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系統識別號 U0002-1806200811071300
中文論文名稱 兩階層數學規劃費率制訂之研究-以台灣玻璃容器資源回收機制為例
英文論文名稱 A Study on Bi-level Mathematical Programming for Setting Recycling and Treatment Fee to Recyclable Containers – A case of the Subsidy Decision to Recycling Glass Industries in Taiwan
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 管理科學研究所碩士班
系所名稱(英) Graduate Institute of Management Science
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 彭孟吟
研究生英文姓名 Meng-Yin Peng
學號 695621333
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-06-05
論文頁數 86頁
口試委員 指導教授-時序時
共同指導教授-溫于平
委員-溫麗棋
委員-郭人介
委員-歐陽良裕
中文關鍵字 兩階層規劃  玻璃資源回收  補貼  回收清除處理費率  0-1 非線性規劃  KKT條件 
英文關鍵字 Bi-level programming problem  Glass recycling  Subsidy  Recycling and treatment fee  0-1 nonlinear programming  KKT conditions 
學科別分類 學科別社會科學管理學
中文摘要 本研究利用兩階層數學規劃模型解析台灣地區廢玻璃容器回收費率制訂問題,其中高階為環保署基金管理委員會,而低階為回收處理業者。由於兩者的目標不一致,透過此模型可反映出其衝突本質,而獲得妥協情況之下最佳解。
由於地球資源有限,減量、重複利用及資源回收再利用成為解決環境問題的三個主要方法。當前兩者無法徹底執行時,資源回收則為當今環境保護最重要之議題。我國環保署於民87年成立基管會制訂回收清除處理費率,推動各項公告應回收一般廢棄物之資源回收工作,希望藉此提高回收率。但此費率制訂除了影響基管會之運作外,亦牽涉到被徵收費率之責任業者及受費率補貼之回收處理業者。本研究簡化此一關係後,以兩階層數學規劃模型表達。高階基管會的目標為平衡基金預算以及回收率極大,低階廢玻璃回收處理業者則期望利潤極大。在雙方的目標不同但決策又彼此互相影響之下,適用於多階層數學規劃模型表達此一互動關係。本研究即利用此一互動關係建立兩階層之廢玻璃容器回收費率制定模型。
本模型為兩階層非線性規劃問題,為簡化求解過程,首先以KKT最佳化條件(KKT Conditions) 轉換以及變數替換,將此模型轉換為一 0-1 非線性規劃問題 (0-1 non-linear programming problem),再以Lingo一般化數學規劃軟體求解。分析結果發現,回收處理業者之回收意願受到二次料市場之資源化價值及回收處理成本之影響,而此兩者為回收補貼最重要之內涵,因此最適回收清除處理補貼費率亦因此有所變動。接著對回收清除處理費率進行參數分析,其結果顯示回收清除處理補貼費率及回收率與其朝同向變動。最後再將本研究所建立之兩階層規劃模型與現行之費率計算公式進行比較,發現本研究之模型係按兩階層之決策目標及限制建立,較符合實務上費率之互動情況,可供實務上進行費率制訂作業時之參考。
英文摘要 T his study tries to make a subsidy decision to recycling glass industries in Taiwan through a bi-level programming problem (BLPP). The upper-level decision unit is Recycling Fund Management Board (RFMB), Environmental Protection Administration of ROC Government (Taiwan), and the lower-level's is the recycling industries. Since the objectives of both levels are usually conflict, the BLPP model can simulate the actual decision-making process and obtain an optimal solution under an interactive behavior.
Because the resources are always scarce, reducing, reuse and recycling (3R) are the important actions to save our resources, and recycling is the most important issue for protect our environment if the former two actions are invalid. In the year of 1998, RFMB has been established for controlling waste recycling materials by setting up the recycling and treatment fee to recycling industries for increasing recycling ratio, and the funds are collected from manufacturers and importers for their responsibility. The determination of recycling subsidy can affect recycling industries, manufacturers, and RFMB itself. We simplify the problem as a BLPP model. The upper-level's objective is to balance the input and output of the funds and maximize the amount of recycling materials; the lower-level's objective is to maximize the profits of the recycling industries. Here the glass containers are chosen as the target for ease of recycling and saving energy use in manufacturing process.
The BLPP can be transformed into a one-level problem via KKT optimality conditions, and then into a 0-1 non-linear programming problem by variable substitution. Thus, the optimal solutions can be obtained through Lingo software. As a result, the ratio of the collected glass containers to the whole produced containers, instead of the willingness of recycling, has been positively impacted by the price of processed recycling glass materials in a market and negatively influenced by the processing cost of the industries. In addition, the ratio is also positively affected by the amount of the recycling and treatment fee to recycling glass industries from RFMB. Afterwards, a parameter analysis on the amount of the subsidies is executed, and the result shows that the recycling ratio will grow as the amount is increased. Furthermore, after comparing current formulation to the BLPP model, we find that the model has a great advantage for accounting for both levels' objectives and constraints to mimic the decision making in the real world. Hence, the model can be regarded as a useful tool for tariff setting on recyclable containers in Taiwan in the future.
