閉環(huán)再制造生產(chǎn)決策理論研究

遲琳娜 謝家平

摘要：作為資源循環(huán)利用、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，再制造既節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高制造企業(yè)的盈利能力，又減小了對原生資源的開發(fā)，降低廢棄物對環(huán)境的污染。再制造的處理流程及組織模式與傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)相比更復(fù)雜、穩(wěn)定性低。再制造生產(chǎn)決策模型的構(gòu)建是以再制品質(zhì)量、再制造提前期以及再制造數(shù)量為基礎(chǔ)的，不同的再制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身再制造流程的特點采用適宜的方法，提高決策效率。再制造生產(chǎn)決策模型分析能夠為我國的再制造實踐提供有效的決策建議。

關(guān)鍵詞：再制造；運作模式；決策模型；決策建議

隨著各國關(guān)于回收再制造立法的逐步完善以及環(huán)境保護日益成為企業(yè)社會責(zé)任之一，越來越多的制造企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計與流程創(chuàng)新過程中，不僅考慮產(chǎn)品生產(chǎn)成本，還將環(huán)境成本納入分析范疇（Stuart et al.，1999）。這是企業(yè)成長過程中，外界環(huán)境要求與企業(yè)發(fā)展瓶頸共同作用的結(jié)果。近年來，競爭方式的變革促使企業(yè)關(guān)注不同的競爭因素，并通過組織學(xué)習(xí)不斷提升自身能力。當(dāng)需求市場體現(xiàn)出更顯著的理性特征時，短期盈利不再是企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)的重點，只注重低成本與差異化無法適應(yīng)未來市場競爭，如何使企業(yè)延續(xù)發(fā)展，特別是與資源循環(huán)利用和生態(tài)環(huán)境的融合，成為很多企業(yè)的經(jīng)營瓶頸。再制造作為資源循環(huán)利用、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，不僅能為企業(yè)帶來成本節(jié)約，實現(xiàn)經(jīng)濟效益，而且減小了對原生資源的開發(fā)，降低廢棄物對生態(tài)環(huán)境的污染，大大緩解環(huán)境負(fù)擔(dān)。

再制造的發(fā)展是企業(yè)責(zé)任與道德、利潤追求以及環(huán)境立法共同驅(qū)動的結(jié)果。制造企業(yè)通過再制造能夠保證備用部件供應(yīng)，實現(xiàn)品牌保護與維持市場份額，更好地滿足消費者需求。然而，與傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)不同，再制造系統(tǒng)復(fù)雜且不穩(wěn)定。首先，廢品返回時間、數(shù)量與質(zhì)量很難保證；其次，返回廢品與需求一般難以匹配；另外，由于回收品的情況復(fù)雜，再制造過程中物料/零件加工工序不確定性高。因此，再制造生產(chǎn)決策的相關(guān)研究涵蓋內(nèi)容范圍廣，決策過程需要考慮的因素較多，復(fù)雜性高。再制造企業(yè)采取不同的處理流程與組織模式，需要不同的再制造生產(chǎn)決策優(yōu)化模型。

一、 回收再制造運作模式

由于再制造研究的前沿性，理論界尚沒有統(tǒng)一的再制造定義。我國再制造領(lǐng)域的奠基人徐濱士院士對“再制造”的定義為：在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，采用高新技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)化模式，為實現(xiàn)再制品在技術(shù)性能上達到或超過新產(chǎn)品，高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保地對廢舊產(chǎn)品進行修復(fù)改造、性能升級等一系列技術(shù)措施或工程活動的總稱（徐濱士等，2005）。因此，再制造的一系列活動需要有效的組織協(xié)調(diào)，各參與主體分工協(xié)作才能完成。這里對回收再制造運作模式的分析包括再制造流程與再制造生產(chǎn)組織。根據(jù)產(chǎn)品類型、企業(yè)所在行業(yè)的差異，制造企業(yè)應(yīng)該采用適合自身的再制造組織模式，選擇合理的處理流程，保證再制造系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1. 再制造處理流程模式。再制造處理流程需要根據(jù)再制造過程中的瓶頸環(huán)節(jié)進行調(diào)整，以充分利用再制造設(shè)備，提高再制造效率。廣義再制造處理流程為：回收的廢舊產(chǎn)品經(jīng)過檢測后，既可以進行再制造實現(xiàn)回收品的價值增值（Value-added Recovery）；也可經(jīng)過處理得到再生材料（Material Recovery）；或者將不能再利用的回收品進行安全處置獲得能源（Energy Recovery）。相應(yīng)的，再制造處理時，可用零部件分為三類：一類是經(jīng)過簡單修復(fù)即可使用的零部件；另一類是需要檢查、拆解、升級的再制造零部件；還有處理后只能作為材料再生的零部件。經(jīng)過不同方式處理的再制造零部件的流向也不同，如翻新或修復(fù)的零部件可進入二手市場或用于產(chǎn)品生產(chǎn)；無法再制造的零部件通過材料再生可作為材料出售；無法再制造或再生的零部件可實施焚燒、掩埋等安全處置（Guide et al.，2003）。

