制造业供应链多阶碳足迹的构成研究——基于珠三角经济区31家制造企业

付秋芳 忻莉燕 马健英

一、引言

“低碳经济”最早见诸于政府文件是在2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》。今天，发展低碳经济是世界各国政府极为重视的问题之一[1-3]。目前，中国已经确立了发展“低碳经济”的道路。中国政府在哥本哈根会议上作出了到2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放同比2005年下降40%至45%的承诺，中国政府的这一表态必将影响中国经济的方方面面[4]。自哥本哈根气候大会以来，“低碳”成为全民响应的热词。而“碳关税、碳标签、低碳经济”等口号和政令则成为中国制造企业脖子上的锁，今后能吃下多大的订单要由这些标准来决定[5]。很多世界一流企业，正在将气候变化当作一个机会，他们开始发现，可以在供应链中有效降低成本和减少碳排放。他们自发性地投入供应链碳足迹控制行动，担负起供应链管理在量化产品碳足迹上的责任。如惠普、戴尔、宝洁、百事可乐、特易购、沃尔玛、宜家等国际大厂联合组成“供应链领导联盟”，向旗下供应商施压，要求供应商公布碳排放的资料，提供其“碳足迹”验证[6]。这意味着，碳含量高的产品将很难进入这些跨国公司的供应链。由此可见，控制碳排放和测量供应链碳足迹已经成为企业的一大挑战。

珠三角经济区是中国乃至全球制造业的根据地，企业减排空间巨大。当前，珠三角制造业以“高投入、高消耗、高污染、低质量、低效益、低产出”为特征的经济增长模式，给其带来了严重的问题：环境污染、资源匮乏和绿色贸易壁垒等，严重制约了其经济的持续高速发展。国家“十二五”规划提出了到2015年单位国内生产总值能源消耗要降低16%的发展目标。同时，《珠江三角洲地区改革发展规划纲要》也提出了要加强资源节约和环境保护的发展方向。由此可见，珠三角制造企业的低碳转型势在必行。在最近几年，低碳的研究倍受人们的关注而兴起，尤其是在国外，国外许多学者从不同的角度来研究这一问题，如Braithwaite和Daniel（2009）[7]研究了供应链碳足迹的评价方法，Lam等（2010）[8]研究了给定区域内生物能源供应链最小碳足迹的优化方法，Sundarakani等（2010）[9]分别从静态供应链和动态供应链方面应用拉格朗日和排队论建立了一个碳排放衡量模型, Benjaafar等（2010）[10]研究了供应链运营决策与供应链碳足迹之间的关系。但是，国内对供应链多阶碳足迹的专题研究尚没有发现。

本文以珠三角经济区的制造企业为研究对象，选择涉及食品、饮料、纺织、家具、皮革、橡胶、塑料、电气机械、办公用机械制造九个典型行业中的31家制造企业，研究其产品形成全过程中多阶碳足迹的变化特征，分别从原材料生产、半成品加工制造、成品包装，到物流配送、批发零售，再到消费者使用及回收处理等不同阶段，研究在供应链多阶碳足迹形成中的比重，以及基于供应链的多阶碳足迹管理的主体和受体。

二、供应链多阶碳足迹的定义及其测算模型

（一）供应链多阶碳足迹及子碳足迹的定义

维基百科认为，“碳足迹”指某一产品或服务在一个特定的时刻或时间界限内排放二氧化碳和其他温室气体的总量，它是以等量的二氧化碳吨位来衡量。碳足迹越多说明温室气体产生量越多，对气候的影响自然越大。

本文认为，供应链多阶碳足迹指供应链在整个运作过程中，供应商、制造商、销售商相互关联的不同阶段所直接或间接产生的碳排放量的总和。为便于研究，又不失一般性，这里选取三阶供应链作为研究对象，并将其定义为包含供应商、制造商和销售商，能够完成原材料或零部件的供应、产成品的加工装配到将产成品销售给最终用户这一系列活动的供应链。

图1 三阶供应链结构

于是,第一阶碳足迹包括上游供应商的原料存储和转化、成品的存储和运输活动释放的二氧化碳量；第二阶碳足迹包括核心制造企业原材料存储和转化、成品的存储和运输活动释放的二氧化碳量；第三阶段碳足迹包括下游销售企业产品存储和运输活动中释放的二氧化碳量。其具体构成如图2所示。

