基于物質流分析方法的閉環供應鏈生態效率研究

唐華炳

（北京交通大學 經濟管理學院，北京 100044）

基于物質流分析方法的閉環供應鏈生態效率研究

唐華炳

（北京交通大學 經濟管理學院，北京 100044）

提出了閉環供應鏈生態效率的概念，構建了閉環供應鏈生態效率的指標體系，給出了基于物質流分析方法的閉環供應鏈生態效率的計算方法，并通過對日本兵庫生態縣汽車閉環供應鏈的實證研究，論證了基于物質流分析方法的閉環供應鏈生態效率研究的可行性與有效性。

閉環供應鏈；生態效率；物質流分析

1 引言

隨著社會經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，然而原材料和能源消耗劇增，自然資源日益緊張，環境問題也越來越嚴重。為了衡量日益嚴重的資源環境問題，生態效率的研究越來越受到國內外學者的重視。生態效率是用于衡量一個經濟系統企業在創造一定的財務價值時所付出的資源環境成本。

盡管生態效率是研究循環經濟的有效工具，但目前對生態效率的研究往往在國家層面或者局限于單一企業及由同類企業組成的單一行業。國家層面上的研究往往難于將研究結果用于對現實的指導；對單一企業或行業進行生態效率的研究又存在一個難以解決的問題：單一企業或行業只是產品生產或消費的一個環節，很難實現物質循環的全過程。Fleichmann,etal（2000）把產品生命周期與供應鏈的研究相結合，提出了產品回收操作已經把傳統供應鏈變成一個閉環的系統，即環境友好型的閉環供應鏈。該系統實現了物質從生產者-消費者-生產者的循環過程，更有利于研究系統對資源的消耗和最終廢棄物對環境的影響。同時，隨著社會經濟的發展，供應鏈逐漸成為主要的社會經濟單位，而前向供應鏈和逆向物流的整合，則使得傳統供應鏈向閉環供應鏈發展。正是基于以上原因，本文提出研究閉環供應鏈的生態效率便具有了重要的現實意義。

研究閉環供應鏈的生態效率需要對其進行計算，這里要解決兩個重要問題：一是如何選取適當的閉環供應鏈生態效率的計算指標；二是如何正確得到計算生態效率的數據。針對以上問題，本文引入了物質流分析方法。物質流分析恰好是通過對物質的投入和產出進行量化分析，建立物質投入和產出的賬戶來對經濟活動中物質流動進行分析。基于以上理論，本文通過對閉環供應鏈進行物質流分析，得出閉環供應鏈輸入輸出的物質類型及數量，為閉環供應鏈生態效率的計算提供指標參考及所需數據，提出了基于物質流分析方法的閉環供應鏈生態效率的計算步驟。本文還對日本兵庫生態縣汽車閉環供應鏈進行了實證分析，通過對汽車閉環供應鏈的物質分析，計算了閉環供應鏈的資源生態效率。

2 閉環供應鏈的生態效率與物質流分析

2.1 閉環供應鏈的生態效率

由于閉環供應鏈系統實現了物質從生產者-消費者-生產者的循環過程，相對于單一企業層面更有利于研究經濟系統對資源的消耗和最終廢棄物對環境的影響；而且供應鏈逐漸成為主要的社會經濟單位，前向供應鏈及逆向物流的整合使得傳統供應鏈向閉環供應鏈的轉變成為未來發展的趨勢，所以本文研究閉環供應鏈的生態效率。

2.1.1 閉環供應鏈及閉環供應鏈生態效率。Fleischmann（2001）從績效考核的角度分析了閉環供應鏈是前向供應鏈和逆向物流整合的結果。本文將閉環供應鏈定義為：為了實現和發掘價值，對從生產點到消費點再到生產點的原材料、在制品、產成品、廢棄物以及相關信息高效率、低成本地進行計劃、實施和控制的過程。

WBCSD對生態效率的定義是在國家、區域或單一企業層面上。借鑒其表述，本文閉環供應鏈的生態效率定義如下：在為了實現產品和服務的價值并且發掘和利用缺陷品和廢棄物的潛在價值，而對原材料、在制品、產成品、廢棄物以及相關信息高效率、低成本地進行計劃、實施和控制的過程中提供有價格競爭優勢的、滿足人類需求并保證生活質量的產品或服務，同時逐步降低對生態的影響和資源消耗強度，衡量上述閉環供應鏈各環節中企業在創造一定的財務價值時所付出的資源環境成本。

2.1.2 閉環供應鏈生態效率的指標體系。邱壽豐，諸大建（2007）借鑒德國環境經濟賬戶中的生態效率指標，并根據我國的實際情況，構建了度量我國循環經濟發展的生態效率指標；周國梅（2003）提出采用生態效率的概念來評價企業環境業績，設計了五個企業環境業績評價指標。以上研究成果也分別從國家、企業層面研究了生態效率的指標。本文借鑒其研究成果，總結出閉環供應鏈生態效率的指標（見表1）：流為基礎的優化管理。物質流分析的基本原理是物質平衡理論，即：物質輸入總量=物質輸出總量+物質凈蓄積量。物質流分析主要衡量的是經濟社會活動的物質投入、產出和物質利用效率。

