0 引言

    隨著相關(guān)回收法律法規(guī)和扶持政策的出臺、消費(fèi)者環(huán)保意識的增強(qiáng)以及再制造行業(yè)所蘊(yùn)含商機(jī)的日益顯現(xiàn)，越來越多的制造企業(yè)涉足廢舊產(chǎn)品回收再制造。如上世紀(jì)90年代，柯達(dá)公司的一次性相機(jī)再利用項(xiàng)目，惠普公司的復(fù)印/打印機(jī)墨盒再利用計(jì)劃。目前，我國第一汽車集團(tuán)公司、上海大眾聯(lián)合發(fā)展有限公司也紛紛進(jìn)行再制造方面的實(shí)踐。

    制造企業(yè)再制造活動(dòng)和傳統(tǒng)前向制造活動(dòng)形成了閉環(huán)供應(yīng)鏈。在閉環(huán)供應(yīng)鏈運(yùn)作模式下，企業(yè)可以采用2種典型生產(chǎn)途徑來滿足市場消費(fèi)者需求。如圖1所示，一是利用原材料生產(chǎn)，二是利用回收廢舊產(chǎn)品再制造生產(chǎn)。另外，在再制造過程中，企業(yè)可以采用不同的再制造處理技術(shù)，生產(chǎn)出不同質(zhì)量等級的再制造產(chǎn)品。既可以采用較昂貴的技術(shù)，生產(chǎn)與新產(chǎn)品無差異的再制造產(chǎn)品，也可以采用較廉價(jià)的技術(shù)，生產(chǎn)低質(zhì)量的再制造產(chǎn)品。不同的制造/再制造處理技術(shù)往往伴隨著不同的生產(chǎn)輸入和生產(chǎn)輸出。不同的質(zhì)量等級的制造和再制造產(chǎn)品。在市場銷售環(huán)節(jié)，彼此競爭，異質(zhì)替代，共同分享消費(fèi)者需求。因此。企業(yè)再制造經(jīng)營活動(dòng)的核心之一是進(jìn)行有效的生產(chǎn)決策(生產(chǎn)技術(shù)選擇及其所處理產(chǎn)品的數(shù)量)。

圖1 企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)體統(tǒng)特征

    隨著各國政府碳減排政策的陸續(xù)出臺，我國企業(yè)面臨的碳減排外部壓力已經(jīng)顯現(xiàn)。碳排放限制既是經(jīng)濟(jì)問題，又是技術(shù)問題。企業(yè)的商業(yè)行為和生產(chǎn)運(yùn)作是產(chǎn)生碳排放的重要來源，對環(huán)境具有潛在的、巨大的影響。未來，碳排放政策將扮演日益重要的角色。成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的必要約束條件，越來越多的企業(yè)必須把碳排放納入經(jīng)營決策中，以低碳為目標(biāo)，尋求生產(chǎn)轉(zhuǎn)型和技術(shù)革新。

    企業(yè)的制造/再制造生產(chǎn)決策活動(dòng)，同樣受到外部碳排放政策的影響。在外部碳排放約束下，企業(yè)如何選擇生產(chǎn)處理技術(shù)，如何決策不同生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量組合，此種選擇行為與傳統(tǒng)利潤最大化的選擇行為有什么不同，碳排放約束對資源回收利用會(huì)有怎樣的影響，這些問題都將是碳排放約束下企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策面臨的實(shí)際問題。

