譚 勇，吳 丹，黃 焜

(1.武漢工業(yè)學院經濟與管理學院，湖北武漢 430023;2.長江證券股份有限公司，湖北武漢 430015)

JIT(Just-in-Time)作為一種先進的生產和庫存管理思想，在世界范圍內被各國裝配制造企業(yè)紛紛學習和效仿。JIT生產是以客戶訂單為驅動的拉動式生產，杜絕浪費，也稱作“精益生產”，它提高了生產效率和客戶服務水平，并且降低了生產各環(huán)節(jié)的庫存。然而，隨著生產水平的發(fā)展，人類生存的環(huán)境變得越來越不堪重負。在各種外部壓力和動力的作用下，企業(yè)在進行各種決策的過程中已經不能只著眼于生產效率和經濟效益，還必須將生產活動對環(huán)境的影響也納入決策考慮的范圍［1－2］。在這樣的趨勢下，學術界也逐漸關注到如何平衡供應鏈運作效率和生產活動對環(huán)境影響的問題。因為JIT管理思想改變了企業(yè)傳統(tǒng)的運作模式，越來越多的學者開始思考:JIT管理思想給企業(yè)帶來更大的經濟效益，創(chuàng)造了更大的客戶價值的同時，對環(huán)境的影響又是如何?

King，et al.(2001)利用美國環(huán)境保護署TRI(Toxic Release Inventory)數據庫，采用實證分析的方法，研究了精益生產對環(huán)境的影響［3］。他們將企業(yè)是否獲得ISO9001認證作為精益生產的標準，將ISO14001認證，生產活動產生的污染物總量、污染物就地處理水平、以及有毒物質排放作為環(huán)境影響的評價因素。King et al.(2001)的研究結果顯示，精益生產使企業(yè)的庫存水平更低，生產中的浪費更少，污染的排放也更少。由此，他們認為，精益生產就是“綠色”生產。Klassen(2000)在對5家家具生產廠商進行調研后，認為實施JIT生產可以促使減少污染物的產生。同時他還發(fā)現(xiàn)，采取預防措施減少生產過程中的污染可以改善企業(yè)的訂單交付表現(xiàn)。所以，Klassen(2000)認為，JIT生產與環(huán)境保護是相互促進的［4］。但是，并非所有類似的研究所得到的結論都是一致的。Rothenberg et al.(2001)對北美和日本的31家汽車生產企業(yè)進行了調研和采訪，他們采用揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的排放、水和能源的消耗等指標評價環(huán)境效益;通過最小庫存量、生產系統(tǒng)以及人力資源管理方式來評價精益生產的程度。通過統(tǒng)計回歸分析，得到的結果顯示，精益生產對減少水和能源的消耗有一定的作用，但同時也明顯增加了 VOCs的排放［5］。Zhu and Sarkis(2004)對186家企業(yè)進行了實證研究，分析了質量管理、JIT等運作管理策略對綠色供應鏈管理績效的影響［6］。Zhu and Sarkis(2004)的研究突破了單個企業(yè)的范疇，把研究范圍擴大到供應鏈層面。他們也認為，實施JIT管理策略對環(huán)境存在著負面影響。其它還有 Kainuma(2006)、Cholette(2009)以及Simpson(2007)等人也進行了類似的研究［7－9］。上述研究所得的結論不盡相同，這可能是由于研究的視角不同以及研究的企業(yè)對象差異較大，實施JIT(或精益生產)的企業(yè)不同，往往實施的效果差別很大。

而另一方面，上述研究都只關注了生產環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響。而JIT思想除了改變制造商內部的生產方式之外，還有一個重要的特點是要求其供應商采用小批量、多批次的方式對生產所需的原材料和零部件進行JIT配送，以支持制造商的JIT生產。小批量、多批次配送降低了運輸車輛的裝載率，因而不得不更多地使用載重量小的汽車。JIT配送還甚至改變了原有的運輸模式，如鐵路運輸和航運運輸都因為不能滿足JIT的時效性要求而越來越不被采用，供應商更多地采用公路，甚至航空運輸來配送零部件。配送方式的這些變化，降低了單位零部件配送的燃油經濟性，同樣數量的原材料或零部件送達裝配生產企業(yè)所消耗的燃油更多。

