楼的垃圾道封闭停用。进行垃圾分类收集回收的途径,主要有两种：一种是将进行垃圾分类收集和对废品进行回收,即在垃圾产生的源头便将可重复利用的垃圾与其他垃圾进行分离,但可重复利用的垃圾不再进行分类,而是将所有可以再资源化的垃圾送到垃圾分选中心集中进行分选、压缩、打包,最后送到再生利用工厂进行加工再利用,或是直接退回到再资源化工厂进行再清洁、消毒后重复使用。第二种途径是通过设立废品回收单位,面向单位和个人收购可再资源化的垃圾,从易拉罐、可乐塑料瓶、报纸杂志、易拉罐到废旧家电都在回收之列。各级废品回收单位通过收购、转卖、加工处理等环节,最终将这些垃圾变为可重复利用的资源,实现了循环利用,这种方式在我国大多数城市得到了应用。下面我们以市为例,来具体分析我国城市废品回收物流的现状。市在普通垃收集运输处理方面,基础设施比较完善和经验也相对比较成熟,平均每年在城市近郊区清运垃圾数量达到299.2万吨,日垃圾无害化处理能力达3500吨/日,用于清市垃圾的环卫机械数量有3778台,城市近郊区共有698座密封式集装箱垃圾站。在垃圾处理方面,地区无论从管理上还是在基础设施上都在全国名列前茅,但是在可再资源化垃圾的回收利用方面却是很不理想。从调查情况来看,城市废品回收物流的过程主要有四个环节,按垃圾流向先后顺序分别是居民、企事业单位分类收集点、街道废品回收站、大型再生利用集散中心和资源垃圾需求单位。以下是四个环节的基本情况：1居民区、企事业单位废品分类收集点的生活垃圾分类收集起步相对较早,从20XX至今,已有545个居民小区、大厦、工业园区实行了垃圾的分类收集。目前,市设立了许多三级分类垃圾收集箱,该种收集箱每组都有塑料类、可回收物类、其它垃圾类3个箱。但是,由于宣传力度不够,缺乏相关的规章制度,加上市民及企事业单位的环保观念较为淡薄,分类回收的效果并不显著,在大多数情况下,三级分类垃圾收集箱形同虚设,大多数的垃圾还是被任意投放到一个箱中。大部分城市居民在垃圾投放前会将可重复利用的有经济价值的一些垃圾挑选出来出售,如塑料瓶、易拉罐、废纸等,其余的废物则扔到垃圾桶中。再加上由于利益的驱动,大批拾荒者和垃圾清运者不服从相关部门和法规约束,导致环保部门无法对垃圾进行有效监管。2街道废品回收站街道废品回收站是资源垃圾回收的第二个环节。废品回收站的资源垃圾的主要来源是居民日常生活中积攒的一些资源垃圾,如饮料瓶、易拉罐、旧塑料等；街道、社区垃圾清运人员和物业管理人员在清运过程中所收集；拾荒者在居民楼分类垃圾桶或街道上捡取的一些物品；一些以收购废品为生的人沿街叫喊或入户收购送到此转卖；集装箱垃圾站工作人员在将垃圾装箱前筛选所得。大多数的废品回收站都存在着回收物流基础设施落后与作业方式的原始化的弱点。在市众多的街道废品回收站中,都采用的是户外作业的方式,回收的废品都露天堆放。物流设施简陋,称重设施为一杆台秤,其余均靠手工完成分拣、装卸搬运等作业。运输车辆比较旧简陋,收集车经常超高,超宽,超重,也存在一些安全隐患。这在我国很多城市都是普遍存在的,在大街上类似车辆也比较常见。3城市废品集散地比较集中在市六环路以外,有城市最大的资源垃圾回收集散地。集散地的现代化程度比较低。整个集散地是由一个村庄组成的,废品来源于上级回收中心,操作处理工作由人工来完成。收购采取自上而下的重复称量与简单计量相结合的方式。废品在集散地进行简单的处理,对一些废旧钢铁,塑料制品进行打包处理,纸制品,则进行压缩处理,所有的废品都露天堆放,等待最终处理。4废品的最终处理废品在集散地进行集中、简单处理后,作为材料运往资源化垃圾需求点。市不存在此类的需求点,因此主要资源垃圾是运往省境。金属类运往霸县,塑料运往文安县,玻璃运往市的玻璃厂,纸类运往造纸厂。废品在这些工厂里经过加工再处理,产出物即为资源,是可以直接使用的生产资料与生活资料。随着资源进入市场,废品经济循环发展也就进入新的轮回,产业链从下游重新回到了上游。3.2.3我国城市废品的处理流程在我国,大多数城市废品回收物流主要包括收集、分类、清运、再资源化处理和最终处置,其流程如图3.1所示。