基于动力学的供应链物质代谢研究

经济·管理基于动力学的供应链物质代谢研究基于动力学的供应链物质代谢研究口肖伟赖明勇[内容摘要]以产品材料利用度作为循环经济的主要绩效指标,综合逆向物流和流通市场结构来考察他们对该绩效指标的影响。在构造微分方程的基础上,建立了流通市场与回收市场中产品流动的模型,并与无逆向物流情况下的流通市场模型进行对比,观察到市场结构和逆向物流冋样对产品的材料利用度有影响,逆向物流处理能力的增加能提高产品材料利用度。定义了表观因子和对应公式作为产品材料利用度的统计指标,以便政府与企业调研使用,为实施和评估循环经济模式提供参考。[关键词]动力学;供应链;物质代谢;循环经济。[作者简介]肖伟,湖南大学工商管理学院博士研究生,研究方向:供应链。赖明勇,湖南大学经济与贸易学院院长,博士研究生导师,主要从事供应链、国际贸易研究。引言型产品,间接为欧美国家承担了巨额碳排全球供应链( Global supply chain)一词放成本,这种贸易形式显然不利于京都议最早出现在1956年①。之后的学者们不断定书框架的后续发展。2008年2月1日,丰富,形成了完整的定义,认为全球供应链中国国家环保总局发布《2008中国可持续是实现一系列分散在全球各地的相互关联发展战略报告》。报告对世界59个主要国的商业活动,包括釆购原料和零件、处理并家资源绩效水平调查排序。中国资源绩效得到最终产品、产品增值、对零售商和消费居世界倒数第6位。2008年7月19日,者的配送、在各个商业主体之间交换信息,OECD发表《中国环境绩效评估报告》。报其主要目的是降低成本扩大收益。告认为,中国环境保护存在缺陷,“十五"计全球供应链有力促进了中国制造商的划中主要环境指标没有完成。有鉴于此,发展,也带来了诸多挑战。日本《呼声》月刊2008年3月5日温家宝总理在第十一届2007年11月号发表题为“是全世界在污全国人民代表大会第一次会议上发表《政染中国”的文章,日本京都造型艺术大学教府工作报告》,他明确提出,要加大节能减授竹村真一指出,不是中国在污染世界,而排和环境保护力度。是世界在污染中国。花旗银行首席经济学加大节能减排的力度从根本上而言,家唐雅玲接受媒体采访时也无不忧虑地指是中国煤化工要创新物质循出,中国出口大量能源密集型和资源密集环模CNMH口呼续发展道路。58社会科学论坛E0910下经济·管理中国有两头在外的供应链模式,要创新物中国国内再销售商的必要性。试为全球供质循环模式,首先要分析全球供应链的物应链的新型生产方式设计提供思路质代谢速度和代谢特点,为物质循环模式的设计和循环经济的技术开发提供理论依据。无逆向物流的经典市场假设生产企业按批次生产产品,产品学文獻综述有固定的使用寿命,在使用寿命未终结时,物质代谢指物质在产品、服务和废物产品还可在流通市场上使用和交易,当使的生成使用、处理处置和降解等所有环节用寿命终结后,产品原有功能消失并离开f中物理化学过程的集合。代谢理论流通市场。关系如下所示:( Metabolic Theory,MT)系统性提出。生命被认为是一种代谢现象,是能量、物质与环企业产品}流通市场}[废弃场换的过程2代谢理论也被引入社会学图1无逆向物流的经典流通市场结构分析;革命被认为是社会代谢和文化代谢则可以得到企业产品的离开流通市场的主要动力。代谢理论也被引人生态学分的速度与产品在市场中的份额的关系如析,直线型生产方式被认为必然导致生态下危机,只有生产方式的革命才能挽救人类dX==kX社会④。在此指导思想基础上,学者们反思了全球供应链的物质代谢形式,并提出了模型中表示产品完成使用寿命,系列新的物质代谢形式。有学者提出企并离开流通市场的速度,定义为产品消除业内部开展绿色供应链管理。有学者提出速度。k为产品消除速度的常数,负号表示企业之间实施逆向供应链管理。也有学者随着时间的不断增加,在市场上数量为X提出在企业和消费者之间实施闭环供应链的产品不断减少。公式(1)通过拉普拉斯变管理②。这些研究工作对改善全球供应链的换可求得市场上数量为X的产品的变化公物质代谢方式,探索循环经济理论实践提式如下:供了有力的支持。