    目前，許多研究者已在制造/再制造生產(chǎn)決策和生產(chǎn)計(jì)劃方面進(jìn)行了深入的探索。Richter and Weber考慮到制造/再制造混合系統(tǒng)和確定性需求的情形，構(gòu)建了制造/再制造生產(chǎn)決策模型，并給出了最優(yōu)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換點(diǎn)。Kiesmuller提出了隨機(jī)混合制造/再制造系統(tǒng)控制模型，將生產(chǎn)和再制造決策建立在生產(chǎn)成品和回收產(chǎn)品兩種不同的庫存基礎(chǔ)之上。Teunter.et a1.研究了供給和需求確定情況下的制造/再制造生產(chǎn)決策問題。Bayindira.et a1.研究了制造產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品面臨分割的市場，且產(chǎn)品在可替換情況下的生產(chǎn)決策問題。Kaya考慮到需求隨機(jī)性和制造/再制造產(chǎn)品的部分可替代性，比較分析了完全再制造、制造產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品同質(zhì)、制造產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品異質(zhì)3種情形下的最優(yōu)激勵(lì)、最優(yōu)生產(chǎn)量以及最優(yōu)定價(jià)策略。周垂日和梁樑基于優(yōu)化理論和方法，研究了產(chǎn)品異質(zhì)可替代條件下的最優(yōu)再處理技術(shù)及其產(chǎn)量。王能民和孫青林建立了生產(chǎn)能力約束條件下的異質(zhì)再制造產(chǎn)品的批量決策模型，并給出了啟發(fā)式遺傳算法。胡海菊和李勇建采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究方法，研究了產(chǎn)品同收再制造和需求可替代情況下的短生命周期產(chǎn)品動(dòng)態(tài)批量生產(chǎn)計(jì)劃問題。該研究將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法引入到再制造生產(chǎn)研究領(lǐng)域，很好地模擬分析了市場價(jià)格、回收比例、需求變動(dòng)等環(huán)境因素變動(dòng)對企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃和利潤的影響。值得注意的是，雖然研究者在再制造生產(chǎn)決策和生產(chǎn)計(jì)劃方面已經(jīng)取得了顯著的成果，但一般僅從成本角度出發(fā)，以企業(yè)利潤最大化或成本最小化為決策目標(biāo)，缺乏考慮低碳排放和資源利用率等社會(huì)環(huán)境日標(biāo)，也較少考慮到外部政策的影響作用。

    本文把碳排放問題引入到企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作管理中，模擬不同碳排放政策場景，采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，研究碳排放約束下企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策問題，對比分析碳排放政策對企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策的影響。

1 碳排放約束下企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策

    制造/再制造處理活動(dòng)與碳排放、資源利用率和企業(yè)成本之間的關(guān)系可以描述為圖2所示的矩陣。根據(jù)碳排放、成本和資源利用率的高低，將企業(yè)制造/再制造處理技術(shù)分為6種。技術(shù)不同，碳排放，資源利用率和成本也不同，其中最具典型的是LLL(Lose-Lose-Lose)型和WWW(Win-Win-Win)型。LLL型技術(shù)的特征是成本高、碳排放高且資源利用低，是需要盡量避免采用的一種制造/再制造處理技術(shù)。與之相反，WWW型技術(shù)的特征是成本低、碳排放低且資源利用高，是最理想的一種制造/再制造處理技術(shù)。

    一般來說，企業(yè)生產(chǎn)決策的目標(biāo)是收益最大化。但當(dāng)企業(yè)面臨外部碳排放政策約束時(shí)，制造/再制造生產(chǎn)決策就需要充分考慮外部約束政策，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行最優(yōu)生產(chǎn)決策。

圖2 制造/再制造生產(chǎn)體統(tǒng)特征矩陣

    如圖3所示，假定原始產(chǎn)品制造商可以采用兩種不同的生產(chǎn)技術(shù)，來加工產(chǎn)品滿足市場需求。一是利用原材料通過制造技術(shù)生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本和生產(chǎn)過程中的碳排放量分別為c₁和e₁；二是利用回收材料通過再制造生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本和生產(chǎn)過程中的碳排放量分別為c₂和e₂。兩種生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品同質(zhì)，在同一市場以價(jià)格p銷售，滿足市場需求Q。企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營過程中，受到相對穩(wěn)定的外部碳排放政策的限制和約束．企業(yè)滿足政策約束付出的成本為C_ω。企業(yè)需要綜合考慮市場需求、不同生產(chǎn)過程的成本、碳排放量，以及外部碳排放約束，決策不同生產(chǎn)處理技術(shù)所處理產(chǎn)品的數(shù)量組合q₁和q₂。

圖3 企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策

    碳排放約束下，企業(yè)基于利潤最大化的制造/再制造的最優(yōu)生產(chǎn)決策模型為：

    MaxII=p_Q-c₁q₁-c₂q₂-C_ω1

    S.t.q₁≥o，i＝1,2

    q₁＋q₂＝Q   （1）

    式(1)中，C_ω1隨外部碳排放政策的不同，具有不同的表達(dá)形式，將在后續(xù)示例分析中分4種情況細(xì)化討論�？梢钥闯�，碳排放約束下企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策受產(chǎn)品價(jià)格、生產(chǎn)技術(shù)成本、碳排放政策等因素影響，是由外部政策、市場需求和企業(yè)自身生產(chǎn)技術(shù)特征等諸多因素相互作用形成的。下面將結(jié)合示例，具體剖析碳排放政策對企業(yè)生產(chǎn)決策的影響。