2.2.2 閉環供應鏈中輸入輸出物質類型分析。彭建（2006）指出目前對物質流的分析多側重國家尺度，少區域物質流分析，對產業部門物質流分析相對更少，而后者將是下一步研究的重點。本文將物質流分析方法引入閉環供應鏈中，閉環供應鏈物質流分析的核心是對具體的整條供應鏈中物質流動進行定量分析，了解和掌握整條供應鏈流動的物質的種類及其流向、流量。為了達到這一目標，需要對供應鏈中輸入和輸出物質有個明顯的界定（見表2）。

2.2 閉環供應鏈的物質流分析

2.2.1 物質流分析方法的基本原理。物質流分析指的是對經濟活動中物質流動的分析，它的基礎是對物質的投入和產出進行量化分析，建立物質投入和產出的賬戶，以便進行以物質

3 基于物質流分析方法的閉環供應鏈生態效率的計算

3.1 物質流分析方法與閉環供應鏈生態效率研究的結合

盡管物質流分析方法越來越多的被用于可持續發展的研究中，然而當前的研究都相對獨立、單一的使用物質流分析方法來分析系統的物質輸入和輸出。本文研究發現物質流分析方法非常適合用于對閉環供應鏈生態效率的研究，可以解決閉環供應鏈生態效率研究中的兩大難題。

3.1.1 閉環供應鏈生態效率的指標選擇。物質流分析可以得到閉環供應鏈主要物質的流向。研究表明，物質流分析的方法與生態效率的研究有相通之處，物質流分析中的輸入與輸出指標與閉環供應鏈生態效率的計算指標可以相互支持：閉環供應鏈物質流分析的輸入端對應于閉環供應鏈生態效率的資源和能源的消耗；閉環供應鏈物質流分析的輸出端對應于閉環供應鏈生態效率的污染物排放。

3.1.2 閉環供應鏈生態效率計算的數據。物質流分析可以得到閉環供應鏈主要物質的流量。這些流量數據正是計算閉環供應鏈生態效率所需要的，如圖1所示。

3.2 基于物質流分析的閉環供應鏈生態效率的計算公式

聯合國國際會計和報告標準政府專家工作組（ISAR）定義生態效率計算公式為：

生態效率=財務業績指標/環境業績指標

資源生態效率R=產值增長倍數/資源消耗量增長倍數

環境生態效率P=產值增長倍數/環境污染排放量增長倍數

根據以上理論研究結果，結合閉環供應鏈實際，得出閉環供應鏈資源消耗方面的生態效率計算公式如下：

閉環供應鏈資源生態效率=（閉環供應鏈中產品和服務的總價值+閉環供應鏈產品回收利用過程避免的成本）/（閉環供應鏈資源投入-閉環供應鏈產品及副產品的產出）

閉環供應鏈廢棄物排放和處理方面的生態效率計算公式如下：

閉環供應鏈環境生態效率=（閉環供應鏈中產品和服務的總價值+閉環供應鏈產品回收利用過程避免的成本）/供應鏈的環境負擔

3.3 基于物質流分析的閉環供應鏈生態效率的計算步驟

閉環供應鏈生態效率的計算步驟見表3。

4 對日本兵庫生態縣汽車閉環供應鏈的實證研究

4.1 實證研究背景及案例介紹

兵庫縣是日本20多個生態城鎮之一，擁有人口約560萬，地區面積8 400km2。兵庫縣擁有各種工業設施，包括鋼鐵、化學和能源等。在兵庫縣，汽車和家用電器是最主要的工業產品。汽車產業所需要的部分鋼材的生產以及廢舊汽車鋼鐵及塑料的回收已經形成了一條閉環供應鏈。在這條閉環供應鏈中綜合了鋼鐵工廠、煤氣廠、水泥工廠與燃料生產部門，汽車廠以及鼓風爐工廠與混合塑料收集部門。

在日本兵庫縣汽車閉環供應鏈中，回收方法的選用是最重要最核心的環節，在兵庫縣現在有兩種回收方式可供選擇：①碎片熔解回收法，②綜合回收法。

碎片熔解回收方式中的碎片熔解工序是鋼鐵公司回收鐵屑的關鍵技術。它用碎片熔解工序操作的轉爐制造熱金屬，替代了傳統的鼓風爐。在這個方法中，也構成了一個閉環系統，廢輪胎被用作煤的替代品。但是這一工藝必須加入生鐵稀釋鐵屑的雜質元素，因為僅使用含有很多雜質的鐵屑，會對設備產生很大的損害。這樣，它必須提供更多的物料。綜合回收法實際上就是把碎屑熔解過程與廢輪胎的氣化回收和廢棄車的高級拆解過程結合起來，將這幾個過程結合起來可以提高資源的利用效率。在這個回收系統中，大部分的廢舊輪胎回收用來作為結合劑及鍋爐制造業中的能源資源。其中的化學成分沒有有效的被利用。