图例分类分类再资源化工厂最终处理厂收集点转运站运输路线处理厂 图例汤圆图例图3.1 废品处理流程图Fig.3.1The flow chart of waste disposal3.2.4我国废品回收物流中存在的问题我国城市废品回收利用的过程中还存在很多问题,总结归纳如下：1废品回收物流信息化程度较低虽然再生资源回收物流的主体已经采用了比较先进的信息技术,但技术的发展仍明显落后于行业的发展。由于回收物流管理具有明显的复杂性和不确定性,在建立城市废品回收物流的资讯系统时,必须提供充足、准确的回收流物品信息流,这在很大程度上影响着再生资源回收物流的发展。2基础设施还不够完善目前,城市废品的收集、运输,分拣工作很大一部分都是靠人工来完成的,废品收集后也没有专门的场所存放,大都采用露天堆放的形式。废品的运输也存在很多不规的现象,这些都使得废品回收物流效率极其低下。对城市废品进行回收是为了更好地利用二次资源,在回收过程中因为受到一些经济技术条件的限制则会对环境产生更多的不利影响。在我国存在很多为了追求更高的经济效益而追求更多的回收数量,进而忽视了对整个回收物流过程的优化与整理,对环境也造成了巨大的压力。3人们对回收物流认识存在局限性很多再生资源回收物流的从业人员对现代物流的理念和再生资源回收物流的认识还存在很大的不足,他们没有真正理解回收物流的涵义,没有理解现代物流具有的反应快速化、信息电子化、组织网络化、功能集成化、目标系统化、服务系列化、作业规化、经营市场化等特征。他们认为回收物流仅仅是对废弃物进行收集、分拣和处理,并不能系统的规划回收物流的各项工作,同时他们对回收物流的特点以及运行规律等方面认识也存在欠缺,不能够从系统的角度去构建一个完善的再生资源回收物流系统。4在废品的收集、运输以及处理成本等方面还存在很多不合理因素。废品的收集、运输环节是废品回收物流系统中的重要部分,事实上,在废弃物处理成本中,收集、运输相关的成本占相当大的比例,如Wilson指出平均每年美国用于处理固体废弃物的费用总额可以达到200亿美元左右,其中仅收集费用就已经超过了100亿美元。在废品回收物流系统运作的各种方式中,较为先进的是：通过中转站将废品收集和运输分开,用带压缩装置的收集车辆来收集废弃物,再采用大容量的运输车辆将废弃物运到处理厂进行下一步的加工处理。4回收物流系统仿真技术研究4.1系统仿真概述4.1.1系统仿真的定义系统仿真是针对真实系统建立相关模型,用模型代替真实系统进行各种实验,从而进行系统性能研究方法。系统仿真也称计算机仿真或计算机模拟Simulation Based Modeling Methods是通过建立仿真模型,在计算机上再现真实系统,并模拟真实系统的运行过程而得到系统解的研究方法。作为分析评价现有系统运行状态或设计优化未来系统性能与功能的一种技术手段,它通过运行具体仿真模型和对计算机输出信息的分析,实现对实际系统运行状态和变化规律的综合评估与预测,进而实现对真实系统设计与结构的改善或优化。成功的系统仿真模型能直接或间接反复效仿出真实系统的各种静、动态活动,记录动态过程的瞬间状况,并提供研究分析系统所需的数据,使人们通过分析模型,了解并把握系统运行的本质规律。4.1.2系统仿真的术语1实体实体是组成系统的物理单元,是描述系统的基本要素之一,分为永久实体和临时实体两种。在整个仿真过程中,临时实体只存在一段时间,永久实体则始终驻留在系统中。如公司物流系统中的缓冲站、工件、生产设备等物理单元都属于实体,其中工件是临时实体,缓冲站和生产设备是永久实体。2事件事件是系统的另一个重要概念。事件是引起系统状态发生变化的行为。从某些层面来说,事件推动者整个系统的运行。一个系统中,事件并不是孤立存在的,可以存在很多事件,事件的发生往往与某一类实体相联系,某一类事件的发生还可能会引起别的事件发生,为了管理系统中的事件,在建立仿真模型时必须建立事件表,表中要详细记录每一将要发生和发生了的事件的类型,以及与该事件发生相联的实体的有关属性等。