图2 供应链三阶碳足迹构成模型

很显然，对一个供应链系统而言，其多阶碳足迹是指从供应商为满足核心制造商需求而购进的原材料入库开始直至核心制造商的下游销售商将产品/服务交付给最终顾客的全过程中所有阶段所累积的二氧化碳之和。很显然，供应链多阶碳足迹是产品或服务通过供应链全过程、全系统的累积效应，而非由单个环节或单个系统决定的。

供应链每个节点碳足迹由存储、转化和运输三项基本活动释放的直接和间接二氧化碳量构成。其中转化属于生产作业，存储和运输活动属于物流作业，两者消耗的物质种类不同（如各种原材料、包装材料、标签、托盘等），难以对其进行统一核算，故本文测算的供应链节点企业子碳足迹中转化、存储和运输活动释放的二氧化碳量是依据各企业三项基本活动中实际消耗的能源折算而成。其中转化活动的二氧化碳排放量主要是依据转化作业活动中实际消耗的电能折算而成；存储和运输活动中的二氧化碳排放量主要是依据各物流作业活动中实际消耗的石油燃料和电能折算而成。因此，供应链多阶碳足迹的测量模型可以描述如下：

式中，CCFi为第i阶碳足迹，其计算公式为

式中，CCEit为转化活动释放的二氧化碳量，CCEis为存储活动释放的二氧化碳量，CCEip为运输活动释放的二氧化碳量。根据文献[11]，它们的计算公式分别见式（3）、式（4）和式（5）：

其中，不同能源的二氧化碳排放系数，见表1所示。

从式（1）可以看出，供应链三阶碳足迹是各节点企业碳足迹的累积量，其大小由第一阶碳足迹、第二阶碳足迹、第三阶碳足迹的大小共同决定。只有各节点企业碳足迹都很小，或者通过协作，节点企业减少的碳足迹大于其他节点企业增加的碳足迹时，供应链碳足迹才相对较小。因此，有必要从供应链的角度对供应链多阶碳足迹的分布情况进行了解，即对供应链上各节点企业的子碳足迹进行分析。

三、供应链多阶碳足迹的现实情况分析

（一）调研对象

从2011年3月15日至2012年3月15日 ,课题组调研了31家制造企业，其所在的各个行业碳排放占中国工业行业碳排放比例在0.08%-0.86%左右，涉及食品、饮料、纺织、家具、皮革、橡胶、塑料、电气机械、办公用机械制造9个行业。运用划类选典的调查方式确定调研塑料制品企业6家、电气机械及器材制造企业6家、食品制造企业5家、橡胶制品企业5家、饮料制造企业4家、纺织服装制造企业2家、皮革制造企业1家、办公用机械制造企业1家、家具制造企业1家。为方便考虑，这里隐去了调研企业的真实名称，分别代以企业 Ai、Bi、Ci、Di、Ei、Fi、Gi、Hi。这31家制造企业分别在不同的供应链上，因此，在重点调研这31家企业的同时，对与它们相关的上、下游企业也进行了调研，收集到大量的定量与定性数据，对于研究减少供应链多阶碳足迹提供了有力的依据。

（二）数据分析

对31家企业调研得到的数据分析处理后，得到的供应链三阶碳足迹构成情况，如表2所示。由表2可以看出，供应链多阶碳足迹的主要贡献来自于第一阶（供应商）和第二阶（制造商）的转化活动，两者碳排放量占供应链多阶碳足迹的比例95%的置信区间分别为（29%, 44.54%）和（44.83%， 58.93%）。存储和运输对供应链多阶碳足迹的贡献较小，若排除第一阶（供应商）和第二阶（制造商）转化，则供应商和供应商的运输活动中造成的碳排放较为显著。供应商运输活动释放的二氧化碳占供应链多阶碳足迹比例95%的置信区间为（1.66%， 2.63%），制造商运输活动释放的二氧化碳占供应链多阶碳足迹比例95%的置信区间为（2.61%， 5.43%），对供应链多阶碳足迹的贡献后者比前者更显著。

