Transcript International E-Conference on Green Economics

‫ارزیابی چرخه عمر سیستمهای زباله جامد شهری جهت‬
‫اولویت بندی و مقایسه آنان توسط روشهای تصمیم گیری‬
‫چند معیاره‬
‫حمیدرضا فیلی‬
‫استادیار‪ ،‬مهندسی صنایع‪ ،‬دانشکده فنی و مهندسی‪ ،‬دانشگاه آزاد اسالمی واحد کرج‪ ،‬ایران‬
‫‪[email protected]‬همراه‪09123108647 :‬‬
‫پیمان احمدیان‬
‫کارشناسی‪ ،‬مهندسی صنایع‪ ،‬دانشکده فنی و مهندسی‪ ،‬دانشگاه آزاد اسالمی واحد کرج‪ ،‬ایران‬
‫‪ [email protected]‬همراه‪09387731960 :‬‬
‫عماد ربیعی‬
‫کارشناسی‪ ،‬مهندسی صنایع‪ ،‬دانشکده فنی و مهندسی‪ ،‬دانشگاه آزاد اسالمی واحد کرج‪ ،‬ایران‬
‫همراه‪[email protected] 09194376369 :‬‬
‫مــــعرفـــی‬
‫‪ ‬چگونه انتخاب یک سیستم زباله جامد شهری کارا‪ ،‬دوستار طبیعت و از لحاظ اقتصادی‬
‫مقرون به صرفه‪ ،‬یک چالش بزرگ برای تصمیم گیرنده ها ایجاد کرده است‪ .‬اگرچه‬
‫ارزیابی چرخه عمر (‪ )LCA‬در به طور گسترده در ارزیابی مصرف انرژی و‬
‫فشارهای زیست محیطی استفاده شده‪ ،‬عامل اقتصادی هنوز در روش های ارزیابی‬
‫چرخه عمر (‪ )LCA‬لحاظ نشده است‪ .‬بنابراین در مطالعه تازه ارزیابی چرخه‬
‫عمر(انرژی و محیط زیست) به ‪ 3‬مدل (انرژی‪،‬محط زیست و اقتصاد) افزایش یافته‬
‫است‪.‬‬
‫‪ ‬برای ارزیابی عملکرد اقتصادی‪ ،‬هزینه چرخه عمر (‪ )LCC‬مطابق با ارزیابی‬
‫چرخه عمر (‪ )LCA‬تنظیم شده است‪ .‬بعد از آن روش تصمیم گیری چند معیاره‬
‫(‪ )MCDM‬برای اغام ‪ 3‬عامل (انرژی و محیط زیست و اقتصاد) بهبود یافته است‪.‬‬
‫در کنار آن آنالیز عامل وزنی دو مرحله ای اضافه شده است‪ .‬نه تنها برای ارزیابی‬
‫کارایی مدل‪ ،‬بلکه برای تطبیق با تنظیمات مختلف ارائه شده به وسیله گروه های ذی‬
‫نفع میباشد‪ .‬این مدل جدید (انرژی و محیط زیست و اقتصاد) برای مقایسه‬
‫تکنولوژی های مدرن به کار برده شده است‪.‬‬
‫‪ )1( ‬محل دفن زباله (‪ )2‬دفن زباله با تبدیل بیوگاز به الکتریسیته (‪ )3‬سوزاندن با‬
‫بارزیابی انرژی‪ .‬نتایج نشان میدهد که درصد موفقیت سوزاندن‪ ،‬بهترین عملکرد‬
‫را در میان همه گزینه ها دارد‪ .‬دفن زباله با تبدیل بیوگاز به الکتریسیته در جایگاه‬
‫دوم و دفن زباله بدون برگشت انرژی بدترین انتخاب میباشد‪ .‬عالوه بر این‪ ،‬آنالیز‬
‫عامل وزنی همچنین اعتبار باالی نتایج را نشان میدهد زمانی که وزن عامل را از‬
‫‪ 0‬به ‪ 1‬تغییر میدهیم‪ ،‬کمتر از ‪ %30‬موارد تغییر در ترتیب رتبه بندی را نشان‬
‫میدهند‪ ،‬و تقریبا هیچ تغییری در ترتیب رتبه بندی با توجه به دیدگاه های مختلف‬
‫از دولت‪ ،‬شرکت و ساکنان اتفاق نمی افتد‪.‬‬
‫مـــــقـــــدمــــه‬
‫چگونگی مدیریت پسماند های جامد شهری از طریق یک روش مناسب یک دغدغه ی‬