3进程进程由若干个有序事件和若干个有序活动组成的,一个进程描述了它所包括的事件及活动间的相互时序和逻辑关系。如生产物流系统中,工件到达、等待、存储加工、直到加工完毕后离开都可以称为一个进程。4活动系统中的活动通常用于表示两个可以区分的事件之间的过程,它标志着系统状态的转移。在生产物流系统中,工件的到达事件与物流节点由此引起的操作的事件之间可以称为一个活动,系统的状态会伴随着该活动而发生变化。5仿真钟在系统仿真中,仿真时间的变化是用仿真钟来表示的。仿真是对系统状态在一定时间序列上动态的描述,因此仿真钟是系统仿真的主要变量,仿真钟的推进是系统仿真程序的核心部分。仿真钟所显示的不是计算机运行仿真模型的时间,而是系统仿真所花费的时间,所以仿真时间和真实时间成比例关系。像回收物流这样复杂的系统,不可能像现实中那样运行很长时间,仿真时间可能只需要几分钟,而真实系统却要运行若干天或若干月。4.1.3系统仿真的分类系统仿真根据不同的分类方法可以分为很多种类型。根据建立模型种类的不同,系统仿真可以分为数学仿真、物理仿真、物理数学仿真；根据仿真过程中所用计算机种类的不同,系统仿真又可分为数字仿真、模拟仿真和混合仿真；根据仿真研究对象的不同,仿真可以分为连续系统仿真和离散事件系统仿真。连续系统仿真是指对那些系统状态变量随时间连续变化的系统,建立其数学模型并将它放在计算机上进行实验。其基本特点是能用一组方程式来描述。这类系统的数学模型包括连续模型微分方程,离散时间模型差分方程以及连续一离散混合模型。离散事件系统仿真：指对那些系统状态只在一些时间点上由于某种事件驱动而发生变化的系统,建立其数学模型并将它放在计算机上进行实验。这类系统的状态变量在两个事件之间保持不变,其数学模型一般很难用数学方程来描述,通常是用流程图或网络图来描述16。4.1.4系统仿真的步骤系统仿真的步骤如图4.1所示。调研系统,明确问题设立目标,收集数据建立仿真模型编制程序运行模型,计算结果统计分析,进行决策图4.1 仿真步骤流程图Fig.4.1 The flowchart of Simulation step1调研系统,明确问题以仿真系统的目的为依据,全面考察仿真对象,反复、深入、严谨的分析,明确仿真问题,确定要解决的关键点。依据自身的仿真能力,明确系统仿真目标以及仿真容。2设立目标,收集数据因为仿真模型不能纳入将被仿真系统的每个细节,也就是说设立的目标不同,需建立的仿真模型就会不同,相应地收集数据的要求也会不同。正确的收集数据的方法是从设立方针的目标出发,有针对性并且尽可能多的对系统被仿真的完整运行过程收集各种数据,应特别注意系统有无运行的循环周期。3建立仿真模型建立仿真模型的过程,就是设计可以用计算机语言程序来表述的模型的过程,我们既要面对目标实现需要解决的问题,又要抓住系统运行的过程中各种实体与发生事件间的联系。4编制程序语言系统仿真程序语言的编写可以通过计算机语言编写来实现,如Fortran、Pascal等。我们还通过用高级计算机语言编写各种专用计算机仿真的语言或仿真软件来实现。例如,WITNESS这款软件可用于离散事件系统仿真语言的编写。这些专用的仿真软件或语言,有的类似于仿真器。WITNESS就是这类语言,使用相对比较方便,仅需要仿真者对其进行很少的编程。编制时要特别注意计算机程序与模型之间的一致性,即程序要真实地反映模型。尤其是那些部关系复杂、规模大的模型,编程时更应该适时对程序与模型的一致性进行验证并调试。5运行模型,计算结果在仿真模型正式运行以前,我们一般都要设计一个仿真实验框架。设计该框架时不仅要考虑仿真实验设备的性能参数、精确度要求、仿真的时间进程控制、还要考虑如何模拟随机变量的随机取值、参数变化围和数据输入输出方式以及控制调试方法等。根据实验框架的引导,在计算机上对模型进行运行和调试,了解模型不同的输入或不同仿真方案的输出情况,获得所需要的输出数据。6统计分析,进行决策仿真系统运行一次,输出的结果并不能够完全反映系统的真实运行情况,仅仅是对真实系统运行的一次随机模仿。