2. 再制造生產(chǎn)組織模式。制造商組織再制造生產(chǎn)時，既要分析企業(yè)內(nèi)部新產(chǎn)品生產(chǎn)/再制造能力，同時也要考慮消費者需求偏好，提高對市場變化的反應(yīng)能力，增強再制造柔性。再制造生產(chǎn)也可以采用正向供應(yīng)鏈系統(tǒng)中推/拉結(jié)合的運作模式，優(yōu)化再制造庫存，快速響應(yīng)市場需求，保證制造/再制造系統(tǒng)的相對穩(wěn)定。

再制造生產(chǎn)策略既要考慮再制造庫存控制的約束，也需要快速響應(yīng)產(chǎn)品消費市場的變化。再制造企業(yè)根據(jù)庫存控制信息進行再制造處理決策，以期實現(xiàn)對產(chǎn)品消費市場的平穩(wěn)供給。推/拉結(jié)合的運作模式可以幫助再制造企業(yè)獲得再制造規(guī)模效益，同時滿足對再制品不同偏好的消費者的需求。

具體來說，一方面，再制造庫存包括回收的廢品庫存、拆卸后零部件庫存以及再制品庫存。推式與拉式結(jié)合運作策略下，客戶訂單可以由新產(chǎn)品生產(chǎn)或再制造補給。因此，制造商既要控制為滿足以歷史消費者需求預(yù)測設(shè)置的通用性零部件或半成品庫存（包括再制造與新生產(chǎn)供給）水平，以獲得“推式”下的高效率與低成本優(yōu)勢；同時也要檢查回收品庫存水平，調(diào)節(jié)拆卸庫存量，分析再制造成本與再制造率的變動以調(diào)整制造/再制造產(chǎn)量防止缺貨。當(dāng)最終顧客訂單到達，根據(jù)顧客的個性化要求，企業(yè)對制造/再制造的通用零部件或半成品進行裝配，應(yīng)對產(chǎn)品市場的快速變化，這樣就能夠達到“拉式”下的高響應(yīng)性與提供個性化服務(wù)所得到的產(chǎn)品價值增值。

另一方面，根據(jù)消費者對新產(chǎn)品、再制品的偏好，企業(yè)可以進行市場細(xì)分，決定生產(chǎn)再制品與新產(chǎn)品的比例，可以采用外部采購與回收零部件的混合生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，需求率、回收率共同影響再制造決策，通過有效的再制造決策實現(xiàn)合理安排再制造處理活動，同時確保拆卸零件的供給平穩(wěn)性，以實現(xiàn)再制造供需平衡。當(dāng)產(chǎn)品使用壽命結(jié)束后，再制造商通過不同的回收渠道從消費者處回收廢舊產(chǎn)品。回收價格會影響終端消費者出讓廢舊產(chǎn)品的意愿，消費者意愿又會影響回收率，回收率決定了回收庫存的大小。因此，回收商需要通過對回收品價值的評估，制定合理的回收價格，更有效的進行再制造決策。

二、 再制造生產(chǎn)決策模型

再制品質(zhì)量、再制造提前期以及再制造數(shù)量都是再制造企業(yè)決策的關(guān)鍵，也是再制造生產(chǎn)決策模型的構(gòu)建基礎(chǔ)。再制造質(zhì)量很大程度上取決于回收廢品質(zhì)量、再制造技術(shù)水平，而回收品質(zhì)量又受到產(chǎn)品在設(shè)計階段質(zhì)量設(shè)置水平、消費者使用狀況以及回收時存儲運輸?shù)挠绊憽Ｔ僦圃焯崆捌诘拈L短會影響再制造交貨決策。一般來說，回收存儲運輸時間越長，造成回收零部件損壞的可能性越大，廢舊零件供應(yīng)質(zhì)量難以保證。再制造生產(chǎn)過程中很有可能因為返回質(zhì)量和時間的問題出現(xiàn)缺貨，影響再制造生產(chǎn)的穩(wěn)定性。再制造產(chǎn)量的決策為企業(yè)成本約束、需求波動、再制造流程、設(shè)備能力、工藝技術(shù)以及回收零部件狀況共同的結(jié)果。