但需要指出的是,社会代X=X谢理论作为一类思潮,理论论述较多,计算其中X表示企业单次投放到流通市工具较少,实证研究多选取发达国家,是研场中的产品数量,公式(2)表明产品使用寿究中的缺憾。命遵从指数分布。假设市场对该产品单批本文以全球供应链为研究对象,讨论供应链物质代谢速度和代谢特点。区别于次容量为u,则有G,G为企业产品在以往以案例分析为主的研究方法,建立物流通市场中的存在率,该数值可通过市场质代谢流速微分方程组,比较4类多级供调研C为立的圭观因子,当产应链的物质代谢速度,并以系统动力学仿品数中国煤化工CNMH本观察得到真证明模型的有效性。仿真曲线说明培养C。则公式(2)可改与刀如下形式2009:10社会科学论坛59经济·管理(3)寿命后离开流通领域,并不会在回到市场将公式(3)两边取对数,有:中。由此有以下的结构图lg动(4)(仓业产品仁级市场仁三级市场废耷场力假设有lgC=Y,egCo=图2无逆向物流的两级流通市场结构的供应公式(4)变为如下形式假设X是企业投放到一级市场当中物Y=bt+a的产品,假设企业为谋求利润最大化,不会上述为一直线方程,直线斜率为b,截事先将产品投放到二级市场。则有F为谢研距为a其计算公式分别为:级市场的接受程度,X。为一级市场上产品的数量,k为产品从一级市场转移到二级∑lxr1(∑L)(∑市场上的速度常数,x为二级市场上产品(6)的数量,k为产品从二级市场上离开流通领域的速度常数。为此,我们有以下的公式:a=1(∑Yb∑4)dXa=-kX(8)通过以上参数公式,可在市场调查后计算出无逆向物流的单级流通市场中产品dX=kX kX的流动情况,假设此时材料利用度为λ=1,根据拉普拉斯变换,根据公式(2)与公以便于以下的讨论开展。式(8)可求得:X=FX、无逆向物流的两级市场根据公式(9)可求得:除少数物质产品和多数服务产品外,更多的物质产品都存在多级市场,以手机(11)汽车、房地产等为例,在完成其使用寿命之取w为二级市场的总容量,则可以得前,通常因为新产品面世等因素,使原有产到二级市场表观因子C2的公式如下品在没有完成使用寿命时就从一级流通市e场上退出,并转移到二级流通市场上去,在C云kdk转移过程中有时还会发生产品的功能修其中,C1为二级市场对企业产品的总容改产品结构的变动等,使产品发生使用寿量,对公式(12)的时间取微分则可以得到命上的变化。如计算机零部件被新部件替dc kiFC(13)换后依然可以使用,因此大量的计算机零假设在max时,整个流通领域中的产部件流入了二手配件市场,又如手机在经过收购和打磨后,又再次进入到旧货市场品中国煤化工=0,为此可对中进入二级市场后,产品将在完成其使用产YHE切Wx二级市场上的速度60社会科学论坛E20091下经济·管理常数和产品离开流通领域的速度常数进行流通市场中退出,产品从回收再处理后重参数估计,有:新投放到市场中。假设产品的转移过程都(14)服从一级速度过程,即产品的转移速度和产品在该市场中的数量为正比,则可以建对公式(14)两边取对数,可以得到:立如下的公式:的tmaxe(15)dxc=kzxrkxxxckxoxe通过以上参数公式,可在市场调查后(17)|物dX计算出无逆向物流的多级流通市场中产品P=kxxxcknxe的流动情况,根据前面假设,单级市场的材公式(17)中x为流通市场中产品的研料利用度为λ=1,则多级市场的材料利用数量Xp为回收产品的数量k1为企业从度为:流通市场中回收产品的一级速度常数,k曰为回收产品经过再处理后企业再次投放市场的一级速度常数kn为产品最终退出流CLLok-tat(16).通领域不再进入该市场的一级速度常数。公式(16证明并非所有存在旧货市场同时假设x为企业单次投放产品的总数的流通领城都能改善产品的材料利用度,量。“。为产品从流通市场转移出去的速对于产品而言,仅当k冰k条件下存在对产品的材料利用度改善。度,为产品进入企业回收渠道的速度。