因此,我们应该对仿真模型进行多次独立重复运行,而且要设立不同的运行条件,如假设多种不同的初始条件和环境条件,输入不同数据,观察输出结果,比较它们的不同,再结合系统运行的真实情况,仔细对比分析仿真结果,只有这样才能得出建立或改进系统的有价值的意见。因此对于仿真结果我们必须运用数学统计学的方法进行统计分析,最后得出结论,做出决策17。4.1.5系统仿真的作用系统仿真的作用主要体现在以下几个方面：1实际生产生活中我们总需要对一些实际运行的系统进行深入了解和改进,但整个实验过程往往需要耗费巨大的人力、财力和物力甚至有些模型在现实中根本不可能实现。但通过系统仿真,我们通过设计计算机模型,在电脑上仅用很短的时间就可以实现实际中要花费很长时间才能完成的模型,并且通过模拟分析,对系统的工作条件及性能做出分析和评估,并预测其发展趋势,提出方案改进。2当我们刚研究出一个新系统时,还不能确定这个新系统的优劣势,如果花费巨资去建立它肯定会冒很大的风险,这时我们就可以采用仿真的方法,对新系统的经济效益和可行性做出正确的评价,从而为设计人员选择最优的设计方案提供借鉴经验。3在维修保障系统管理的微观、宏观决策中,可以在实际调研的基础上制定出几个不同的可行性方案,然后利用计算机仿真技术对这些方案进行运行、对比,继而选择出最优的方案18。4.2 WITNESS仿真软件及性能分析WITNESS仿真软件,是由英国Lanner Group公司开发的功能强大的数值仿真软件,主要采用面向对象方法建模,它可以用于离散时间系统的仿真,同时又可以用于连续流体如液压、化工、水力系统的仿真。主要应用领域有物流系统规划与仿真、生产计划与调度优化、邮政系统规划、人力资源规划、资产投资评估等领域。它打破了以往仿真软件面向过程的方式,采用面向对象建模的编程方法,因而使用更方便,建模更灵活。由于WITNES仿真软件与同类相关软件相比,具有用统计性能参数动态显示、工程友好性强、户界面友好、模型单元丰富、模型柔性好、交互式面向对象建模、输入输出方式和执行策略灵活、实时动画显示、提供软件间的数据接口、模块化建模等优点,WITNES仿真软件己经在物流业、制造业、电子、航空、石化等领域取得了广泛的应用并且获得了一定的成绩,尤其是最近几以年来WITNESSVR、OPTIMIZER等技术的发展,WITNESS仿真软件功能更加强大,用户的好评率也越来越高。4.2.1 WITNESS的用户界面WITNESS系统的用户界面,由标题栏、菜单栏、工具栏、元素选择窗口、状态栏、用户元素窗口和系统布局区组成。用户界面如图4.1所示。图4.1 用户界面图Fig.4.1 The diagram of user interface4.2.2 WITNESS的特点1交互式面向对象的建模环境将对象的图形与逻辑关系集成在一起,建模过程面向对象。在模型建立的任何时刻允许对某些单元进行逻辑关系的重新定义和修改,有些逻辑关系可以以图形方式定义,如输入输出规则。2执行策略灵活允许通过交互界面定义各种系统执行的策略。如排队优先级、物料发送规则等,优先级层次不限。3较强的工程友好性WITNESS提供了大量的描述工业系统的模型元素以及逻辑控制元素。充分考虑了可能遇到的各种工程实际需要。例如,对机器单元提供加工周期、维修时间、操作工数量、工班等；机器类型有单件加工型、装配型、批量加工型、分离加工型等。4彩色动画的实时显示系统逻辑单元与相应的图形模型可同时建立,并以彩色动画的形式显示在屏幕上,从而辅助建模和进行系统分析。5灵活的输入输出方式仿真结果可以以直方图、饼状图、曲线和表格四种方式输出,输出可实时地与系统动画运行显示同步地出现在屏幕上,便于仿真分析。6建模、仿真运行过程可同时进行在模型运行过程中如果发现模型存在某些问题,在任一时刻都可以中途停止正在运行的模型,对模型进行修改,为用户提供了很大的方便。7丰富的模型单元WITNESS提供的丰富的模型单元可以组成各种复杂的系统模型,从而可以适应多种系统仿真的需要,具有强大的建模功能模组,层次建模策略,可定制的模型组件库。