第一篇 废弃电子产品资源化预测

第二章 废弃电子产品资源化预测的领域识别

第一节 领域问题的识别思想

领域问题识别思想是分析废弃电子产品资源化潜力预测支持系统所面临的领域问题，抽象出领域问题的主要因素，形成概念模型，并采用形式化方法，形成领域问题形式化体系，最终将现实世界中的问题转化为一种计算机可以识别的模式，产生可复用的构件。

废弃电子产品资源化潜力评价预测是根据我国计算机、手机、电视机、空调、洗衣机、电冰箱等消费类电子产品的生命周期特点、循环回收特征，对废弃电子产品中铜、铝等有色金属和金、银、钯等贵重金属以及其他可回收物进行资源化潜力预测分析。废弃电子产品预测模型能够对废弃电子产品预测环境的各组成要素的相互关系以及变化规律进行抽象表述，并能基于模型对未来废弃电子产品废弃量、保有量进行预测，以准确、及时、全面、系统的预测信息为依据，运用定量分析手段推算预测结果。

领域系统可以看成一种知识获取的系统，本书研究借鉴DSSA方法思想，主要分为以下5个步骤：

（1）领域范围定义，用户感兴趣的领域及需要满足客户的需求。

（2）定义领域的特定元素、识别与领域术语字典。

（3）定义领域特定设计，描述领域求解的差别性。

（4）领域模型的构架，说明元素或构件的语法与定义。

（5）产生可复用的构件。

第二节 领域问题的概念模型

废弃电子产品资源化潜力预测是预测者为了实现预测目的，根据废弃电子产品废弃量、资源量的变化规律，对不同地区手机、电脑、洗衣机、冰箱、电视机等信息资料进行科学的分析，以期对未来变化趋势做出有预见性的定量描述而制订方案的一系列活动。

废弃电子产品资源化潜力预测包括5个方面：

（1）提出并分析废弃电子产品预测问题，确定预测的目的与任务，包括废弃电子产品资源化预测问题具体的预测指标、预测内容、预测方法和基本数据图表。

（2）确定废弃电子产品预测的构思，收集相关数据资料，根据预测问题的识别及确定的目标制订预测思路。为了更好地完成预测，在数据不完整时可以通过Matlab进行插值运算或者通过相关合理的方法进行数据加工处理。

（3）设计与调整预测模型，针对所研究预测问题的特点，选择适合的一种或几种预测模型并进行求解和实证分析。

（4）评价废弃电子产品资源化潜力预测系统的结果，首先通过预测模型比较对结果做出解释；其次进行资源化潜力评价、系统效率分析及系统经济、社会、环境的探讨。

（5）形成最终的预测报告。废弃电子产品资源化潜力预测涉及电子产品废弃量、资源量、预测者、预测目的、废弃量变化规律、资源量发展趋势、信息资料、预测方法、预测理论、预测结果等。可以把废弃电子产品资源化潜力支持系统中各领域问题的组成界定为预测主体、预测环境、预测需求、预测模型、预测信息、预测对象、预测结果。领域问题的具体概念模型如图2-1所示。

第三节 废弃电子预测领域问题的识别

废弃电子产品资源化潜力预测系统需要从领域问题的识别中抽象出概念进行形式化的描述，形成明确一致的领域问题形式化体系，包括我国回收体系建立提出的相关意见（王松林，2005；罗宇，2006）。

一 预测问题与预测主体

1．预测问题

废弃电子产品废弃量预测问题是由预测主体、预测环境、预测需求、预测模型、预测信息、预测对象6元素及其之间的相互关系形成的一个问题空间，称之为所研究的领域，记为P，

其中，Psubject表示预测主体类；Pdemand表示预测需求类；Penvironment表示预测环境类；Pmodel表示预测模型类；Pinformation表示预测信息类；Pobject表示预测对象类。

2．预测主体（Psubject）

预测主体是在电子产品市场运行中对废弃电子产品资源化潜力预测信息有需求的人或组织，对于任一P，都具有交互、提出需求和根据需求得出结果采取相应行动的能力。

其中，属性（Property）用于描述具体预测主体的用户模型，主要描述主体的基本特征、主体的差异，方法（Method）则描述预测主体所具备的能力。

在实际经济活动中，根据废弃电子产品市场主体在经济活动中所扮演角色的不同，预测主体可以进一步划分为两个子类（金志英等，2006）。

第一类：全国电子生产厂商，是废弃电子产品的主要来源，即将废弃电子产品的生产者作为废弃电子产品回收和资源化的主要供应源。

第二类：回收机构、回收企业，作为废弃电子产品主要来源的补充。

二 预测环境与预测信息

1．预测环境（Penvironment）

废弃电子产品通过供求关系自动调节价格，受到一定条件和因素的约束限制，这些因素相互作用构成了废弃电子产品预测环境。主要反映供给、需求、贸易与流通、通货膨胀和其他因素对废弃电子产品形成的影响。