表2 供应链三阶碳足迹构成明细表（单位：%）

备注：存储0表示原材料或产品经检验合格入库后的存储过程中释放的二氧化碳量；存储1表示原材料或产品经转化后进入成品仓库后存储过程中的二氧化碳排放量

由表2可见，供应链多阶碳足迹在第一阶（供应商）、第二阶（制造商）、第三阶（销售商）处的排放比例95%的置信区间分别为（32.31，48.13）、（50.27， 65.83）、（1.14， 2.32）。可见，供应链多阶碳足迹绝大多数来自于供应商和制造商节点企业的碳排放量的累积，而销售商排放的二氧化碳仅占供应链多阶碳足迹的极小一部分。表明在供应商和制造商的生产运营中，存在着较大减少二氧化碳排放量的潜力。相对的，制造商的减排潜力比供应商更大一些，预示着更有管理潜力。

而在对不同制造行业的供应链多阶碳足迹进行比较时容易发现，虽然在不同制造行业的供应链多阶碳足迹中占主要部分的仍然是第一阶（供应商）碳足迹和第二阶（制造商）碳足迹，但不同制造行业碳足迹分布存在较大不同，如图3所示。特别是在有些行业中，第一阶碳足迹对供应链多阶碳足迹的贡献比第二阶碳足迹更显著。例如在塑料、橡胶和皮具制品业，由于原材料的生产加工需要消耗大量能源导致供应商这一节点的碳足迹比制造商更高，三个行业中第一阶（供应商）和第二阶（制造商）碳足迹之比分别是1.79:1、 1.31:1和6.24: 1 。其他制造行业的第二阶（制造商）碳足迹更高一些，其中家具制造业非常明显，第二阶（制造商）碳足迹是第一阶（供应商）碳足迹的109.67倍。主要源于木材供应商除了砍伐木材的过程中存在一定量的碳排和存储、运输过程中存在部分碳排外，几乎不存在其他产生碳排放的活动；而对木材加工和家具制造活动主要集中在下游制造企业。在一些行业中，供应商和制造商对供应链多阶碳足迹的影响力相当，例如纺织服装制造业,第一阶（供应商）和第二阶（制造商）碳足迹之比为0.96: 1。

图3 九大制造行业供应链多阶碳足迹分布图（单位：%）

因此，虽然从制造行业总体上来看，在挖掘供应链多阶碳足迹减少潜力较大的节点企业时，供应商和制造商是主要待发掘对象，且后者具有更大的潜力。但在实践中，应当细分行业，根据行业碳足迹排放特点寻找减排的最佳途径，因为在不同的行业中，供应商和制造商对供应链多阶碳足迹的影响存在差异。

此外，制造行业供应链多阶碳足迹中仓储、运输和转化活动的比例95%的置信区间分别为（3.31， 5.30）、（5.60， 8.49）、(86.36，90.95)。从图4中可以看出，不同制造行业的供应链多阶碳足迹累积量均在转化环节出现大幅度的增长。表明通过对转化活动进行优化管理进而达到减少二氧化碳排放量的潜力最大，说明生产加工环节仍然存在改良的空间，包括生产加工工艺、生产设备选择、生产流程合理化、提高能源利用率等等。仓储和运输两者相比，运输活动造成的供应链碳排放更显著一些。若将仓储和运输统一视为造成二氧化碳排放的物流活动，则物流活动占供应链碳足迹比95%的置信区间为（9.05，13.64），所占的比重大小说明物流活动造成的二氧化碳释放量对供应链多阶碳足迹的影响不容忽视。

图4 九大制造行业供应链累积碳足迹图（单位：%）

同时发现，不同制造行业内物流活动对供应链多阶碳足迹的影响力是不同的，如图5所示。物流活动在供应链多阶碳足迹的比例在不同行业最大为20.65%，最小为2.03%，两者比例高达10.20，说明即使同属轻工制造行业，但不同的制造行业内，物流活动的减排潜力是不同的，对物流活动进行优化管理的迫切程度也不同。例如，依据调研结果，电气机械及器材制造业在其整个供应链上物流活动减排的潜力和迫切程度均高于纺织服装制造业。