‫جهانی میباشد‪ .‬بیش از ‪ 200‬میلیون تن پسماند جامد شهری (‪ )MSW‬هر سال با نرخ‬
‫افزایش ساالنه ‪ %10-8‬تولید میشود‪ .‬مواجه شدن با این فشار‪ ،‬استراتژی ها و سیاست‬
‫ها ی مرتبط با مدیریت پسماند یک چالش بزرگ رو به توسعه برای تصمیم گیرنده ها‬
‫شده است‪.‬‬
‫دولت های مختلف قوانین و مقررات گوناگونی برای بهبود مدیریت پسماند ها به‬
‫اجرا در اورده اند‪ .‬سلسله مراتب زباله های مربوط به بازیافت و استفاده مجدد‬
‫مطرح شده است‪ ،‬اما پیشرفت در این نوع تکنولوژی ها هنوز هم ضروری‬
‫است‪.‬در حال حاضر‪ ،‬یک تعداد محدود تکنولوژی به طور گسترده استفاده میشود‪.‬‬
‫دفن زباله بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد و ‪ %95‬از کل پسماند های جامد‬
‫شهری (‪ )MSW‬در جهان با این روش جمع اوری میشود‪.‬‬
‫فرمول مدل مفهومی‬
‫برخی از مسائل در رابطه با به هم پیوستن ‪ 3‬عامل ‪( E3‬محیط زیست ‪،‬‬
‫اقتصاد و انرژی) میبایست حل شود‪:‬‬
‫‪ (1‬عوامل مختلف همیشه باید واحد و ترتیب مختلف در اندازه دارد‪.‬‬
‫بنابراین نرمالیزه کردن یک گام اساسی برای اینکه فاکتور ها با هم‬
‫قابل مقایسه باشد می باشد‪.‬‬
‫‪ (2‬مدل باید قادر به منعکس کردن اولویت های ساخته شده توسط گروه‬
‫های ذینفعان مختلف باشد‪ .‬برای مدیریت ‪( MSW‬پسماند شهری)‬
‫جامعه همیشه به ‪ 3‬دسته تبدیل میشود‪ .‬دولت‪،‬تشکیالت اقتصادی و‬
‫شهروندان‪.‬‬
‫‪TOPSIS‬یک تکنیک پذیرفته شده توسط ‪( MCDM‬مدیریت پسماند‬
‫شهری) بر پایه این مفهوم که جایگزین ایده آل برای بهترین سطح برای‬
‫ویژگی های در نظر گرفته شده می باشد که‪ ،‬هنگامی که ایده آل منفی‬
‫همانی است با بدترین ویژگی ها‪ .‬راه حل به عنوان نقاطی است که‬
‫دورترین از نقاط ایده آل منفی تعریف میشود و به طور همزمان نزدیک‬
‫ترین به نقاط ایده آل است‪.‬‬
‫فرمول بندی ریاضی‬
‫محاسبه ‪(LCC‬هزینه چرخه عمر)‪:‬‬
‫به طور کلی ‪ ،‬هزینه ها میتوانند به هزینه سرمایه گذاری‪ ،‬هزینه عملیاتی و هزینه‬
‫انهدام تقسیم شود‪ .‬به منظور به اشتراک گذاشتن به طور همان زمان محدوده به عنوان‬
‫‪(LCA‬ارزیابی چرخه عمر) ‪ ،‬ارزش زمانی پول مورد توجه است‪.‬هزینه آینده به ارزش‬
‫حال(‪ )PV‬با استفاده از نرخ کاهش تنزیل می یابد‪.‬‬
‫فرمول بندی ریاضی ‪...‬‬
‫در مطالعه حاضر ‪ ،‬عوامل ‪( E3‬محیط زیست ‪ ،‬اقتصاد و انرژی) به عنوان ‪ 3‬معیار‬
‫ارزشیابی شناخته میشود; در حالی که سیستم های متفاوتی برای تعریف آلترناتیو های‬
‫متفاوت به مقایسه گذاشته میشود‪.‬‬
‫گام ‪ :2‬وزن هر مقیاس را به وسیله ‪ AHP‬تعیین کنید‪.‬مقایسه دو دویی برای تصمیم‬
‫گیری اینکه کدام معیار اولویت دارد و از دیگری چقدر بزرگتر میباشد انجام میگیرد‪،‬‬
