基于物质流分析方法的闭环供应链生态效率研究

唐华炳

（北京交通大学 经济管理学院，北京 100044）

基于物质流分析方法的闭环供应链生态效率研究

唐华炳

（北京交通大学 经济管理学院，北京 100044）

提出了闭环供应链生态效率的概念，构建了闭环供应链生态效率的指标体系，给出了基于物质流分析方法的闭环供应链生态效率的计算方法，并通过对日本兵库生态县汽车闭环供应链的实证研究，论证了基于物质流分析方法的闭环供应链生态效率研究的可行性与有效性。

闭环供应链；生态效率；物质流分析

1 引言

随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，然而原材料和能源消耗剧增，自然资源日益紧张，环境问题也越来越严重。为了衡量日益严重的资源环境问题，生态效率的研究越来越受到国内外学者的重视。生态效率是用于衡量一个经济系统企业在创造一定的财务价值时所付出的资源环境成本。

尽管生态效率是研究循环经济的有效工具，但目前对生态效率的研究往往在国家层面或者局限于单一企业及由同类企业组成的单一行业。国家层面上的研究往往难于将研究结果用于对现实的指导；对单一企业或行业进行生态效率的研究又存在一个难以解决的问题：单一企业或行业只是产品生产或消费的一个环节，很难实现物质循环的全过程。Fleichmann,etal（2000）把产品生命周期与供应链的研究相结合，提出了产品回收操作已经把传统供应链变成一个闭环的系统，即环境友好型的闭环供应链。该系统实现了物质从生产者-消费者-生产者的循环过程，更有利于研究系统对资源的消耗和最终废弃物对环境的影响。同时，随着社会经济的发展，供应链逐渐成为主要的社会经济单位，而前向供应链和逆向物流的整合，则使得传统供应链向闭环供应链发展。正是基于以上原因，本文提出研究闭环供应链的生态效率便具有了重要的现实意义。

研究闭环供应链的生态效率需要对其进行计算，这里要解决两个重要问题：一是如何选取适当的闭环供应链生态效率的计算指标；二是如何正确得到计算生态效率的数据。针对以上问题，本文引入了物质流分析方法。物质流分析恰好是通过对物质的投入和产出进行量化分析，建立物质投入和产出的账户来对经济活动中物质流动进行分析。基于以上理论，本文通过对闭环供应链进行物质流分析，得出闭环供应链输入输出的物质类型及数量，为闭环供应链生态效率的计算提供指标参考及所需数据，提出了基于物质流分析方法的闭环供应链生态效率的计算步骤。本文还对日本兵库生态县汽车闭环供应链进行了实证分析，通过对汽车闭环供应链的物质分析，计算了闭环供应链的资源生态效率。

2 闭环供应链的生态效率与物质流分析

2.1 闭环供应链的生态效率

由于闭环供应链系统实现了物质从生产者-消费者-生产者的循环过程，相对于单一企业层面更有利于研究经济系统对资源的消耗和最终废弃物对环境的影响；而且供应链逐渐成为主要的社会经济单位，前向供应链及逆向物流的整合使得传统供应链向闭环供应链的转变成为未来发展的趋势，所以本文研究闭环供应链的生态效率。

2.1.1 闭环供应链及闭环供应链生态效率。Fleischmann（2001）从绩效考核的角度分析了闭环供应链是前向供应链和逆向物流整合的结果。本文将闭环供应链定义为：为了实现和发掘价值，对从生产点到消费点再到生产点的原材料、在制品、产成品、废弃物以及相关信息高效率、低成本地进行计划、实施和控制的过程。

WBCSD对生态效率的定义是在国家、区域或单一企业层面上。借鉴其表述，本文闭环供应链的生态效率定义如下：在为了实现产品和服务的价值并且发掘和利用缺陷品和废弃物的潜在价值，而对原材料、在制品、产成品、废弃物以及相关信息高效率、低成本地进行计划、实施和控制的过程中提供有价格竞争优势的、满足人类需求并保证生活质量的产品或服务，同时逐步降低对生态的影响和资源消耗强度，衡量上述闭环供应链各环节中企业在创造一定的财务价值时所付出的资源环境成本。