根据拉普拉斯变换,可以求出公式四有逆向物流的单级市场(17)的解,有:产品完成使用寿命后,企业通过逆向X=Xoa-kme-au, Xo(nBeB物流渠道将产品回收并进行再制造,假设制(18)造后仍为该类型产品,具有相同功能并再次knB e-B,knB投放到该市场当中,则有如下图所表述在公式(18)中,对于两个参数,用如下企业产品}{流通市场产品回收公式表示废弃场a=、bnt2+y(rttn)4林kn图3有逆向物流的单级市场(19)(kotka+h1)-v(ko+k2+,)2-4knod如有瑕疵产品召呵后经过修理并重新投放到市场中,也属于一类特殊的逆向物a,B之间存在关系如下:流,合并到该模型中进行讨论。从图中可以看出,在任何时刻产品的变化规律是,产品中国煤化工(21)从流通市场向产品回收转移,产品逐渐从CNMH可求得表观20011社会科学论坛61经济·管理因子为所有的产品经过一段时间使用后将转移到C=x0a-n)ea+knfB)e典(2)二级市场,并逐渐由二级市场向流通领域外退出,在退出的同时,部分产品经过回收表观因子即流通市场中产品数量,可后将实行拆卸,有效零部件将回到二级市学以用市场调研的方法得到。的场中。为此,有以下公式:供将公式(18)与公式(2)进行比较,假设dX链市场容量相同的情况下,表观因子之间的:kx比较得到材料利用度如下4c=x-(k+kn)x+h2x(24)4=1+(a-kn2e研e(h-B)t(23)究dxe-kuxckaxX无逆向物流的单级市场是有逆向物流的单级市场模型的一种特殊形式,当有其中,假设X0为企业投放到一级市场k12=k2=0时,则模型为无逆向物流的单级上的产品数量,F为产品在一级市场的接市场情况,有心>1。受程度,X。为一级市场上产品的数量,Xc为二级市场上产品的数量,X为产品在五、有逆向物流的多级市场回收物流渠道中的数量,k。为产品从大多数产品除本公司召回修理外,也级市场转移到二级市场的转移速度常数有第三方物流渠道进入维护修理环节,并k2为二级市场中产品转移到回收物流渠通过该环节产品获得使用寿命并在其他的道的转移速度常数,kx为回收物流渠道流通市场上销售和使用,典型的如80年代中产品向二级市场转移的转移速度常数,我国因外汇储备有限,通过进口国外二手ko为产品从二级市场转移到流通领域设备建立加工能力;如当前在工程机械市外,彻底退出整个流通领域的转移速度常场中常采用租赁设备的方式进行生产,在数。公式(23)通过拉普拉斯变换,可以得销售市场之外还存在租赁市场等情况,设到如下解:X=FXo(25)备年限到期后并不直接销毁而拆解为多个部件重新利用,部件将回到二级市场中流X Ne*a+Le-atMe-Br(26)通,并在最终完成使用寿命后离开二级市其中,有:场。如下图所表示N=k FXo(kx=ka2(27)(a-ka)(B-ka)[企业产厨级市场仁级品=}28)废弃场M=k..(kn-B)(a-B(29)图4有逆向物流的多级市场,B的表达式情况同公式(19),在此根据以上的产品流动过程,有企业产不中国煤化工量为Vc,则可品发布到一级市场上后有一个消费过程,以CNMHG为62社会科学论坛E009:10经济·管理c=n(Me+1-+Me)(3)图中1号曲线表示一级市场中的产品数量,2号曲线表示二级市场中的产品数从对二级市场的调研可得到该数值,并量,3号曲线表示逆向物流渠道中的产品可反推出二级市场对产品的利用情况如下:数量,4号曲线表示离开流通领域的产品力入=1+(Ne+Leka+Me4a)数量。曲线证明在产品从二级市场进入逆学有逆向物流的多级市场是所有以上模向物流渠道的速度和再次回到二级市场的供型的一般形式当有km=kn=h2=0时,则模速度同时增加的情况下,对产品的使用寿型为无逆向物流的单级市场情况,根据定命并未有任何明显改观,产品使用寿命依质性分析有>1对有逆向物流的多级市场然在100单位仿真时间中。所不同的是,产谢研模型做数值分析如下,以分析其曲线特性。品在不同的市场所达到峰值的时间和峰值兖的大小会有所不同。