废旧电子产品回收预测的空间-时间集成建模理论及应用研究

The recycle and reuse of waste electrical and electronic equipment (WEEE) is key for resource-recycle industry in the "12th Five-Year Plan". It is very significant to precisely predict the returns of WEEE in order to make reasonable re-manufacturing production plans etc. In this proposal, the spatial correlation, variogram structure, and uncertainty among the return centers in WEEE reverse logistics will be quantitatively described based on spatial variogram theory. A WEEE prediction of the returns - Object oriented Time Petri Net model (PR-OTPN) will be explored to analyze accessibility and describe the dynamic change laws about the return volume and time in WEEE reverse logistics. A spatial-temporal integrated model of the returns prediction for WEEE will be developed to predict the return volume and time of WEEE. A non-Gauss noise and data distortion analysis method will be explored to improve the ability to expression, handle, noise tolerance, distinguish of complex noise and improve the precision of the developed spatial-temporal integrated model. This research will solve some core problems about the return prediction of volume and time in WEEE reverse logistics, and develop the modeling, prediction, and decision-making methods, and provide the scientific guide for the return prediction in WEEE reverse logistics.

废旧电子产品的回收再利用是“十二五”规划中资源循环利用产业的重点领域。废旧电子产品回收的精确预测对于指导企业制定合理的再制造生产计划和库存计划等具有重要意义。本项目采用空间变异理论定量描述废旧电子产品逆向物流回收网点之间的空间相关性、变异结构和不确定性。通过建立回收预测面向对象时间Petri网模型，进行可达性分析，揭示回收量和回收时间在逆向物流系统中的动态变化规律。提出废旧电子产品逆向物流回收预测的空间-时间集成数学模型，解决回收量和回收时间的预测问题。建立非高斯噪声和部分数据失真的分析方法，提高废旧电子产品回收预测模型对复杂噪声的表达、处理、噪声容错性和分辨能力，解决由于噪声和部分数据失真而造成模型预测精度下降问题。本项目拟很好地解决废旧电子产品逆向物流回收系统中回收量和回收时间预测的核心问题，实现建模、预测和决策一体化，为废旧电子产品逆向物流回收预测提供有效的科学指导。

逆向物流中废旧电器电子产品WEEE回收量的准确预测对于指导电子企业制定合理的回收计划、再制造生产计划和库存计划等具有重要意义。本课题主要研究内容：1）针对回收网点之间回收量的空间相关性，提出基于克里金方法的WEEE逆向物流回收网点回收量的空间数学模型，预测逆向物流WEEE的回收量。在提出回收量二阶随机性基础上，分析了回收网点回收量的空间结构，根据预测无偏性和方差最小原则，推导了WEEE回收量克里金空间数学模型，并给出了三种变异函数的计算过程。蒙特卡洛仿真算例和上海J公司实例结果表明，提出的逆向物流WEEE回收量预测空间数学模型能很好地分析各回收网点的空间相关性结构，并通过已知网点数据准确地预测未知网点和整个区域的WEEE回收量，总的预测误差百分比小于1.5%，且指数变异函数比球状函数和高斯函数取得了更好的预测结果。2）采用随机变量描述了回收网点回收量的时间域和空间域属性。提出废旧电器电子产品时间-空间自回归滑动平均预测模型，采用拓扑图法建立预测模型的空间权重矩阵。给出预测模型的自回归项系数和滑动平均项系数计算过程，推导回收量预测的时空形式的尤拉-沃克方程，并通过极大似然法估计出预测模型的误差参数值。通过上海J公司实际数据验证表明，提出的废旧电器电子产品回收预测的时间-空间模型能分析回收网店的时间域和空间域双重属性，预测误差小于5%，准确地预测回收网点的回收量。3）从逻辑层上对废旧电子产品回收量和回收时间的动态演变规律进行分析，建立废旧产品回收预测面向对象Petri网模型，定义和描述了该模型中所有要素的通用物理对象，分析和设计了空间-时间消息传递网。4）建立了非高斯噪声和数据失真分析方法，提高了空间-时间数学模型的预测精度，降低了废旧电子产品回收商和再制造企业的运营成本。