图5 九大制造行业供应链物流活动和转化活动碳排放分布图（单位：%）

对不同制造行业供应链碳足迹中仓储和运输进行分析时，容易发现，总体而言，供应链运输活动产生的碳排放量均比仓储活动产生的碳排放量大，前者是后者的1.65倍。说明在对供应链物流活动进行优化管理以达到减少供应链多阶碳足迹时，在资源有限、仅能对某一方面进行集中优化的时候，选择对与运输相关的计划、组织、控制和协调工作进行优化管理，减排的效果更好。当然，在实际工作中，运输和存储活动联系紧密，将两者统一起来进行管理，减排效果可能更好。

因此，在对轻工制造行业供应链多阶碳足迹进行优化管理的过程中不能忽视优化物流活动的重要性，它是除了生产加工之外，另一个管理重点。同时，在实际管理活动中，应当注意区分在不同制造行业内，物流活动对供应链多阶碳足迹构成的重要程度，有针对性的对物流活动，特别是与运输相关的活动进行优化管理。

（三）供应链多阶碳足迹管理的主体和受体特征

根据上文，可以得出在供应链管理环境下主体和受体的特征，如图6所示：

图6 供应链管理环境下主体和受体的特征

从图6可以看出，不同的企业有不同的主体，这是由于企业性质的不同，各个环节的承担者负责的分量不一样，那么这就必然导致了特征的不同。针对调研数据分析，这些制造企业供应链管理的主体是原材料生产商，其主体特征中最大的特点就是原材料种类数量会导致碳足迹排放量的大小，因为原材料的种类多，便会影响整个过程的运输，而主体为制造商的企业相对而言，一件商品的制造工序会比较复杂，在其主体特征中最大的特点是制造工序数量极大影响碳足迹排放量的大小，如能耗，运输等方面。因此，应该针对企业主体的主要特征进行合理安排，便可以有效地达到降低供应链多阶碳足迹的目的。从而也会改善环境，由主体改善受体，实现可持续发展。

四、减少供应链多阶碳足迹的措施和建议

从本次调研的总体上看，在轻工制造行业供应链多阶碳足迹中，第一阶（供应商）和第二阶（制造商）产生的碳排放量占总的供应链碳足迹的绝大部分，而这两个阶段中的碳足迹主要的贡献者均是原材料的转化活动，说明从企业内部产品转化环节寻求碳足迹的减排具有很大的挖掘潜力。此外，将上下游企业连接在一起的运输和存储活动也占到了10%左右的比例，表明上下游企业通过合作，共同减少供应链碳足迹的可能性和必要性。所以，要想缩小整个供应链碳足迹，必须在关注企业自身减排的同时，关注供应链其他节点企业的供应链活动，通过合作管理，共同达到减少供应链碳足迹的目标。具体建议从以下几方面入手：

（一）产品设计特点和生产加工工艺

研究表明：第一阶（供应商）和第二阶（制造商）的转化活动构成了制造企业供应链多阶碳足迹的主体部分，其中第一阶段转化活动的碳排放量占供应链多阶碳足迹的比例95%的置信区间为（29%，44.54%），第二阶段转化活动的碳排放量则为（44.83%，58.93%）。而新产品开发的产品特性与质量要求、零部件的结构与功能、工艺流程的要求等都会影响第一阶（供应商）和第二阶（制造商）的原材料转化过程，其中生产加工工艺和设施设备分别是产品生产加工的软件和硬件。因此新产品的设计特点和产品工艺、设施设备的选择是否合理将会间接或直接影响到转化过程的低碳化问题，应当在减少供应链多阶碳足迹这一管理目标的约束下进行产品设计、工艺流程设计等活动，如原材料的选择、产品的可循环性、产品功能与产品能耗之间的关系测定、低碳生产技术与原生产技术之间的替代活动等。

