面向綠色制造的循環(huán)供應鏈的構建研究

萬小明,王建陽,杜利珍

(1武漢理工大學物流工程學院,湖北 武漢 430063;2武漢佛吉亞通達排氣系統(tǒng)有限公司,湖北 武漢 430056)

全球經(jīng)濟高速發(fā)展的同時,對自然資源的任意開發(fā)和對環(huán)境的無償利用造成全球的生態(tài)破壞、資源浪費和短缺、環(huán)境污染等重大問題.許多國家開始要求生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品生命周期全過程負責,尤其是廢舊產(chǎn)品的回收處理.傳統(tǒng)供應鏈模式的局限性日漸明顯,基于再制造系統(tǒng)的循環(huán)供應鏈作為一種實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的方式,已經(jīng)成為各界關注的焦點.

1 循環(huán)供應鏈的提出

據(jù)統(tǒng)計,按照當前的資源消耗率和開采量,在現(xiàn)有探明的礦產(chǎn)資源中,估計石油可供使用30年,鐵可供使用93年,天然氣可供使用58年、煤可供使用226年[1].我國是煤炭、鋼鐵、銅的世界第一消費大國,原油、原煤、鐵礦石、鋼材、氧化鋁和水泥的消耗量分別約為世界消耗量的7.4%、31%、30%、27%、25%和40%,而創(chuàng)造的GDP僅相當于世界總量的4%.石油對外依存度達 50%、鋼鐵為 44%、銅58%、鋁30%.我國工業(yè)用水效率總體水平較低,每萬元工業(yè)增加值取水量為90立方米左右,約為發(fā)達國家的3～7倍;工業(yè)用水重復利用率約52%,而發(fā)達國家則在80%左右.

如何實現(xiàn)中國制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,已成為各界關注的熱點問題.胡錦濤總書記2009年初在全國科技大會上指出,要把增強自主創(chuàng)新能力,作為調整產(chǎn)業(yè)結構、轉變增長方式的中心環(huán)節(jié),建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會.2009年11月溫家寶總理在發(fā)表題為《讓科技引領中國可持續(xù)發(fā)展》的講話中提出要高度重視新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,創(chuàng)新發(fā)展可再生能源技術、節(jié)能減排技術、清潔煤技術及核能技術,大力推進節(jié)能環(huán)保和資源循環(huán)利用,加快構建以低碳排放為特征的工業(yè)、建筑、交通體系.而在循環(huán)經(jīng)濟理論和再制造技術的基礎上構建循環(huán)供應鏈,正是在這一方向上為制造業(yè)提供了一種全新的發(fā)展思路.

在美國國家科學基金資助下,密歇根州立大學的制造研究協(xié)會進行了一項“環(huán)境負責制造”研究,該項目組于1996年提出了綠色供應鏈的概念[2].M.H.Nagel認為綠色供應鏈的管理涉及到產(chǎn)品的使用、組成以及生產(chǎn)的全過程[3].1999年,出于綠色制造技術發(fā)展戰(zhàn)略的考慮,在美國科學基金會(NSF)、能源部的資助和國際技術研究院(IT RI)的支持下,麻省理工學院等高校對日本、歐洲和美國共55家企業(yè)和機構進行了走訪,在2001年出版了“環(huán)境友好制造”最終研究報告.

近年來,我國國家 863計劃、國家973計劃、國家自然科學基金等資助了一批綠色制造技術方面的研究課題,逐步形成了一批與行業(yè)緊密結合的綠色制造技術研究力量和機構,并形成了“產(chǎn)學研”緊密結合、優(yōu)勢互補的組織運行模式.汪應洛與王能民等人基于系統(tǒng)工程思想與可持續(xù)發(fā)展理論探討了綠色供應鏈管理的基本原理,將綠色供應鏈進行了系統(tǒng)的細分,將其分為生產(chǎn)子系統(tǒng)、消費子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)及環(huán)境子系統(tǒng),其構成要素包括:供應商、制造商、分銷者、消費者、回收商等,將綠色供應鏈運營的目標定義為“環(huán)境友好、福利增進、資源的優(yōu)化配置”[4].

循環(huán)供應鏈作為綠色制造系統(tǒng)的管理模式就是在這樣一個追求循環(huán)經(jīng)濟和重視環(huán)保的社會思潮中孕育而生的.在近幾年物流領域的國際會議上,綠色供應鏈與循環(huán)供應鏈已成為一個非常熱門的話題.

2 面向綠色制造的循環(huán)供應鏈

制造業(yè)循環(huán)供應鏈是在循環(huán)經(jīng)濟理論和再制造技術、再資源化技術的基礎上形成的,要求在考慮經(jīng)濟效益的同時考慮環(huán)境和社會效益,關注產(chǎn)品的全生命周期,使產(chǎn)品從物料獲取、加工、銷售、使用到報廢處理的整個過程中達到環(huán)境保護、資源優(yōu)化利用的目標.

2.1 循環(huán)經(jīng)濟

循環(huán)經(jīng)濟首先由美國經(jīng)濟學家K·波爾丁提出.主要指在人、自然資源和科學技術的大系統(tǒng)內,在資源投入、企業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品消費及其廢棄的全過程中,把傳統(tǒng)的依賴資源消耗的線形增長經(jīng)濟,轉變?yōu)橐揽可鷳B(tài)型資源循環(huán)來發(fā)展的經(jīng)濟.