2 建筑用鋼鐵再利用示例

    鋼鐵是世界上最常見的再生利用物資。美國、法國和英國的鋼鐵循環(huán)利用率為50％～70％。英國的建筑用鋼鐵循環(huán)利用率高達(dá)99％，其生產(chǎn)、使用、再利用過程如圖4所示。首先從鐵礦石等自然資源中加工處理得到原始鋼材；之后進(jìn)行產(chǎn)品制造，通過鉆孔、焊接等工藝將鋼材制造成需要的規(guī)格，為下一步使用作準(zhǔn)備；接著將產(chǎn)品安裝到建筑工程中，使之成為建筑的一部分，并隨建筑一起進(jìn)入15～100年的使用階段。當(dāng)建筑物生命終結(jié)時(shí)，其中的鋼鐵材料通過2種途徑再利用：一種通過拆分，經(jīng)適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品再造。重新利用其中的部件；另一種通過對回收鋼鐵進(jìn)行拆毀處理(破壞性處理)，經(jīng)過特殊的再生處理，重新利用再生鋼材制造產(chǎn)品。圖中每個(gè)處理活動(dòng)下方的數(shù)字為在該活動(dòng)中處理每噸鋼鐵的成本投入和能耗量。

圖4 英國建筑用鋼鐵生產(chǎn)及再利用流程

    由圖4可知，鋼鐵制造企業(yè)獲得安裝所需要的產(chǎn)品，可通過3種途徑獲得，分別為原材料制造、再生處理制造和產(chǎn)品再造。3種生產(chǎn)技術(shù)伴隨的成本和能耗見表1。表中碳排放根據(jù)能耗，按中國采用的煤當(dāng)量熱值29.3GJ/kg轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤，再按“kg標(biāo)準(zhǔn)煤排放2.493kgCO₂轉(zhuǎn)化為碳排放量。

表1 英國建筑用鋼材生產(chǎn)處理技術(shù)的成本和能耗

    由表1可知，產(chǎn)品再造生產(chǎn)技術(shù)具有顯著的成本優(yōu)勢和碳排放優(yōu)勢，是企業(yè)應(yīng)該優(yōu)先考慮的生產(chǎn)制造技術(shù)。原材料制造與再生處理制造相比，生產(chǎn)技術(shù)具有成本優(yōu)勢。但能耗較高。相反，再生處理制造技術(shù)成本較高，能耗較低。

    鋼鐵企業(yè)如何基于成本、碳排放和市場需求，決策原材料制造和再生處理制造生產(chǎn)技術(shù)所生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量組合？以A鋼鐵企業(yè)在某一生產(chǎn)周期內(nèi)市場需求為1000萬t鋼鐵為分析對象。模擬4種場景。具體分析企業(yè)生產(chǎn)決策。

    場景一：利潤最大場景。企業(yè)生產(chǎn)過程中，不存在外部碳排放約束。企業(yè)僅從自身利益出發(fā)，基于利潤最大化進(jìn)行生產(chǎn)決策。在此場景下，式(1)中的決策目標(biāo)為：

    MaxII=p_Q-c₁q₁-c₂q₂

    場景二：碳排放最少場景。企業(yè)生產(chǎn)過程中，不考慮成本，僅考慮碳排放，基于碳排放最少進(jìn)行生產(chǎn)決策。在此場景下，式(1)中的決策目標(biāo)為：

    2.1 碳排放政策的總體影響

    4種場景下，A鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)決策結(jié)果見表2。對于利潤最大化場景，企業(yè)全部采用成本較低利潤較高的原材料制造技術(shù)來滿足市場需求，不利于資源再利用；對于碳排放最少場景，企業(yè)全部采用低碳排放的再生處理制造技術(shù)來滿足市場需求，有利于資源再利用；對于碳稅約束場景，由于碳稅改變了企業(yè)生產(chǎn)成本，企業(yè)同樣采用低碳排放的再生處理制造技術(shù)來滿足市場需求。有利于資源再利用；對于碳限額約束場景，企業(yè)權(quán)衡利潤和碳排放，同時(shí)采用兩種生產(chǎn)技術(shù)制造產(chǎn)品來滿足市場需求，有利于資源再利用。