‫جایی که عذذ بزرگتر به معنای تفاوت بیشتر بین سطح معیار ها میباشد‪.‬همین طور‪،‬‬
‫ماتریس مقایسه برای محاسبه وزن کل هر معیار ایجاد شده است‪.‬اطمینان وزن ها با‬
‫شرط اینکه نسبت سازگاری(‪ )CR‬کمتر از ‪ 0.1‬باشد قابل قبول میباشد‪.‬‬
‫گام ‪ :5‬محاسبه اندازه گیری جدا هر آلترناتیو‪:‬‬
‫گام ‪ :6‬محاسبه ضریب نزدیکی نسبی برای هر آلترناتیو در راه حل ایده آل‬
‫گام ‪ :7‬رتبه بندی آلترناتیوها که در آن پیش بینی می شود ضریب نزدیکی بیشتر به‬
‫دست آید‪.‬‬
‫تجزیه و تحلیل عامل وزنی‬
‫تجزیه و تحلیل عامل وزنی دو مرحله ای در نظر گرفته شده است‪ .‬اوال‪ ،‬تغیرات‬
‫وزن میتواند تا زمانی که تغییرات در رتبه بندی نهایی ظاهر شود از ‪ 0‬تا ‪ 1‬به‬
‫هر یک از مقیاس ها تخصیص داده شود‪ .‬بنابراین‪ ،‬ثابت بودن فواصل زمانی‬
‫برای تشخیص کارایی مدل در شرایط رتبه بندی مختلف مهم است‪.‬‬
‫یک راه حل برای از بین بردن زباله های شهری سوزاندن آنهاست‪ .‬که این اقدام نیز آثار‬
‫مخرب زیستی را نیز در جو قرار می دهد زیرا در اثر آن گازهای زیر متصاعد می شود‪.‬‬
‫راه دیگر نیز دفن زباله است که باعث ایجاد گاز متان می شود که واکنش‬
‫آن نیز به صورت زیر است‪:‬‬
‫‪CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O‬‬
‫که این عمل نیز باعث ایجا گاز ‪ CO2‬میشود برای از بین بردن گاز ‪CO2‬‬
‫در جو چه باید کرد؟‬
‫فرایند تصمیم گیری‬
‫بعد از پایان مقایسه‪،‬اولویت با بردار ‪( w‬از این پس به عنوان بردارهای ویژه ‪e-‬‬
‫‪ vector‬شناخته میشود) و در هر ماتریس نرمالیزه و محاسبه شده است‪.‬محاسبات را‬
‫در محیط ‪ excel‬برده و آن را به صورت کاربردی در می آوریم‪.‬به طور همزمان ‪،‬‬
‫مدل ‪ matlab‬برای اهداف تاییدی برنامه ریزی شده است‪.‬پارامتر ‪ w‬به صورت زیر‬
‫محاسبه میشود‪:‬‬
‫محاسبات ماتریس‬
‫بزرگترین مقدار ویژه می باشد که چندین الگوریتم برای تقریب زدن‬
‫که‬
‫مقدار ویژه ‪ w‬میباشد‪.‬‬
‫‪ ‬یک الگوریتم ‪ 2‬مرحله ای برای حل از طریق فرآیند ‪ ANP‬برنامه ریزی شده است‪ .‬این‬
‫شامل تشکیل یک ماتریس جدید ‪ n * n‬با جداسازی هر پارامتر در یک ستون از طریق‬
‫جمع پارامتر های ستون ها و سپس جمع پارامتر ها در هر ردیف ماتریس برآیند و‬
‫جداسازی ‪ n‬پارامتر در ردیف ها میباشد‪ .‬فرآیند ها ممکن است از لحاظ جبری به‬
‫صورت زیر نشان داده شوند‪:‬‬
‫‪=J‬تعداد ستون ها‬
‫‪ =I‬تعداد ردیف ها‬
‫برای قضاوت صحیح در مقایسه ماتریس ها سازگاری شاخص ها نیز باید با نسبت آن ها‬
‫تطبیق داشته باشد‬
‫شاخص (‪ )CI‬مستقر شد‪:‬‬
‫ثبات نسبت (‪ )CR‬برای تشخیص خطا ها در قضاوت تصمیم گیرندگان و نیز و همچنین‬
‫تناقضات واقعی درقضاوت خودشان مفید است‪.‬برای مثال‪ ،‬اگر مهم تر از و مهم تر‬