（1）供给因素

影响废弃电子产品供给方面的因素包括生产量、生产成本、科技进步等。它们对废弃电子产品资源化有不同的影响。

（2）需求因素

影响废弃电子产品形成的需求因素包括需求量、人均收入、人口总量等。它们对废弃电子产品资源化的影响基本是一致的。

（3）贸易与流通因素

影响废弃电子产品的贸易与流通因素，在促进资源合理配置和丰富国内市场等方面是影响废弃电子产品资源化的重要因素之一。

（4）通货膨胀因素

通货膨胀因素反映了货币因素对废弃电子产品回收价格和回收量的影响。由于回收废弃电子产品主要是提取其中有价值的材料，如金、银、铝等，所以很大程度上取决于金、银等在期货市场中价格的高低。

（5）其他因素

包括消费者个人偏好、地区差异、资源因素、市场因素、期货因素、制度因素等。

废弃电子产品预测环境可以表示为：

其中，Others表示电子产品废弃量的其他影响因素。

2．预测信息

废弃电子产品预测环境下包含各类因素的时间序列，描述了废弃电子产品预测环境的状态，即预测信息。预测信息是预测环境中，各变量PE（i）运行在一系列时刻后（t1, …tj, …, tn为自变量，且t1＜…＜tj＜…＜tn），对其进行观察和测量所得到的离散有序数集合，为：

三 预测需求

1．预测需求UR

预测需求反映预测主体在一定条件下，根据预测环境未来状态判定其在心理上、主观上的需求，从而为废弃电子产品提供预测服务。预测需求分为两个部分：任务需求、评价需求。其形式化定义可表示为：

2．任务需求MN

任务需求是对预测内容和目标的说明，即预测对象。表示为：

下标t表示所要预测的是废弃电子产品废弃量、资源量在t时刻或某个区间的状态。具体包括如下4类：

（1）Species类

Species类表示所要预测的废弃电子产品的种类属性，包括规格属性，可以分为计算机、手机、电冰箱、空调、洗衣机、电视等类别。

（2）Regional类

Regional类表示所要预测的废弃电子产品废弃量、资源量的区域属性和废弃电子产品的区域差价。包括所要预测的废弃电子产品生产、销售、回收所在的区域，分为各地区的保有量、废弃量、资源量和全国范围内的保有量、废弃量、资源量。

由于电子产品的种类不同，我国废弃电子产品消费的地域差异很明显，地区间废弃电子产品的保有量、废弃量也存在很大差异。中西部地区废弃电子产品消费水平远远低于东部地区和经济发达地区的消费水平，大城市废弃电子产品回收利用水平远远高于小城市的回收利用水平。

（3）Time类

Time类表示所要预测的废弃电子产品废弃量、资源量的时间属性，用于反映时间对废弃电子产品的废弃量、销售量、保有量、资源量变化的影响程度。如长期销售量、废弃量是指销售量、废弃量的年度、季度间波动及长期趋势变化。短期销售量是指在一个销售季节内，销售量每月、每周发生的变化。

（4）Stage类

Stage类表示所预测的废弃电子产品所处不同历史阶段的保有量、废弃量、资源量。由于废弃电子产品的生命周期以及消费者使用电子产品的时间和个人偏好的差异，废弃电子产品又可以分为报废前废弃量、完全报废后废弃量。

3．评价需求ER

预测模型评价阶段的任务是对预测模型的计量结构进行实证，形成最终的经验结构。包括预测模型检验、预测模型分析、预测模型求解三项内容，主要检验模型估计量的稳定性以及模型可否用于样本观测值以外的范围。

评价需求反映预测主体要求实现预测任务必须达到的一些要求或满足的一些条件，即：

预测评价原则上考虑三方面：预测速度即完成预测任务所花费的时间，不能超过规定的范围；预测质量反映预测主体对预测结果要求的准确程度；预测所花费成本反映预测过程中收集信息等耗费的成本。

评价需求可以用优化模型来表示：

E（i）表示预测主体对第i个指标的期望值，α, βmax, ξmin, ξmax分别为不同的上下限。

四 预测模型

1．预测模型形式化定义

废弃电子产品资源化潜力预测模型是预测支持系统的核心，能够对废弃电子产品预测环境的各组成要素之间的相互关系以及变化规律进行抽象表述。模型是能够接受一定的输入，并对输入信息进行分析处理，最后输出处理结果的结构（梁晓辉，2009；刘博洋，2007），即将模型划分为输入、输出和分析几部分。在实际应用中，模型总是应用于特定的条件下，而且分析部分又可细分为结构与算法。