2.1.2 闭环供应链生态效率的指标体系。邱寿丰，诸大建（2007）借鉴德国环境经济账户中的生态效率指标，并根据我国的实际情况，构建了度量我国循环经济发展的生态效率指标；周国梅（2003）提出采用生态效率的概念来评价企业环境业绩，设计了五个企业环境业绩评价指标。以上研究成果也分别从国家、企业层面研究了生态效率的指标。本文借鉴其研究成果，总结出闭环供应链生态效率的指标（见表1）：流为基础的优化管理。物质流分析的基本原理是物质平衡理论，即：物质输入总量=物质输出总量+物质净蓄积量。物质流分析主要衡量的是经济社会活动的物质投入、产出和物质利用效率。

2.2.2 闭环供应链中输入输出物质类型分析。彭建（2006）指出目前对物质流的分析多侧重国家尺度，少区域物质流分析，对产业部门物质流分析相对更少，而后者将是下一步研究的重点。本文将物质流分析方法引入闭环供应链中，闭环供应链物质流分析的核心是对具体的整条供应链中物质流动进行定量分析，了解和掌握整条供应链流动的物质的种类及其流向、流量。为了达到这一目标，需要对供应链中输入和输出物质有个明显的界定（见表2）。

2.2 闭环供应链的物质流分析

2.2.1 物质流分析方法的基本原理。物质流分析指的是对经济活动中物质流动的分析，它的基础是对物质的投入和产出进行量化分析，建立物质投入和产出的账户，以便进行以物质

3 基于物质流分析方法的闭环供应链生态效率的计算

3.1 物质流分析方法与闭环供应链生态效率研究的结合

尽管物质流分析方法越来越多的被用于可持续发展的研究中，然而当前的研究都相对独立、单一的使用物质流分析方法来分析系统的物质输入和输出。本文研究发现物质流分析方法非常适合用于对闭环供应链生态效率的研究，可以解决闭环供应链生态效率研究中的两大难题。

3.1.1 闭环供应链生态效率的指标选择。物质流分析可以得到闭环供应链主要物质的流向。研究表明，物质流分析的方法与生态效率的研究有相通之处，物质流分析中的输入与输出指标与闭环供应链生态效率的计算指标可以相互支持：闭环供应链物质流分析的输入端对应于闭环供应链生态效率的资源和能源的消耗；闭环供应链物质流分析的输出端对应于闭环供应链生态效率的污染物排放。

3.1.2 闭环供应链生态效率计算的数据。物质流分析可以得到闭环供应链主要物质的流量。这些流量数据正是计算闭环供应链生态效率所需要的，如图1所示。

3.2 基于物质流分析的闭环供应链生态效率的计算公式

联合国国际会计和报告标准政府专家工作组（ISAR）定义生态效率计算公式为：

生态效率=财务业绩指标/环境业绩指标

资源生态效率R=产值增长倍数/资源消耗量增长倍数

环境生态效率P=产值增长倍数/环境污染排放量增长倍数

根据以上理论研究结果，结合闭环供应链实际，得出闭环供应链资源消耗方面的生态效率计算公式如下：

闭环供应链资源生态效率=（闭环供应链中产品和服务的总价值+闭环供应链产品回收利用过程避免的成本）/（闭环供应链资源投入-闭环供应链产品及副产品的产出）

闭环供应链废弃物排放和处理方面的生态效率计算公式如下：

闭环供应链环境生态效率=（闭环供应链中产品和服务的总价值+闭环供应链产品回收利用过程避免的成本）/供应链的环境负担

3.3 基于物质流分析的闭环供应链生态效率的计算步骤

闭环供应链生态效率的计算步骤见表3。

4 对日本兵库生态县汽车闭环供应链的实证研究

4.1 实证研究背景及案例介绍

兵库县是日本20多个生态城镇之一，拥有人口约560万，地区面积8 400km2。兵库县拥有各种工业设施，包括钢铁、化学和能源等。在兵库县，汽车和家用电器是最主要的工业产品。汽车产业所需要的部分钢材的生产以及废旧汽车钢铁及塑料的回收已经形成了一条闭环供应链。在这条闭环供应链中综合了钢铁工厂、煤气厂、水泥工厂与燃料生产部门，汽车厂以及鼓风炉工厂与混合塑料收集部门。