‫از باشد‪ ،‬نمیتواند مهم تر از باشد بنابراین‪:‬‬
‫که در آن ‪( RI‬شاخص ثبات متوسط) بستگی به بزرگی و کوچکی ماتریس دارد‪ .‬بر این اساس‪،‬‬
‫محدوده قابل قبول برای ثبات نسبت هم به عنوان تابعی از اندازه ماتریس متفاوت است‪ .‬برای مثال‪،‬‬
‫برای ماتریس های ‪ n‬ابعاد ماتریس ‪ 5*5‬یا بزرگ تر میشود‪،‬‬
‫‪ CR‬نشان دهنده این است که‪:‬‬
‫‪CR‬مقدار تخمینی ‪ w‬قابل قبول است؛ وگرنه متناظر با تصمیم سازان برای انطباق با‬
‫اگر‬
‫اولویت خواسته شده بود تا زمانی ‪ CR‬باشد‪ CR .‬برای هر ماتریس (بیش از ‪ )100‬از ‪3‬‬
‫تصمیم سازنده محاسبه شد ونیز بعد از ترکیب ماتریس ها بر پایه هندسی منظور شد‪.‬‬
‫و بردار‬
‫‪ ‬نتایج جستجوی تناقضات برای خوشه ها که شامل مقدار خواسته شده مانند‬
‫ویژه ‪ ،‬که برای تعیین تامین کننده مناسب تر میباشد در جدول ‪ 2‬نشان داده شده است‪ .‬اولویت‬
‫وزن ها نشان میدهد که خوشه مدیریت اجرا(‪ )IM‬بیشترین تاثیر را در هدف دارد‪(.‬با اولویت‬
‫‪)0.3621‬این ادامه پیدا می کند با خوشه "عوامل سازمانی"(‪ )OF‬با ‪ 0.2440‬؛ "عوامل‬
‫ریسک" (‪ )RF‬با ‪ 0.1570‬؛ "نمایه تامین کننده"(‪ )SP‬با ‪ 0.1444‬و در نهایت "مهارت در‬
‫مدیریت‪ (CC ) " co2‬با ‪.0.0925‬‬
‫در این ماتریس ‪ ،CR‬مطابق زیر محاسبه شده است‪ :‬که در آن فرمول های ‪ .4.3‬و ‪ .4.4‬با‬
‫هم ترکیب شده است‪:‬‬
‫این به معنی این است که انسجام وجود دارد‪.‬‬
‫نتیجه و جمع بندی‬
‫‪ ‬این مقاله مدل ‪ ( E3‬محیط زیست ‪ ،‬اقتصاد و انرژی) چند بعدی برای سیستم ‪MCDM‬‬
‫(مدیریت پسماند شهری) ارائه میدهد که هزینه‪ ،‬محیط زیست و انرژی را در بر می‪-‬‬
‫گیرد‪( LCA .‬ارزیابی چرخه عمر) برای محاسبه مصرف انرژی و محدودیت های محیط‬
‫زیستی استفاده میشود؛ زمانی که ‪(LCC‬هزینه چرخه عمر) موازی با ‪( LCA‬ارزیابی چرخه‬
‫عمر) هزینه مالی سیستم را محاسبه میکند‪ .‬سپس ‪( MCDM‬مدیریت پسماند شهری) برای‬
‫مدیریت عوامل ‪(E3‬محیط زیست ‪ ،‬اقتصاد و انرژی) وارد عمل میشود‪ ،‬جایی که ‪ AHP‬و‬
‫‪ TOPSIS‬با هم ترکیب و اجرای عمل میکند‪.‬‬
‫‪ 3 ‬تکنیک در جمع آوری پسماندهای شهری مطرح شده است‪ .‬سناریو ‪ :1‬دفن زباله بدون هیچ‬
‫یازیابی انرژی‪ ،‬سناریو ‪:2‬دفن زباله با بازیابی انرژی ‪،‬سناریو‪ :3‬سوزاندن زباله ها‪ .‬نتایج‬
‫نشان میدهد که سناریو ‪ 3‬بهترین انتخاب از دیدگاه انرژی و محیط زیست میباشد‪ .‬این در‬
‫حالی میباشد که سناریو ‪ 2‬از لحاظ اقتصادی بهتر میباشد‪ .‬ولی سناریو ‪ 1‬در هر حال رتبه‬
‫آخر قرار دارد‪ .‬با جمع کردن تک تک عوامل ‪ ،‬مدل ‪( E3‬محیط زیست ‪ ،‬اقتصاد و انرژی)‬
‫نشان میدهد که سناریو ‪ 3‬بهترین تکنولوژی را ارائه میدهد و سناریو ‪ 1‬بدترین انتخاب را‬
‫پیشنهاد میدهد‪.‬‬