4.2.3 WITNESS的规则WITNESS规则是用来说明说明零部件、车辆、单件运输小车和流体在它们之间是怎样流动以及劳动者是怎样分配的。WITNESS有几类不同的规则19：1输入规则输入规则是用来控制流体或零部件进入系统中的方式的。如一台机器的运转可能需要几个部件的共同作用,输入规则就是来规这些零部件进入系统的方式的。2输出规则输出规则主要控制的是当前元素中的零部件、车辆、流体和单件运输小车输出的数量和目的地等。3劳动者规则LABOR RULE机器、管道、输送链、容器、工作台和路线集都需要劳动者才能完成任务。通过创建劳动者规则我们可以完成的任务有：调整机器、修理机器、修理输送链、清洁、清洗等工作。劳动规则主要有三类：NOTE规则、MATCH规则和WAIT规则。4.2.4WITNESS的建模与仿真过程与一般系统仿真的步骤一样,使用WITNESS软件对回收物流进行建模与仿真时,同样要遵循建模与仿真的一般步骤。用它进行计算机模型的仿真时要遵循以下步骤：1定义define系统元素元素的定义可以通过在布置窗口中点鼠标右键,选定快捷菜单中的define菜单项,来定义模型基本元素的名称、数量以及类型。2显示display系统元素右击要定义显示特征的元素,会弹出一菜单项,选择菜单项中的display,即可对元素进行显示操作。各种元素平面布置的实现既可以通过在WITNESS的布置窗口中设定,也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg文件来设定。3详细定义detail系统元素双击鼠标左键,会弹出detail对话框,我们通过此步骤来完成对元素的详细定义,如详细设计模型基本元素的工作参数以及各元素之间的逻辑关系等。4运行runWITNESS提供的run工具栏可以方便我们对模型进行试运行和修改,重复前面的三个步骤得到理想的计算机仿真模型之后,我们要对系统进行一定时间围的运行,并在屏幕显示系统运行的动画,运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。5报告report通过使用WITESS中的reporting工具栏我们可以在模型运行一段时间后,显示模型中各元素的运行状态统计报告。通过该统计报告,我们可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标,来比较可选方案的优缺点。如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。6归档WITNESS还提供了归档documentor模块,通过这一模块我们可以提取计算机模型的各种信息,生成word文档或直接打印出来。7优化WITNESS还提供了系统优化optimizer模块,这一模块的设立给我们提供了很大的方便。如果一个系统的绩效将因为其构成元素的配置不同,而不同的结果,并不需要建立多种配置的计算机模型。我们可以直接使用同一个计算机模型,然后通过optimizer模块来设定每一元素的可变属性值的取值围,得到一个取值围集合,并设定表示绩效的目标函数是取最大值还是最小值,从而对模型进行优化。5基于WITNESS的城市废品回收物流系统仿真研究前面几章已经对回收物流和WITNESS作了简要介绍,本章将以废旧塑料瓶的回收为例,详细描述使用 WITNESS进行仿真优化的过程。5.1回收系统描述假设某区域有四个居民区,每个小区都有一个废旧塑料瓶存放处,每天由废品处理公司派运输车辆来收集,将废旧瓶从居民区运至中转站再由中转站运至废品处理厂进行加工再利用。城市废品回收系统的物流结构如图5.1所示。图例： 处理厂 停车场 中转站 收集点 收集、运输路径 处理厂停车场图5.1废品收集系统的物流结构图Fig.5.1 Theblock diagram ofthe logistics of waste collection system 5.2回收系统数据四个小