論文目次 目錄
致謝
中文摘要
英文摘要
致謝
目錄…………………………………………………V
表目錄………………………………………………VII
圖目錄………………………………………………VIII

第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍 3
1.4 研究方法與限制 3
1.5 研究內容與流程架構 3
第2章 文獻回顧 5
2.1 供應鏈管理 5
2.1.1 供應鏈的定義 5
2.1.2 供應鏈的物流探討 7
2.1.3 供應鏈的逆物流體系 8
2.1.4 資源回收 11
2.1.5 綠色供應鏈 14
2.2 多階層數學規劃問題 16
2.2.1 多階層規劃問題定義及特性 17
2.2.2 兩階層規劃問題及應用範圍 18
2.2.3 多階層規劃問題求解方法 20
2.3 小結 23
第3章 資源回收費率模型之建構 24
3.1 我國資源回收現況及問題描述 24
3.1.1 一般廢棄物經濟誘因工具選擇 24
3.1.2 我國資源回收現況 25
3.1.3 基管會費率公式沿革 28
3.2 廢玻璃容器回收費率模型建構 31
3.2.1 問題描述 33
3.2.2 符號說明及條件假設 36
3.2.3 高階目標函數-基管會 37
3.2.4 低階目標函數-回收處理業者 38
3.2.5 模型限制式 41
3.3 兩階層數學規劃模型應用案例-廢玻璃容器回收問題 43
3.3.1 廢玻璃容器參數設定 43
3.3.2 廢玻璃容器資源回收問題兩階層數學規劃 49
3.4 小結 50
第4章 模型求解之分析比較 52
4.1 KKT最佳化條件轉換模型 52
4.2 0-1 非線性規劃模型 53
4.3 模型求解 55
4.3.1 KKT 最佳化條件求解結果 55
4.3.2 0-1 非線性規劃求解結果 56
4.3.3 最佳解結果與現行基金使用比較 64
4.4 廢玻璃容器回收費率模型參數分析 65
4.5 與現行環保署費率公式之比較 67
4.6 小結 69
第5章 結論與建議 70
5.1 結論 70
5.2 建議 71
參考文獻 72
附錄A KKT最佳化條件之Lingo程式碼 78
附錄B 0-1 非線性規劃問題之Lingo程式碼 80
附錄C 參數分析結果 82
表目錄
表3-1 環保署公告應回收項目 32
表3-2 環保署公告費率值 34
表3-3 廢玻璃容器回收處理廠設備使用率 34
表3-4 廢玻璃容器基金概況整理 35
表3-5 94年廢玻璃回收處理成本 44
表3-6 廢玻璃容器之環境影響成本 45
表3-7 各處理廠94年資源化價值 46
表3-8 廢玻璃容器類資源化價值 47
表3-9 資源化價值函數之係數推估值 48
表3-10 96 年度資源回收管理基金信託基金比例 48
表3-11 範例參數表 50
表4-1 KKT最佳化條件部分求解結果 56
表4-2 0-1 非線性規劃解結果(Cf有上限) 57
表4-3 0-1 非線性規劃求解結果(Cf無上限) 58
表4-4 資源化價值斜率表 61
表4-5 求解結果及基金使用比例 65
表4-6 第一組 (2.01, 3.25) 參數分析 66
表4-7 兩費率公式之優缺點 68
表C-1 第二組(2.01, 2.1) 參數分析82
表C-2 第三組(2.01, 2.2) 參數分析82
表C-3 第四組(2.01, 2.3) 參數分析.83
表C-4 第五組(2.01, 2.4) 參數分析83
表C-5 第六組(2.01, 2.5) 參數分析84
表C-6 第七組(2.8, 3.25) 參數分析84
表C-7 第八組(2.9, 3.25) 參數分析85
表C-8 第九組(3.0, 3.25) 參數分析85
表C-9 第十組(3.1, 3.25) 參數分析86
表C-10 第十一組(3.2, 3.25) 參數分析86
圖目錄
圖1-1 研究架構流程 4
圖2-1 供應鏈管理涵蓋範圍 7
圖2-2 逆物流機制 10
圖2-3 顧客供應鏈 10
圖2-4 在逆物流中的產品處理 11
圖2-5 多階層規劃問題求解方法之分類 22
圖3-1 資源回收四合一計畫 26
圖3-2 民77年到民86年間台灣地區資源回收架構圖 27
圖3-3 民86年後基管會運作現況 28
圖3-4 基管會回收清除處理費計算流程 36
圖3-5 長期成本曲線 40
圖3-6 回收處理總成本 40
圖3-7 二次料市場需求曲線 41
圖4-1 兩組Cf結果比較 59
圖4-2 兩組Ca結果比較 59
圖4-3 兩組非營業基金比例比較 59
圖4-4 兩組回收率比較 60
圖4-5 回收清除處理補貼費率與資源化價值關係 60
圖4-6 資源化價值函數斜率與回收率之關係 62
圖4-7 資源化價值與回收率之關係 62
圖4-8 資源化價值函數斜率與資源化價值之關係 63
圖4-9 單位回收成本與回收率之關係 64
圖4-10 費率與資源化價值之關係 66
圖4-11 費率與回收率之關係 66
參考文獻 參考文獻
中文部分
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英文部分
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