六、数值分析kl2=05l=01对有逆向物流的多级市场进行数值分6析,其他模型可看作该模型的特殊形式,假设X=1000,k=0,1,ko=01,比较和则有如,+…e下的曲线:k2=0.l1=0.5k12=05k2l=05图5ka=0.5,k2=0.1与k=0.1,k2=0.5的市场产品数量曲线比较图将参数修改为kn=0.5,k2=0.1与k2=Moot0.1,k2=0.5后进行比较分析,产品在二级"1" Cu市场与一级市场上的存在时间延长,k12=05,k下:一级市场中产品存在图5k12=k2=0.1与k1=k2=0.5的时间中国煤化工市场上产品市场产品数量曲线比较图CNMHG存在间,这表明20090杜会科学论坛|63经济·管理由于逆向物流在收集能力上的改善同时也度,延长了产品的使用寿命。这些结论为企增加了产品的使用寿命,但同时需要看到,业建设逆向物流系统和政府职能部门设计手|逆向物流吸收的大部分需再处理的产品形市场流通结构提供了参考价值m动成了长期的库存,这对企业将形成负担。(本文系国家社科基金重大项目“贯彻然k=01,kh-05情况下,一级市场与二级市落实科学发展观与完善开放型经济体系”场上的产品存在时间增加为400个单位时的阶段性研究成果。课題编号:07&ZD7)间,同时作为逆向物流中的库存峰值和平质|均值相对k1=05,h2=0.1情况下有大幅度注释:下降,证明调整逆向物流的处理能力对于Hishleifer J: "On the economics of transfer prici究」调整逆向物流的收集能力更为有效的增加 (The Joumal of93了材料的利用度,延长了产品的使用寿命。② Jacob Moleschott:" hysLologie der Nahrungsmittel,这将指导在逆向物流系统建设中,以渠道 ulch physiologic185915-18建设为主还是以基础设施建设为主的方案(eDward Aveling: "The students'Marx: an introductionto the study of Kad Marx Capita", London Swan Sonnen-选择问题提供了参考。schein Co1892. Pp221-229en:七、结论literary acts", USA Rowman Littlefield Publishers2000采用微分方程建立了无逆向物流的单pp103-115级市场和多级市场模型,并与有逆向物流 Dinghua Zhu.Joseph Sarki.ms.ome.km的单级市场与多级市场进行了比较,为方 ung lai:Fm- I correlat,可 emergent green supply便统计分析,提出了表观因子,并使用了数chain manage ment practices in the Chinese contextOmega》,2008(36)。值分析方法,得到产品数量曲线在时间上@Chun-Jen Chung, Hui-Ming Wee: "Green-component的分布为经典生命周期曲线,产品的市场4 e -cycle value on design and reverse manufacturing in结构和逆向物流同样对产品的材料利用度“ emi -closed supply chain, (International Joumal of有影响,因此如电子元件等产品的二手市Production Economics), 2008(113)场也可增加产品的材料利用度,同时,调整o Qinghua Zhu,Joseph Sarkis. Kee -hung Lai:"Greensupply chain management implications for closing the逆向物流的处理能力相对于调整逆向物流的收集能力更为有效的增加了材料的利用 Transportation Revie20y0hrtg: Logistics and中国煤化工CNMHG64社会科学论坛E009:10下方数据