实现预测环境状态的转移过程如下。

Pinput表示模型使用的前提调价与情况即预测信息的输入；Panalyse表示模型的分析Pinput→Poutput的转移过程。

2．预测模型构造

预测模型的构造过程分为三个阶段：概念设计（Conceptual Design）、模型建立（Model Development）、模型评价（Model Evaluation），如图2-2所示。

第一阶段是预测模型概念设计。该阶段的任务是形成预测模型的形式化定义。主要是模型的概念结构算法，根据相应的理论，了解实际背景，弄清对象的主要特征。

第二阶段是预测模型建立。该阶段的任务是对废弃电子产品预测环境进行分析。这个过程主要包括两个步骤：模型假设与模型构成。

模型假设与模型构成是根据特征和建模目的，忽略次要因素，做出必要的假设，然后使用数学的语言构成模型，用符号描述对象的规律，得到数学结构形式，将其细化并具体实现。

第三阶段是预测模型评价。该阶段的任务是对预测模型的计量结构进行实证，形成最终的经验结构。

该阶段主要任务是评价模型的有效性。分为三个步骤：预测模型求解、预测模型分析、预测模型检验。模型求解是使用计量经济学软件计算模型；模型分析是对模型求解结果进行数学分析和经济学分析；模型检验是对其稳定性等进行检验。

3．预测模型选择

由于现实世界的复杂性，任何一种预测方法和预测模型都不能够完全准确地预测出对象的发展变化情况（卢方元，2000）。所以选择一个适合研究内容的预测模型是极其重要的。一般来讲，对定性预测方法或定量预测方法的选择，要根据掌握资料的情况确定。当掌握的资料不够完备、准确程度较低时，可采用定性预测方法；当掌握的资料比较齐全、准确程度较高时，可采用定量预测方法。

当仅要求掌握预测对象重要经济统计指标的时间序列资料，并只要求进行简单的动态分析时，可采用时间序列预测法、估计预测法。预测模型选择是根据预测评价需求、预测目的及预测信息的完备程度对预测结果的有效性、无偏性及预测模型的稳定性进行评价，以选取最优模型的过程。预测评价模型如下。

Appraisal表示预测评价方法。

4．预测模型评价

预测评价主要有两种方法：一种是误差判定法，即把所估计的模型用于样本以外某一时期的实际预测，并将这个预测与实际观察值进行比较，检验其差异的显著性；另一种是基于信息调整的判定方法，即利用扩大样本的办法重新估计模型参数，并与原参数估计值进行比较，检验其差异的显著性。

对本书所建立的废弃电子产品资源化潜力预测系统的评价主要从系统性能要求、系统使用便捷性要求、系统安全要求、系统集成扩展要求四个角度进行（罗乐娟，2004；陈魁，2006）。

（1）系统性能要求是对系统整体运行的常规性要求，从软件、硬件的角度对系统进行基本评价，带来可观的经济效益和深远的社会效益。

（2）系统使用便捷性要求是从用户使用者的角度对系统应用方面进行评价分析，从可行性的角度对系统进行检验。

（3）系统安全要求针对不同的研究对象、安全级别和安全考虑严格度是不一样的，所以安全性既是系统评价的常规要求，又是针对废弃电子产品预测这个研究项目的特殊考虑。

（4）系统集成扩展要求考虑到了系统的通用性，使得系统可以应用到更广泛的使用空间中，降低系统的开发成本，有利于废弃电子产品资源化预测问题的推广应用。

第四节 小结

本章借鉴领域工程思想，建立废弃电子资源化潜力预测系统问题的概念模型，并完成预测模型形式化体系定义。

（1）废弃电子资源化预测领域问题由7类元素构成，领域问题求解时通过7类元素的相互关系和一系列的中间状态实现。包括预测需求的识别、预测模型构造与选择、预测信息收集、预测对象确立、预测结果的评价。废弃电子资源化预测环境是对电子产品废弃量和资源量形成过程的解释，由供给因素、需求因素、流通和贸易因素组成。

（2）预测需求反映了预测主体对废弃电子产品资源化潜力预测任务的信息需求情况，分为任务需求、评价需求两个方面。废弃电子产品资源化潜力预测模型是预测支持系统领域问题求解的核心所在。由预测信息、预测对象、适应条件、结构与其相应的算法构成，分为定性预测和定量预测模型两大类。预测模型的构造分为：模型概念设计、模型建立、模型评价。