實證分析的內容就是：

（1）對這兩種回收方式的閉環供應鏈進行物質流分析，厘清系統的輸入輸出物質的種類及數量。

（2）根據物質流分析的結果，選擇適當的生態效率指標，并計算生態效率。

（3）根據生態效率計算的結果，選擇最具有經濟環境效益的閉環供應鏈回收方式。

4.2 兵庫縣汽車閉環供應鏈中兩種廢棄物回收方法的物質流分析及生態效率的計算與評價

在兵庫縣汽車閉環供應鏈中主要采用碎片熔解回收法和綜合回收法進行廢舊汽車的回收。經過分析與計算，得出以下數據（總市場價值即為閉環供應鏈輸出產品價值與回收中副產品的價值總和，該數值直接由兵庫縣相關統計資料提供，方法①汽車閉環供應鏈每年總市場價值為1 003.4億日元，方法②汽車閉環供應鏈每年總市場價值為1 043.3億日元），資源消耗量通過物質流分析可以得到（計算過程中所需具體數據由兵庫縣2008年統計年鑒提供）。

方法①中汽車閉環供應鏈資源消耗=閉環供應鏈資源及能源的輸入-閉環供應鏈產品及有用副產品的輸出=生鐵量+粉煤量+鐵屑量+廢輪胎量-鋼板產品量-鋅產量= 318 000（噸/年）

方法②中汽車閉環供應鏈資源消耗=生鐵量+粉煤量+鐵屑量+廢輪胎量+廢汽車量-鋼板產品量-鋅礦物量-重油量-碎鋁屑量-金屬混合物量=235 000（噸/年）

由此，可得數據見表4：

數據來源：Tohru Morioka《Eco-efficiency of Advanced Loop-closing Systems for Vehicles and Household Appliances in HyogoEco-town》

計算的目的在于對比兩種回收方法下汽車閉環供應鏈的生態效率（見表5），為了便于比較，文章以方法①的數據為基準（即設方法①的閉環供應鏈生態效率為1）計算兩種回收方法下的相對資源生態效率。

公式：閉環供應鏈資源生態效率=閉環供應鏈總市場價值/閉環供應鏈資源消耗

表5 兩種回收方法下閉環供應鏈資源生態效率

兩種回收方法下閉環供應鏈產生的經濟效益差別不大，但方法②減少了大量生鐵的消耗，因為高級的低碳鋼絲及鐵片被回收，并且廢輪胎及ASR可以用作煤的替代品，結果，方案②比方案①資源消耗減少了26%，資源生態效率提高了41%。

明顯地，就資源的消耗而言，方法②是更環境友好型的閉環供應鏈回收方案。

5 結論

本文分析說明了閉環供應鏈層面上生態效率研究的現實意義，并提出了閉環供應鏈生態效率的指標體系和計算方法，還對日本兵庫縣的汽車閉環供應鏈進行了實證分析。然而可持續發展研究是一個科學的、長遠的課題，因此關于閉環供應鏈生態效率方面的研究，還需要大量的后續研究來不斷完善研究結果。

[1]Fleischmann M,HRKrikke，RDekker S，DP Flapper．A Characterisation of Logistics Networks for Product Recovery[J]．Omega，2000，28（6）：653-666.

[2]Fleischmann M．Reverse Logistics Network Structure and Design[R]．ERIM Report Series Research in Management,ERS-2001-52-LIS，The Netherlands，2001.

[3]劉敬智，王青，顧曉薇.中國經濟的直接物質投入與物質減量化分析[J].資源科學，2005，27（1）：46-51.

[4]邱壽豐，諸大建.我國生態效率指標設計及其應用[J].科學管理研究，2007,25（1）:23-27.

[5]周國梅，彭昊，曹鳳中.循環經濟和工業生態效率指標體系[J].城市環境與城市生態，2003,16（6）:42-46.

[6]彭建，王仰麟，吳健生.區域可持續發展生態評估的物質流分析研究進展與展望[J].資源科學，2006,28（6）:29-34.

[7]日本（神戶市兵庫縣）2008年統計年鑒[M].

Study on Eco-efficiency of the Closed-loop Supply Chain Based on Material Flow Analysis

TANG Hua-bing
（School of Economics&Management,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China）

The paper first introduces the concept of the eco-efficiency of closed-loop supply chains,establishes its index system,presents the calculation process based on material flow analysis,and,through an empirical analysis in the case of Hyogo,Japan,demonstrates the feasibility and effectiveness of the method.

closed-loop supplychain;eco-efficiency;material flow analysis

F273.7

A

1005-152X（2011）02-0113-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.02.037

2010-12-31

唐華炳（1985-），男，重慶人，北京交通大學經濟管理學院學生，研究方向：物流管理。