1. 再制造質(zhì)量水平選擇。制造商往往在產(chǎn)品設(shè)計階段就確定了產(chǎn)品質(zhì)量水平，回收后又決定或影響再制品質(zhì)量，從而影響消費者對再造品的需求偏好，對新產(chǎn)品有不同的替代性。回收過程中存在著廢舊產(chǎn)品零部件的降級。不同降級率下再制造商對廢舊零部件的再制造加工工藝流程不同，因此，降級率會影響再制造生產(chǎn)的供應(yīng)與再制品質(zhì)量水平。同時，這一過程也要考慮再制造能力的限制。從閉環(huán)供應(yīng)鏈角度分析，不同降級率水平下，制造商、分銷商以及用戶的效益也是有差異的。當(dāng)再制造企業(yè)同時生產(chǎn)高質(zhì)量與低質(zhì)量兩類再制品時，高質(zhì)量產(chǎn)品供過于求情況下，企業(yè)將其替代低質(zhì)量產(chǎn)品銷售，可以提高制造企業(yè)產(chǎn)能利用率。因此，替換策略比不替換策略有助于企業(yè)增加市場份額，提升產(chǎn)品競爭力（周垂日，2008）。環(huán)境規(guī)制同樣也會影響產(chǎn)品可再造性設(shè)計。企業(yè)選擇產(chǎn)品所要達到的質(zhì)量水平時，不能僅以自身盈利為目的，需要從整個閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)考慮，促進資源循環(huán)利用。

2. 提前期對再制造影響。由于廢品返回時間的不確定性，再制造提前期也就不穩(wěn)定，進而很難控制再制造生產(chǎn)、零部件庫存以及產(chǎn)成品庫存水平。再制造企業(yè)需要考慮不確定制造/再制造提前期下再制造生產(chǎn)決策優(yōu)化，以期達到系統(tǒng)成本最小。在閉環(huán)供應(yīng)鏈中，再制造企業(yè)為達到滿足下游需求的服務(wù)水平，往往需要設(shè)置再制造安全庫存，以應(yīng)對再制造提前期的不穩(wěn)定性。

產(chǎn)品生產(chǎn)可由再制造與制造同時供應(yīng)，制造企業(yè)需要同時分析新產(chǎn)品生產(chǎn)提前期與再制造提前期對產(chǎn)成品庫存的影響。由于再制造提前期與制造提前期的不一致性，系統(tǒng)庫存成本隨著再制造提前期的增大而呈現(xiàn)先減后增的趨勢。與制造提前期相比，再制造提前期過長會導(dǎo)致缺貨成本的增加，而再制造提前期過短又會造成安全庫存水平的提高（Inderfurth，2001）。當(dāng)再制造提前期小于新產(chǎn)品制造提前期時，新產(chǎn)品制造提前期的可變性降低會引起總成本的增大。在設(shè)置安全庫存情況下，當(dāng)再制造提前期超過一定的閾值時，再制造商就無法以增加安全庫存的方式滿足較高的服務(wù)水平要求。

多周期再制造生產(chǎn)系統(tǒng)中，企業(yè)所決策的再制造產(chǎn)量隨著制造/再制造提前期的變化而改變，從而需要提高再制造生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性，控制制造與再制造庫存成本。隨著回收與再制造期數(shù)的增加，再制造系統(tǒng)中學(xué)習(xí)曲線的存在會帶來初始成本的減小，從而提高再制造企業(yè)的盈利性（Maity et al.，2009）。多期再制造系統(tǒng)中，廢舊產(chǎn)品的價值折現(xiàn)也是影響庫存成本的重要因素。在具體實施中，再制造企業(yè)也可以不斷改進混合制造/再制造生產(chǎn)系統(tǒng)，通過對制造提前期與再制造提前期的比較重新確定庫存位置，在優(yōu)化庫存水平基礎(chǔ)上提高再制造的反應(yīng)能力（趙曉敏等，2007）。

3. 再制造數(shù)量決策分析。再制造流程中，廢品回收、拆卸以及再制造生產(chǎn)等環(huán)節(jié)都會影響產(chǎn)量決策，特別是再制造生產(chǎn)的能力規(guī)劃、批量決策與庫存控制等方面是較為關(guān)鍵的問題。再制造產(chǎn)量決策可以通過優(yōu)化再制造成本進行。