更多的燃料消耗則會釋放更多的氧化硫(SOX)、氧化氮(NOX)、VOCs和CO2等溫室氣體，使環(huán)境更加惡化。從目前的研究文獻來看，雖然已有不少學者關注到“JIT運作與環(huán)境影響”問題，但仍然很少有人對JIT運作模式下原材料和零部件配送方式的變化對環(huán)境產生的影響進行深入的分析。

JIT策略下，供應商以小批量、多批次向裝配生產企業(yè)配送零部件的方式主要有兩種:一種是供應商各自獨立地向制造商的生產線邊倉庫或設立在制造商附近的VMI倉庫配送原材料和零部件;另一種方式是采用第三方物流運作的Supply－Hub模式對制造商配送所需的原材料和零部件。Supply－Hub模式是一種新的供應物流運作模式，在裝配式供應鏈中已經逐漸得到應用。在Supply－Hub模式下，制造商所需的零部件不再由各個供應商直接送至制造商，而是存儲在Supply－Hub，由第三方物流企業(yè)集中管理，循環(huán)取貨(milkrun)是這種模式下供應商到Supply－Hub的主要配送方式之一。循環(huán)取貨的具體運作方式是:每天固定的時刻，卡車從Supply－Hub出發(fā)，到第一個供應商處裝上準備發(fā)運的原材料，然后按事先設計好的路線到第二家、第三家，以此類推，直到裝完所有安排好的原材料再返回。國內外多家裝配制造商的實踐表明，這種模式在提高供應鏈的運作效率上具有很好的效果［10］。Barnes(2000)以及龔鳳美(2008)等人也都認為Supply－Hub模式是一種適合裝配生產系統(tǒng)采用的降低成本，提高響應性的JIT運作模式［11－12］。本文將分別基于供應商獨立配送和Supply－Hub模式下的循環(huán)取貨兩種模式，以零部件配送過程中車輛的CO2排放量作為評價指標，建立這兩種模式下的CO2排放量計算模型，分析JIT配送對環(huán)境產生的影響。

1 CO2排放計算方法與假設

本文通過計算原材料或零部件從供應商處配送至裝配生產廠過程中的CO2年排放總量，衡量對環(huán)境產生的影響。計算中需要確定的關鍵參數有兩個:配送車輛一年行駛的總里程;以及配送車輛的載重噸位。載重噸位用以確定車輛的燃油經濟性(Fuel Economy)。燃油經濟性可以用車輛的百公里耗油量來表示。零部件配送所產生的CO2年排放總量計算公式寫為:

CO2年排放量=車輛年行駛里程×燃油經濟性×燃油CO2排放系數或E=TM·FE·e

其中，E表示CO2年排放量，TM表示一年內車輛行駛的總里程，F(xiàn)E表示車輛的燃油經濟性(百公里耗油量)，e表示燃油的CO2排放系數。

燃油經濟性是由車輛的總重量(車輛自重+燃油重量+載重)、發(fā)動機馬力以及行駛工況等一系列因素決定的。美國橡樹嶺國家實驗室編寫的《運輸能源數據手冊(Transportation Energy Data Book)》中依據車輛滿載狀態(tài)下的總重量將載重車輛分為8個級別，并給出了各個級別載重車輛綜合行駛工況下的平均燃油經濟性［13］。由于不同的車輛個體，其燃油經濟性都有所不同，而我國目前又還沒有相關的統(tǒng)計參考數據，本文暫采用美國《運輸能源數據手冊》中的數據，并進行了單位換算，具體如表1所示。