在日本兵库县汽车闭环供应链中，回收方法的选用是最重要最核心的环节，在兵库县现在有两种回收方式可供选择：①碎片熔解回收法，②综合回收法。

碎片熔解回收方式中的碎片熔解工序是钢铁公司回收铁屑的关键技术。它用碎片熔解工序操作的转炉制造热金属，替代了传统的鼓风炉。在这个方法中，也构成了一个闭环系统，废轮胎被用作煤的替代品。但是这一工艺必须加入生铁稀释铁屑的杂质元素，因为仅使用含有很多杂质的铁屑，会对设备产生很大的损害。这样，它必须提供更多的物料。综合回收法实际上就是把碎屑熔解过程与废轮胎的气化回收和废弃车的高级拆解过程结合起来，将这几个过程结合起来可以提高资源的利用效率。在这个回收系统中，大部分的废旧轮胎回收用来作为结合剂及锅炉制造业中的能源资源。其中的化学成分没有有效的被利用。

实证分析的内容就是：

（1）对这两种回收方式的闭环供应链进行物质流分析，厘清系统的输入输出物质的种类及数量。

（2）根据物质流分析的结果，选择适当的生态效率指标，并计算生态效率。

（3）根据生态效率计算的结果，选择最具有经济环境效益的闭环供应链回收方式。

4.2 兵库县汽车闭环供应链中两种废弃物回收方法的物质流分析及生态效率的计算与评价

在兵库县汽车闭环供应链中主要采用碎片熔解回收法和综合回收法进行废旧汽车的回收。经过分析与计算，得出以下数据（总市场价值即为闭环供应链输出产品价值与回收中副产品的价值总和，该数值直接由兵库县相关统计资料提供，方法①汽车闭环供应链每年总市场价值为1 003.4亿日元，方法②汽车闭环供应链每年总市场价值为1 043.3亿日元），资源消耗量通过物质流分析可以得到（计算过程中所需具体数据由兵库县2008年统计年鉴提供）。

方法①中汽车闭环供应链资源消耗=闭环供应链资源及能源的输入-闭环供应链产品及有用副产品的输出=生铁量+粉煤量+铁屑量+废轮胎量-钢板产品量-锌产量= 318 000（吨/年）

方法②中汽车闭环供应链资源消耗=生铁量+粉煤量+铁屑量+废轮胎量+废汽车量-钢板产品量-锌矿物量-重油量-碎铝屑量-金属混合物量=235 000（吨/年）

由此，可得数据见表4：

数据来源：Tohru Morioka《Eco-efficiency of Advanced Loop-closing Systems for Vehicles and Household Appliances in HyogoEco-town》

计算的目的在于对比两种回收方法下汽车闭环供应链的生态效率（见表5），为了便于比较，文章以方法①的数据为基准（即设方法①的闭环供应链生态效率为1）计算两种回收方法下的相对资源生态效率。

公式：闭环供应链资源生态效率=闭环供应链总市场价值/闭环供应链资源消耗

表5 两种回收方法下闭环供应链资源生态效率

两种回收方法下闭环供应链产生的经济效益差别不大，但方法②减少了大量生铁的消耗，因为高级的低碳钢丝及铁片被回收，并且废轮胎及ASR可以用作煤的替代品，结果，方案②比方案①资源消耗减少了26%，资源生态效率提高了41%。

明显地，就资源的消耗而言，方法②是更环境友好型的闭环供应链回收方案。

5 结论

本文分析说明了闭环供应链层面上生态效率研究的现实意义，并提出了闭环供应链生态效率的指标体系和计算方法，还对日本兵库县的汽车闭环供应链进行了实证分析。然而可持续发展研究是一个科学的、长远的课题，因此关于闭环供应链生态效率方面的研究，还需要大量的后续研究来不断完善研究结果。

[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]刘敬智，王青，顾晓薇.中国经济的直接物质投入与物质减量化分析[J].资源科学，2005，27（1）：46-51.

[4]邱寿丰，诸大建.我国生态效率指标设计及其应用[J].科学管理研究，2007,25（1）:23-27.

[5]周国梅，彭昊，曹凤中.循环经济和工业生态效率指标体系[J].城市环境与城市生态，2003,16（6）:42-46.

[6]彭建，王仰麟，吴健生.区域可持续发展生态评估的物质流分析研究进展与展望[J].资源科学，2006,28（6）:29-34.

[7]日本（神户市兵库县）2008年统计年鉴[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

唐华炳（1985-），男，重庆人，北京交通大学经济管理学院学生，研究方向：物流管理。