    企業(yè)面臨的外部約束場景不同，采用不同生產(chǎn)技術(shù)所處理的鋼鐵量不同。因此，外部碳排放約束政策顯著影響企業(yè)生產(chǎn)決策。

表2 不同約束場景下的企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策

    2.2 碳稅的影響

    從圖5可知，碳稅較低時(shí)，企業(yè)傾向使用成本低、碳排放高的原材料制造生產(chǎn)技術(shù)。隨著碳稅的不斷提高。企業(yè)改變生產(chǎn)處理技術(shù)。采用成本高、碳排放低的再生處理制造生產(chǎn)技術(shù)。這是因?yàn)�，�?dāng)碳稅較低時(shí)，原材料制造生產(chǎn)技術(shù)具有成本優(yōu)勢，能獲得較高利潤。但隨著碳稅的提高，原材料制造生產(chǎn)技術(shù)的高碳排放提高了碳排放成本，使得再生處理制造具備成本優(yōu)勢，企業(yè)能獲得較高利潤。

圖5 兩種生產(chǎn)途徑下碳稅對產(chǎn)量的影響

圖6 碳稅對企業(yè)利潤的影響

    這表明，在碳稅約束政策下，企業(yè)始終選擇利潤高的生產(chǎn)技術(shù)，并不真正關(guān)心碳排放。因此，碳稅的征收在很大程度上只是增加了企業(yè)成本。對于撼動(dòng)企業(yè)選擇低碳再制造技術(shù)的引導(dǎo)作用不明顯。碳稅在很大程度上只是影響企業(yè)利潤，如圖6所示，企業(yè)總利潤隨著碳稅的不斷提高而降低。

    2.3 碳排放限額的影響

    圖7顯示，當(dāng)給定的碳排放限額較低時(shí)，企業(yè)采用碳排放低、成本高的再生處理制造技術(shù)。隨著排放限額的增加，企業(yè)開始啟動(dòng)碳排放高、成本低的原材料制造技術(shù)，同時(shí)減少再生處理制造產(chǎn)品的產(chǎn)量。當(dāng)政府給予較寬松的碳排放限額時(shí)，企業(yè)單一地選擇碳排放高、成本低的原材料制造生產(chǎn)技術(shù)從事產(chǎn)品制造。圖8表明，隨著政府給予企業(yè)的碳排放限額的增加，企業(yè)可以更多地進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)和再制造活動(dòng)，相應(yīng)獲得更多的利潤。

圖7 碳排放限額對兩種生產(chǎn)途徑產(chǎn)量的影響

圖8 碳排放限額對企業(yè)利潤的影響

    研究表明，對于追逐利潤最大化的企業(yè)來說，當(dāng)碳排放限額較低時(shí)，企業(yè)會(huì)放棄利潤高的技術(shù)，優(yōu)先選擇低碳排放技術(shù)來滿足外部政策的要求，但企業(yè)的利潤受到顯著影響。隨著碳排放限額的增加，企業(yè)會(huì)選擇利潤商的生產(chǎn)技術(shù)來達(dá)到利潤最大化。當(dāng)碳排放限額足夠大時(shí)，對企業(yè)生產(chǎn)決策不具影響力。因此，碳限額政策可以較好地引導(dǎo)企業(yè)選擇低碳排放的制造/再制造技術(shù)，但需要設(shè)置合理的企業(yè)碳排放限額，在不顯著影響企業(yè)利潤的同時(shí)，引導(dǎo)企業(yè)選擇低碳排放生產(chǎn)技術(shù)。

3 結(jié)束語

    目前，在企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策中考慮碳排放問題的研究尚不多見，而在我國未來一段時(shí)間，碳排放政策將對企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響。本文研究了碳排放約束下的企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策問題。利用優(yōu)化決策方法，構(gòu)建定量決策模型，結(jié)合實(shí)例，詳細(xì)分析了4種不同場景下企業(yè)生產(chǎn)決策的異同，重點(diǎn)分析了碳稅、碳排放限額等碳排放約康政策對企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策的影響。本研究對企業(yè)低碳約束下的制造/再制造生產(chǎn)決策具有一定指導(dǎo)意義，對政府引導(dǎo)企業(yè)發(fā)展低碳導(dǎo)向的綠色制造/再制造生產(chǎn)決策具有一定參考意義。

    值得注意的是，在本文研究的場景下，外部碳排放約束促進(jìn)了資源回收再利用，而現(xiàn)實(shí)中，很多時(shí)候同收再制造既不具成本優(yōu)勢，又不具碳排放優(yōu)勢。這種情況下，碳排放約束可能不利于資源的回收再利用。但回收再制造又會(huì)面臨回收政策的約束。因此，在碳排放和回收約束下，企業(yè)又會(huì)作出怎樣的生產(chǎn)決策，值得深入研究。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：碳排放約束下企業(yè)制造/再制造生產(chǎn)決策研究

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401938102.html