表1 車輛總重、載重以及燃油經濟性

車輛的載重占滿載總重的百分比，不同的車輛有所不同。為了研究方便，我們采用美國環(huán)境保護局(EPA)的估算方式，假設車輛的載重占車輛滿載總重的三分之二，而車輛自重以及燃油重量占車輛滿載總重的三分之一［14］。由此，我們可以得到表1中各個級別載重車輛的載重范圍。在相同行駛工況下，若載重較輕，燃油經濟性將有所提高。根據EPA的估算數據，車輛的重量每降低10%，車輛行駛相同里程的燃油消耗將降低5%［14］。由以上假設，我們用FE(W)表示實際載重為W的車輛燃油經濟性;TW表示滿載狀態(tài)下的燃油經濟性;TW表示滿載狀態(tài)下的車輛總重量。FE(W)可以表示為:

2 兩種配送模式下的碳排放模型

2.1 供應商獨立配送

在供應商獨立配送的模式下，供應商各自配送零部件至裝配生產廠。假設，裝配生產廠對供應商i供應的零部件Pi的日需求量為定值Ri，供應商至裝配生產廠的距離為DMi。供應商每隔T日向裝配生產廠配送一次零部件，則每次配送的批量Qi=Ri·T。零部件Pi的單位重量為wi。

2.2 Supply－Hub配送模式

在Supply－Hub的運作模式下，由第三方物流采用循環(huán)取貨的方式負責零部件從供應商到Supply－Hub的配送，這樣做的好處是省去了所有供應商獨立配送情況下空車返回的浪費，同時使物料能夠及時供應，發(fā)運貨物少的供應商不必等到貨物累計到一定的裝載率再發(fā)運，可保持較低的庫存，最大程度地實現(xiàn)JIT供應。

由于供應商至Supply－Hub的距離不等，Supply－Hub實施循環(huán)取貨的路線規(guī)劃本身就是復雜的優(yōu)化問題。為簡單起見，本文假設取貨車輛從Supply－Hub出發(fā)，先去距離最近的供應商，在供應商裝貨完畢后，再去距離供應商最近的供應商處取貨，以此規(guī)則直至將家供應商全部裝貨完畢，然后從供應商處返回Supply－Hub，如圖1所示。

圖1 基于Supply－Hub的循環(huán)取貨模式

根據上述假設，基于Supply－Hub的循環(huán)取貨模式，零部件配送的CO2年排放總量計算模型為:

其中，EM1表示取貨車輛從Supply－Hub空載行至最近的供應商1處的CO2年排放總量;Eij表示取貨車輛從供應商i行至距其最近的供應商j處的CO2年排放總量;EnM表示取貨車輛從最后取貨的供應商n處返回Supply－Hub的CO2年排放總量。

3 算例分析

本文以國內某著名中外合資汽車生產企業(yè)為原型進行算例分析。該企業(yè)建廠之初就遵循精益理念，設定了柔性生產方式以及JIT補貨計劃，要求供應商對生產線實施JIT供貨。該企業(yè)生產廠地處上海，有3 000多種國產零部件，主要由分布在江浙滬等十多個省市的150多家供應商供貨。本文僅以其在寧波的10家供應商為例。

采用保守計算的原則，選用車輛的載重噸位均按表1中每個級別的最高值計算。其它相關參數如表2所示。

表2 生產廠與供應商及供應商之間的距離

3.1 供應商獨立配送

根據表2中所列參數，假設各供應商每天配送兩次、每天配送一次、兩天配送一次……七天(一周)配送一次，分8組，計算各供應商獨立配送模式下的CO2年排放量。計算結果如表3所示。

表3 供應商獨立配送模式下CO2年排放量 /kg

從表3中可以看出，在配送頻率較高的區(qū)間(一天兩次至兩天一次)，隨著配送頻率的降低，供應商到裝配生產廠的零部件配送產生的CO2降低得很快。但是，在配送頻率較低的區(qū)間(三天一次至七天一次)，配送頻率對CO2年排放量的影響變得相對緩和。我們抽取其中一家供應商(供應商8)的CO2年排放量數據以及相應的使用車輛級別、車輛裝載利用率數據，作曲線圖(圖2和圖3)觀察發(fā)現(xiàn):