（1）再制造流程中的回收、拆卸以及再制造控制都會影響再制造產(chǎn)量決策。隨機網(wǎng)絡(luò)方法可用于回收預(yù)測，有效分析回收品返回時間、數(shù)量與質(zhì)量的分布狀況，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性以增加生產(chǎn)的穩(wěn)定性。再制造拆卸環(huán)節(jié)中，拆卸的隨機性會影響原材料庫存，進而影響產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)與產(chǎn)成品庫存。因此可以運用馬爾科夫鏈方法研究拆卸、分類等過程以及系統(tǒng)所達到的穩(wěn)態(tài)（Takahashi，2007）。同時，企業(yè)也能夠運用優(yōu)化理論進行再制造生產(chǎn)流程控制，更有效供應(yīng)制造/再制造零件。

（2）再制造生產(chǎn)中，企業(yè)通過調(diào)整再制造生產(chǎn)能力滿足顧客不斷變化的需求，能夠達到產(chǎn)量與需求匹配，從而降低再制造提前期不確定的影響，更好地分析復(fù)雜多變的再制造生產(chǎn)系統(tǒng)（Vlachos et al.，2007）。制造/再制造的動態(tài)混合系統(tǒng)中，運用控制論、動態(tài)規(guī)劃的方法能夠分析庫存、產(chǎn)能利用以及達到服務(wù)水平等成本的變動對批量決策影響，解決產(chǎn)能約束下的制造/再制造動態(tài)批量的確定，系統(tǒng)動態(tài)性能與再制造處理過程的穩(wěn)健性有助于系統(tǒng)整體績效的提高。制造商在決定生產(chǎn)批量時也可以考慮外購或外包以滿足終端需求。通過權(quán)衡需求與庫存量，借助動態(tài)規(guī)劃、隨機概率模型，再制造企業(yè)可以同時分析物料流的平衡與制造/再制造提前期影響，優(yōu)化提前期不確定的再制造系統(tǒng)，決定再制造產(chǎn)量。

閉環(huán)供應(yīng)鏈下，再制造輸入端（廢品回收活動）會產(chǎn)生回收成本，其中包括回收渠道費用、支付回收商的轉(zhuǎn)移價格或直接從用戶收購廢舊產(chǎn)品所需支付的成本等。回收的產(chǎn)品在進行拆卸、檢測、翻新等環(huán)節(jié)中也會產(chǎn)生處理成本。相應(yīng)的，回收的廢品、拆卸后的零部件以及生產(chǎn)的再制品都會造成庫存，引起庫存成本。通過經(jīng)濟性分析方式，再制造企業(yè)可以優(yōu)化再制造過程中各項成本，以得到有效的再制造量。

三、 再制造生產(chǎn)決策建議

1. 優(yōu)化再制造業(yè)務(wù)流程。廢品回收的不確定性影響了再制造生產(chǎn)的穩(wěn)定。考慮再制造質(zhì)量、提前期以及數(shù)量決策，再制造企業(yè)應(yīng)采取靈活的組織模式，審視自身再制造業(yè)務(wù)流程，必要時進行業(yè)務(wù)流程重組。企業(yè)進行再制造流程分析時，需要關(guān)注生產(chǎn)節(jié)拍平衡與生產(chǎn)線長度、不同業(yè)務(wù)活動之間的銜接等關(guān)鍵點，從而優(yōu)化再制造流程，大大提高再制造系統(tǒng)的產(chǎn)出效率，以解決再制造產(chǎn)能不足問題。

2. 識別并解決再造瓶頸。再制造來源（廢品回收網(wǎng)絡(luò)）的不確定性，再制造過程中回收廢品的拆卸、清潔、檢測、翻新或再生環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，再制品銷售渠道局限性都有可能成為閉環(huán)再制造的瓶頸。首先，我國每年報廢的電子產(chǎn)品垃圾、報廢汽車、廢棄的包裝物等數(shù)量龐大，但由于缺乏專業(yè)化回收渠道，使再制造所需供應(yīng)不足，進入到再制造環(huán)節(jié)的比例很小，形成再制造供應(yīng)瓶頸。其次，由于我國再制造產(chǎn)業(yè)起步晚，缺乏廢品報廢標(biāo)準(zhǔn)與嚴(yán)格的再制品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，再制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)很難控制與監(jiān)督，這就造成再制造生產(chǎn)的不穩(wěn)定性。另外，再制品的銷售渠道較產(chǎn)成品還不成熟，很難保證再制造收益的維持或增加。因此，我國再制造企業(yè)應(yīng)識別再制造中的瓶頸，并集中資源解決關(guān)鍵問題。