循環(huán)經(jīng)濟倡導的是一種與環(huán)境和諧的經(jīng)濟發(fā)展模式,是“資源—產(chǎn)品—再生資源—產(chǎn)品”閉環(huán)流動的循環(huán)式經(jīng)濟,其特征是低開采、高利用、低排放.所有的物質和能源要在這個不斷進行的經(jīng)濟循環(huán)中得到合理和持久的利用,把經(jīng)濟活動對自然環(huán)境的影響降低到盡可能小的程度.循環(huán)經(jīng)濟有三大操作原則,即“減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)”.減量化屬于源端控制方法,旨在減少生產(chǎn)時使用的物質和能源流量,實現(xiàn)資源和污染物排放的源消減;再利用屬于過程控制方法,目的是提高產(chǎn)品和資源的利用效率,要求產(chǎn)品或包裝容器以初始形態(tài)多次使用;再循環(huán)屬于終端控制方法,要求在生產(chǎn)和消費過程中產(chǎn)生的廢物,通過“資源化”手段,重新變成再生資源.

2.2 綠色制造——循環(huán)經(jīng)濟的技術支持

綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式,其目標是使得產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對環(huán)境負面影響最小,資源利用率最高,并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化.圖1是綠色制造過程的示意圖.

從綠色制造的內涵可看出,綠色制造實質上是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和循環(huán)經(jīng)濟模式在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn).綠色制造對于落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,支持我國制造業(yè)降低資源能源消耗、減少環(huán)境污染、跨越國際綠色貿易壁壘,具有十分重要的意義.

圖1 綠色制造過程示意圖

2.3 循環(huán)供應鏈——綠色制造系統(tǒng)的管理模式

綠色制造系統(tǒng)的運行模式實質上就是以循環(huán)經(jīng)濟理論為基礎,利用再制造技術、再資源化技術,涉及供應商、制造商、分銷商、用戶、回收處理商等節(jié)點,實現(xiàn)保護環(huán)境和資源循環(huán)再利用目標的、可持續(xù)的供應鏈.因此,可以根據(jù)綠色制造系統(tǒng)的運行過程構建圖2所示的現(xiàn)代制造業(yè)循環(huán)供應鏈.

圖2 面向綠色制造的循環(huán)供應鏈結構模型

3 研究內容及擬解決的關鍵科學技術問題

3.1 面向綠色制造的循環(huán)供應鏈運作標準體系的研究與建立

從綠色制造系統(tǒng)的實際情況出發(fā),以循環(huán)經(jīng)濟理論為指導,建立一套完善、科學、系統(tǒng)的運作標準體系,是高效組織的重要行為特征.標準、簡潔、高效的流程,會大大降低企業(yè)的管理成本.要做到流程的標準化,必須優(yōu)化企業(yè)管理和業(yè)務流程.

3.2 面向綠色制造的循環(huán)供應鏈網(wǎng)絡結構的設計及優(yōu)化

為了提高制造業(yè)循環(huán)供應鏈管理的績效,除了必須有一個高效的運行體系外,建立一個高效精簡的供應鏈網(wǎng)絡結構,也是極為重要的一環(huán).制造業(yè)循環(huán)供應鏈設計的戰(zhàn)略目標是實現(xiàn)綠色制造及取得經(jīng)濟效益與社會環(huán)境效益的協(xié)調與優(yōu)化,是一個多目標決策問題.通過對實際情況的分析,根據(jù)供應鏈的設計目標及約束條件建立數(shù)學模型,采用合適的算法進行求解,從而優(yōu)選出循環(huán)供應鏈中各種設施的數(shù)量和位置,以及各條路線上的最佳物流分配量,實現(xiàn)循環(huán)供應鏈網(wǎng)絡的優(yōu)化.

3.3 面向綠色制造的循環(huán)供應鏈的建模與仿真優(yōu)化

為了提高供應鏈運行的績效,增加制造業(yè)的整體競爭力,還需要對已構建的供應鏈進行優(yōu)化和重構.在系統(tǒng)重構之前,可以先建立循環(huán)供應鏈模型,并通過仿真,識別循環(huán)供應鏈運行的瓶頸所在.然后,利用工業(yè)工程、系統(tǒng)工程的基本理論與方法,提出改進措施及系統(tǒng)優(yōu)化方法,并對模型進行修改,以此驗證改進措施和優(yōu)化方法.

4 結論

面向綠色制造的循環(huán)供應鏈,要求在考慮經(jīng)濟效益的同時考慮環(huán)境和社會效益,從產(chǎn)品的全生命周期出發(fā),不僅關注產(chǎn)品的環(huán)保和價格,而且關注從原料獲得到產(chǎn)品最終廢棄處理的整個生命周期過程的環(huán)境影響與成本,因此它比傳統(tǒng)的基于末端治理的環(huán)境改進更加科學有效.同時由于它集成了供應鏈管理、環(huán)境管理、綠色制造、再制造技術、再資源化技術、循環(huán)經(jīng)濟等多個熱點問題,可以產(chǎn)生降低成本、提高資源使用效率、保護環(huán)境、促進企業(yè)技術創(chuàng)新等多重效益,因此它對于我國制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.

[1]肖勤福.走中國循環(huán)經(jīng)濟之路.中國青年報[N].2004-03-21(4).

[2]Handfield R B.Green supply chain:best practices from the furniture industry[C]∥Proceedings,Annual Meeting of the Decision Science Institute USA,1996,3:1295-1297.

[3]M.H.Nagel.Environmental supply-chain management versus green procurement in the scope of a Business and Leadership Perspective[J].IEEE,2000,0-7803-5962-3:219-224.

[4]汪應洛,王能明,孫林巖.綠色供應鏈管理的基本原理[J].中國工程科學,2003,5(11):82-87.