(1)CO2年排放量總的變化趨勢是隨著配送頻率的降低而降低。雖然數據顯示并非每一次配送頻率的降低CO2年排放量都降低(配送頻率從三天一次變化到四天一次，以及從五天一次變化到六天一次)，原因主要是配送頻率的變化導致配送車輛的級別提高了。重型的車輛排放出更多的CO2，抵消了一部分因配送頻率降低，車輛年行駛總里程減少而減少的CO2排放。

(2)配送車輛級別不變的情況下，配送頻率的降低可以顯著降低CO2的排放。在配送頻率較高的區(qū)間內，由于配送批量很小，始終使用的是級別最低的輕型車輛，配送頻率的降低使得車輛年行駛總里程減少，CO2年排放量也迅速降低，而且降低幅度幾乎與車輛年行駛里程減少的幅度相同。然而，在配送頻率較低的區(qū)間內，隨著配送批量的增大，配送車輛的級別不斷提高，車輛行駛總里程的減少對降低CO2排放量的作用逐漸減小。如配送頻率從六天一次降低至七天一次，車輛年行駛總里程減少了14.2%，而CO2年排放量僅降低了8.7%。

以上結果說明，在JIT運作方式下，過小的配送批量和過高的配送頻率必然導致CO2排放量的急劇增加。供應商應當在如圖2、圖3的CO2排放曲線上選擇較為平緩的區(qū)間內確定合適的配送頻率和配送批量，并盡可能提高配送車輛的裝載利用率。

圖2 供應商CO2年排放量與使用車輛級別

圖3 供應商CO2年排放量與車輛裝載利用率

3.2 Supply－Hub配送模式

雖然基于Supply－Hub模式的循環(huán)取貨路線規(guī)劃本身就是一個較為復雜的優(yōu)化問題，本文設定的循環(huán)取貨規(guī)則為:取貨車輛每次都選擇距離最近的供應商作為取貨的下一站。這樣簡單地設定并不影響本文對碳排放問題的研究結果。按照之前設定的相關參數以及假設的配送頻率，計算Supply－Hub循環(huán)取貨模式下的CO2年排放量，結果如表4所示。

表4 Supply－Hub配送模式及CO2年排放量

在Supply－Hub循環(huán)取貨模式下，表4的結果也同樣顯示出，CO2年排放量總的變化趨勢是隨著配送頻率的降低而降低。但是，我們還注意到，配送頻率從三天一次降低至四天一次，以及從五天一次降低至六天一次時，CO2年排放量卻出現(xiàn)了顯著增加。這可能是由于這兩次配送頻率變化引起的配送車輛的總載重變化較大(Class8+Class1增加為Class8+Class7，Class8+Class8增加為2×Class8+Class4)。如前所論述，車輛級別的大幅提高，抵消了一部分因配送頻率降低，車輛年行駛總里程減少而減少的CO2排放。

另外，將兩種模式下CO2年排放量進行對比，計算Supply－Hub循環(huán)取貨模式下CO2排放量減少的幅度(見表4)。我們發(fā)現(xiàn)，在配送頻率較高的情況下，Supply－Hub循環(huán)取貨模式減少CO2年排放量的幅度較大。這是因為，當最大載重的車輛都不能裝載全部十家供應商供應的零部件時，配送車輛在滿載后就不再駛去下一站供應商，而是直接返回Supply－Hub。剩余供應商的零部件，由其它車輛取貨。這實際上是減小了循環(huán)取貨的“循環(huán)圈”。由此可見，循環(huán)取貨的“循環(huán)圈”所包含的供應商數量越多，減少CO2排放量的成效越顯著。所以，在規(guī)劃循環(huán)取貨項目時，應該選擇配送批量小、零部件重量輕的供應商，在一個“循環(huán)圈”內盡可能包含數量較多的供應商。