3. 提高再制造生產(chǎn)效率。我國再制造企業(yè)規(guī)模不大，沒有形成專業(yè)化、規(guī)模化、集中化的再制造產(chǎn)業(yè)，而是存在很多分散的、不正規(guī)的回收處理單位。這些再制造單位生產(chǎn)效率低，對廢棄資源的回收處理利用率小，不能充分挖掘廢品的再造/再生價值，緩解對原生資源的開采使用。因此，發(fā)展正規(guī)、專業(yè)以及規(guī)模化的再制造產(chǎn)業(yè)，提高再制造企業(yè)生產(chǎn)效率是促進我國再制造發(fā)展，實現(xiàn)再生資源最大化利用的重點。

4. 做好再制造成本控制。再制造成本是再制造發(fā)展中一直被關(guān)注的問題。再制造成本過高會阻礙企業(yè)再制造的發(fā)展，不利于再制造實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。制造商在產(chǎn)品全生命周期設(shè)計中的初始投入與設(shè)計的產(chǎn)品模塊化程度決定了產(chǎn)品升級，進而影響產(chǎn)品可再制造性；再制造生產(chǎn)過程中的成本控制影響單位再制造成本。同時，企業(yè)的再制造活動也需要考慮環(huán)境因素對企業(yè)效益的影響，全面分析內(nèi)部再造成本與外部環(huán)境成本。

5. 促進再制造自主創(chuàng)新。再制造技術(shù)是進行廢棄零部件質(zhì)量恢復(fù)、產(chǎn)品性能升級的關(guān)鍵。只有再制造技術(shù)的不斷發(fā)展，才能保證再制造的可行性。我國再制造整體技術(shù)水平與發(fā)達國家有很大的差距，沒有形成系統(tǒng)、持續(xù)的再制造技術(shù)支持體系。因此，加大再制造技術(shù)研發(fā)投入，提升我國再制造企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，通過政府主導(dǎo)，科研院校與再制造企業(yè)合作進行再制造技術(shù)的突破，是我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的動力源泉。

四、 結(jié)語

歸納以上再制造生產(chǎn)決策的研究可知，對再制造生產(chǎn)流程中瓶頸環(huán)節(jié)的識別與解決是再制造企業(yè)流程優(yōu)化的關(guān)鍵，同時，再制造企業(yè)可以靈活選擇再制造組織模式，積極應(yīng)對市場需求變動；再制造生產(chǎn)決策模型涉及再制造質(zhì)量、提前期以及再制造數(shù)量決策等方面，針對不同再制造流程或再制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要選擇適宜的方法，提高決策效率。但現(xiàn)有再制造生產(chǎn)決策領(lǐng)域的研究還不能完全解決再制造實踐問題，需要進一步延伸與深化，更有效指導(dǎo)再制造實踐。

參考文獻：

1. Julie Ann Stuart， Jane C. Ammons， Laura J. Turbini. A Product and Process Selection Model with Multidisciplinary Environmental Considerations. Operations Research，1999，47（2）：221-234.

2. 周垂日，梁樑，茍清龍，許傳永，查勇.考慮產(chǎn)品可替換的再制造產(chǎn)品選擇決策.中國管理科學(xué)，2008，16（2）： 57-61.

3. Karl Inderfurth， Erwin van der Laan. Leadtime effects and policy improvement for stochastic inventory control with remanufacturing. International Journal of Production Economics，2001，71（1-3）：381-390.

4. Amit Kumar Maity， Kalipada Maity， Shyamal Kumar Mondal， Manoranjan Maiti. A production-recycling-inventory model with learning effect. Optimization and Engineering，2009，10（3）：427-438.

5. 趙曉敏，黃培清，駱建文.基于改進策略的混合型制造/再制造系統(tǒng)分析.中國管理科學(xué)，2007，15（4）：34- 41.

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（項目號：7097 2062）；上海市哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃課題（項目號：2011BGL0 11）；上海財經(jīng)大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金資助項目（項目號：CXJJ-2011-319）。

作者簡介：謝家平，管理學(xué)博士，上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，新疆財經(jīng)大學(xué)工商管理學(xué)院援教專家；遲琳娜，上海財經(jīng)大學(xué)國際工商管理學(xué)院博士生。

收稿日期：2012-04-27。