（二）供应商评价选择

供应商的评价选择是供应链合作关系运行的基础。供应商的业绩对制造企业的影响越来越大，在交货、产品质量、提前期、库存水平、产品设计，甚至是产品碳足迹方面都影响着制造商的成功与否。研究表明，制造企业供应链多阶碳足迹绝大多数来自于供应商和制造商节点企业的碳排放量的累积。同时，在部分行业，如塑料、橡胶和皮具制品三个行业中第一阶（供应商）和第二阶（制造商）碳足迹之比分别是1.79: 1、 1.31:1和6.24:1，第一阶（供应商）碳足迹对供应链多阶碳足迹的贡献比第二阶（制造商）碳足迹更显著。因此，在供应商评价选择指标体系中应当适当增加企业环境评价的比重，特别是对碳足迹大小的考评，在上游企业业绩、生产能力、质量系统方面相差不大的情况下，重点考虑对环境影响较小、碳足迹较小的供应商。

（三）运输和库存管理策略

研究发现，物流活动（运输和仓储活动）占制造企业供应链多阶碳足迹比95%的置信区间为（9.05， 13.64），对供应链多阶碳足迹的影响不容忽视，其中运输活动的影响更大。对于大多数企业来讲，运输通常代表物流成本中最大的单项成本，运输活动中释放的碳排放量减小往往意味着运输成本的同时减少，但也意味着存在库存活动中释放碳排放量增加、库存成本增加、客户服务水平下降的可能，因此，企业需要整体考虑这些因素，最终对运输方式、运输路线、运输服务、仓库选址、库容类型选择、库存持有水平、订货批量、渠道中库存量等做出合理选择或制定。此外，部分研究也已指出在进行供应链多阶碳足迹管理的过程中，应当考虑减慢整个供应链的流通速度，通过运输策略和库存管理策略的合理选择，平衡运输、库存、碳排放成本和服务水平[12]。

（四）碳排放交易制度

Abdallah等（2010）在对碳敏感型供应链网络设计问题进行研究时发现，随着碳交易价格的增加，供应链多阶碳足迹会逐渐减少。而总成本最初会随碳交易价格的增加而增加，当二氧化碳减排成本与交易价格相当时，总成本达到最高值，此后总成本会随着二氧化碳交易价格的增长逐渐降低，因为此时的供应链已经达到二氧化碳高效率，企业从碳排放权的买方转换为卖方[13]。因此，供应链各节点企业，特别是核心企业，应当充分利用碳排放交易制度提供的大环境，鼓励各成员企业积极减排，以期在获得供应链最大收益的同时，实现供应链二氧化碳高效率运营。

（五）供应链合作伙伴关系及利益分享机制

伙伴合作关系是指供应链上的企业之间为了满足最终用户的需求这个共同的目标（即增强市场竞争力）达成的一定时期（短期或长期）相互合作的协议，它规定相互之间在一定时期内彼此利益分享和责任共担的关系，包括信息共享、风险和报酬共担等。在进行供应链低碳化的过程中，合作伙伴关系将使供应链上不同节点企业的运营责任发生很大改变。例如，持有库存的责任从存储碳低效的企业向碳高效的企业转移，这意味着供应链上某些节点企业的运营成本和碳排放量都会有所增加，但此时，供应链成本和供应链多阶碳足迹却是降低的。伴随着供应链各节点企业责任的改变，其利益分享模式应该做出怎样的调整，也是供应链上各企业需要共同协商和决策的重要问题。因此，建立碳排放权交易制度下的合理有效的供应链收益分享机制，不仅有利于激励供应链成员企业积极响应减排号召、参与减排合作，而且有利于通过供应链各节点企业的良好协作、优势互补，实现整个系统效益最大化的同时实现各节点企业利益的最优化。

五、结语

研究表明，供应链多阶碳足迹的构成除了制造企业自身运营的范围之外，还涵盖了包括上游和下游排放的整个供应链，即主要是从原材料的生产、采购，到产品的加工制造与包装，以及最后进入市场销售的配送、包装整个供应链各环节的二氧化碳的排放。供应链是一个复杂的系统，减少供应链多阶碳足迹绝不是其中的一个企业或从其中的一个作业环节上节能减排就能实现的。因此，珠三角乃至全国制造型企业要想成功地完成产业从粗放型加工到精细化制造转型，再向制造业供应链和价值链的高端延伸的升级，实现可持续发展、实施低碳供应链管理是必然选择。实施低碳供应链管理，需要从公司内部员工到客户消费终端，从技术研发到产品生产，从原材料采购到供应商管理等各个环节都贯彻低碳这一主题。

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