4 結論與展望

本文結合JIT運作環(huán)境下兩種主要的零部件配送模式——供應商獨立配送和Supply－Hub循環(huán)取貨模式，建立了零部件配送過程中的CO2排放量計算模型，并且分析了JIT配送策略和配送頻率對CO2排放量的影響。分析結果表明，在不改變配送車輛載重級別的條件下，配送頻率的降低，可以顯著減少CO2排放量，而且在配送頻率越高的區(qū)間內，這種CO2排放量的減少越顯著。但是，在配送頻率較低的區(qū)間內，配送頻率的降低對減少CO2排放量的影響逐漸減小?；赟upply－Hub的循環(huán)取貨模式相比供應商獨立配送模式可以顯著降低CO2的排放量。循環(huán)取貨所包含的供應商數量越多，這種模式減少CO2排放量的成效就越大。

本文在研究中僅討論了配送方式與配送頻率對運輸過程中的CO2排放量的影響。零部件配送方式和配送頻率的變化必然引起平均庫存量、供應鏈客戶服務水平等要素的變化。把CO2排放量與庫存成本、缺貨成本、客戶服務水平等傳統(tǒng)分析要素結合起來，同時考慮環(huán)境效益和經濟效益，研究供應鏈優(yōu)化模型和協(xié)同策略，將可能成為重要的發(fā)展方向之一。

［1］朱慶華，耿涌.綠色供應鏈管理動力轉換模型實證研究［J］.管理評論，2009，21(11):113－120

［2］Walker H，Sisto L.Di，McBain D.Drivers and barriers to environmental supply chain management practices:Lessons from the public and private sectors［J］.Journal of Purchasing and Supply Management，2008.14(1):69 －85.

［3］King Andrew A，Michael Lenox J.Lean and Green?An empirical examination of the relationship between lean production and environmental performance［J］.Production and Operations Management，2001.10(3):244 －256.

［4］Klassen Robert D.Just－in－Time Manufacturing and Pollution Prevention Generate Mutual Benefits in the Furniture Industry［J］.Interfaces，2000.30(3):95－106.

［5］Rothenberg S，Pil F K，Maxwell J.Lean，green，and the quest for superior environmental performance［J］.Production and Operations Management，2001.10(3):228 －243.

［6］Zhu Q，Sarkis J.Relationships between operational practices and performance among early adopters of green supply chain management practices in Chinese manufacturing enterprises［J］.Journal of Operations Management，2004.22(3):265－289.

［7］Kainuma Y，Tawara N.A multiple attribute utility theory approach to lean and green supply chain management［J］.International Journal of Production Economics，2006.101(1):99 －108.

［8］Cholette S，Venkat K.The energy and carbon intensity of wine distribution:A study of logistical options for delivering wine to consumers.Journal of Cleaner Production［J］.2009.17(16):1401－1413.

［9］Simpson D，Power D，Samson D.Greening the automotive supply chain:a relationship perspective［J］.International Journal of Operations ＆Production Management，2007.27(1):28 －48.

［10］劉杰，李 麗.汽車制造業(yè)實施循環(huán)取貨物流模式現(xiàn)狀與展望［J］.物流技術，2007.26(8):223－226.

［11］Barnes Earl，Dai Jim，Deng Shijie，et al.On the Strategy of Supply Hubs for Cost Reduction and Responsiveness［R］.TLI－ AP White Paper on Electronics Supply Chain，Georgia Institute of Technology and National University of Singapore.2000.

［12］龔鳳美，馬士華，陳建華.基于供應驅動的Supply Hub協(xié)同運作模式研究［J］.當代財經，2008.280:53－58.

［13］Davis Stacy C，Susan Diegel W.Transportation Energy Data Book:Edition 25［R］，2006.prepared for the Office of Planning，Budget Formulation and Analysis，Energy Efficiency and Renewable Energy，DOE.

［14］Anony mous.Environmental Protection Agency－SmartWay Transport Partnership，A Glance at Clean Freight Strategies:Weight Reduction［EB/OL］［2012 －02－18］http://www.epa.gov/oms/smartway/documents/weightreduction.pdf.