面向綠色制造的循環供應鏈的構建研究

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有限公司,湖北 武漢 430056)

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

1 循環供應鏈的提出

據統計,按照當前的資源消耗率和開采量,在現有探明的礦產資源中,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%.我國工業用水效率總體水平較低,每萬元工業增加值取水量為90立方米左右,約為發達國家的3～7倍;工業用水重復利用率約52%,而發達國家則在80%左右.

如何實現中國制造業的可持續發展,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,要把增強自主創新能力,作為調整產業結構、轉變增長方式的中心環節,建設資源節約型、環境友好型社會.2009年11月溫家寶總理在發表題為《讓科技引領中國可持續發展》的講話中提出要高度重視新能源產業發展,創新發展可再生能源技術、節能減排技術、清潔煤技術及核能技術,大力推進節能環保和資源循環利用,加快構建以低碳排放為特征的工業、建筑、交通體系.而在循環經濟理論和再制造技術的基礎上構建循環供應鏈,正是在這一方向上為制造業提供了一種全新的發展思路.

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會進行了一項“環境負責制造”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品的使用、組成以及生產的全過程[3].1999年,出于綠色制造技術發展戰略的考慮,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家企業和機構進行了走訪,在2001年出版了“環境友好制造”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緊密結合的綠色制造技術研究力量和機構,并形成了“產學研”緊密結合、優勢互補的組織運行模式.汪應洛與王能民等人基于系統工程思想與可持續發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的細分,將其分為生產子系統、消費子系統、社會子系統及環境子系統,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“環境友好、福利增進、資源的優化配置”[4].

循環供應鏈作為綠色制造系統的管理模式就是在這樣一個追求循環經濟和重視環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供應鏈

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

2.1 循環經濟

循環經濟首先由美國經濟學家K·波爾丁提出.主要指在人、自然資源和科學技術的大系統內,在資源投入、企業生產、產品消費及其廢棄的全過程中,把傳統的依賴資源消耗的線形增長經濟,轉變為依靠生態型資源循環來發展的經濟.

循環經濟倡導的是一種與環境和諧的經濟發展模式,是“資源—產品—再生資源—產品”閉環流動的循環式經濟,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濟循環中得到合理和持久的利用,把經濟活動對自然環境的影響降低到盡可能小的程度.循環經濟有三大操作原則,即“減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(Recycle)”.減量化屬于源端控制方法,旨在減少生產時使用的物質和能源流量,實現資源和污染物排放的源消減;再利用屬于過程控制方法,目的是提高產品和資源的利用效率,要求產品或包裝容器以初始形態多次使用;再循環屬于終端控制方法,要求在生產和消費過程中產生的廢物,通過“資源化”手段,重新變成再生資源.

2.2 綠色制造——循環經濟的技術支持

綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式,其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對環境負面影響最小,資源利用率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化.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發展戰略和循環經濟模式在現代制造業中的體現.綠色制造對于落實可持續發展戰略,支持我國制造業降低資源能源消耗、減少環境污染、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 循環供應鏈——綠色制造系統的管理模式

綠色制造系統的運行模式實質上就是以循環經濟理論為基礎,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、回收處理商等節點,實現保護環境和資源循環再利用目標的、可持續的供應鏈.因此,可以根據綠色制造系統的運行過程構建圖2所示的現代制造業循環供應鏈.

圖2 面向綠色制造的循環供應鏈結構模型

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供應鏈運作標準體系的研究與建立

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

3.2 面向綠色制造的循環供應鏈網絡結構的設計及優化

為了提高制造業循環供應鏈管理的績效,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絡結構,也是極為重要的一環.制造業循環供應鏈設計的戰略目標是實現綠色制造及取得經濟效益與社會環境效益的協調與優化,是一個多目標決策問題.通過對實際情況的分析,根據供應鏈的設計目標及約束條件建立數學模型,采用合適的算法進行求解,從而優選出循環供應鏈中各種設施的數量和位置,以及各條路線上的最佳物流分配量,實現循環供應鏈網絡的優化.

3.3 面向綠色制造的循環供應鏈的建模與仿真優化

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

4 結論

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

[1]肖勤福.走中國循環經濟之路.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.