劉 宇，羅偉祎

（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底 417000）

0 引言

當(dāng)前，協(xié)調(diào)人、資源與環(huán)境三者間的關(guān)系是我國社會(huì)發(fā)展過程中必須重視的工作[1]。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們個(gè)性化的消費(fèi)需求日益凸顯，導(dǎo)致產(chǎn)品使用周期縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不斷加快。大量的廢舊產(chǎn)品若得不到及時(shí)回收處理，不僅會(huì)降低社會(huì)資源可利用率，而且殘留的有害物質(zhì)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染[2]。在國家政策號(hào)召下，企業(yè)紛紛履行主體生產(chǎn)責(zé)任，提供日益高效的售后服務(wù)，主動(dòng)承擔(dān)廢舊產(chǎn)品回收責(zé)任，樹立企業(yè)自身的綠色形象[3]。值得注意的是，在環(huán)境保護(hù)日益中心化的整體趨勢下，再制造行業(yè)的政策優(yōu)勢不斷凸顯。相較于傳統(tǒng)制造行業(yè)，再制造行業(yè)沒有煉鋼、鑄造等一系列會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，具有較好的環(huán)境效益[4]。

回顧相關(guān)文獻(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)再制造行業(yè)的研究主要集中在以下兩個(gè)方面：1）分級(jí)回收機(jī)制的作用。楊愛峰等針對(duì)不同質(zhì)量產(chǎn)品的回收問題進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)最佳排序策略并未對(duì)再制造數(shù)量以及回收數(shù)量產(chǎn)生顯著影響[5]。Guo J等通過構(gòu)建制造—再制造混合生產(chǎn)模型，發(fā)現(xiàn)回收質(zhì)量越低的產(chǎn)品，其再制造成本相應(yīng)地越高，但考慮到總成本支出，企業(yè)更愿意選用較低質(zhì)量的產(chǎn)品進(jìn)行回收[6]。黃帝等研究產(chǎn)品質(zhì)量差異兩階段回收再制造優(yōu)化決策問題，發(fā)現(xiàn)回收質(zhì)量級(jí)數(shù)存在有效生產(chǎn)前沿面，不在生產(chǎn)前沿的任何質(zhì)量等級(jí)都無法進(jìn)行再制造[7]。2）環(huán)境政策指數(shù)的影響。伊長生等認(rèn)為環(huán)保政策指數(shù)對(duì)回收數(shù)量有約束作用，進(jìn)而會(huì)影響回收收益與再制造數(shù)量[8]。董海等認(rèn)為環(huán)境政策指數(shù)對(duì)回收比例能夠產(chǎn)生直接影響，并通過調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，提升四級(jí)閉環(huán)供應(yīng)鏈中各級(jí)成員的總利潤[9]。

綜上所述，學(xué)者們多從分級(jí)回收機(jī)制或環(huán)境政策等單一視角開展再制造領(lǐng)域的研究，鮮有學(xué)者從分級(jí)回收機(jī)制與環(huán)境政策相結(jié)合的復(fù)合視角進(jìn)行研究。鑒于此，本研究從環(huán)境政策視角出發(fā)，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建分級(jí)回收再制造模型，通過環(huán)境政策指數(shù)對(duì)分級(jí)回收質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行約束，分析在不同環(huán)境政策指數(shù)下，各回收質(zhì)量等級(jí)對(duì)農(nóng)機(jī)回收再制造企業(yè)的產(chǎn)能與收益變化的影響。

1 概念分析

1.1 農(nóng)機(jī)再制造流程分析

農(nóng)業(yè)機(jī)械再制造逆向供應(yīng)鏈主要涉及制造商、銷售商、再制造商以及售后服務(wù)中心等各主體，具體包括以下幾個(gè)流程：1）回收，根據(jù)目測對(duì)廢舊品進(jìn)行回收；2）拆解，對(duì)零部件進(jìn)行拆解，并依據(jù)可再制造、可利用、綠色處置等類別進(jìn)行初步分類；3）清洗，清洗零部件表面的油漬、污垢、鐵銹等；4）檢測，判斷零部件是否可用于再制造；5）再制造，采用相應(yīng)的再制造技術(shù)對(duì)零部件進(jìn)行修復(fù)，以恢復(fù)其原有的性能；6）裝配，根據(jù)要求將合格的零部件裝配成再制造品；7）測試與包裝，對(duì)整機(jī)的性能指標(biāo)進(jìn)行測試，再重新噴漆，并標(biāo)明再制造品標(biāo)志。

1.2 分級(jí)回收機(jī)制分析

回收是再制造活動(dòng)的起點(diǎn)，通過拆解檢測廢舊品，將其初步劃分為可用于再制造和不可用于再制造兩類，只有標(biāo)識(shí)為可用于再制造的廢舊品才能進(jìn)入后續(xù)再制造流程。通常，由于廢舊品質(zhì)量參差不齊，所以再制造過程中所消耗的時(shí)間、成本及工藝要求也不盡相同，進(jìn)而降低企業(yè)再制造效率，個(gè)別處理不當(dāng)?shù)沫h(huán)節(jié)還將導(dǎo)致再制造過程中產(chǎn)生二次污染。鑒于此，企業(yè)可通過分級(jí)回收策略，將廢舊品運(yùn)至專業(yè)檢測場所，按照檢測評(píng)估報(bào)告制定回收價(jià)格，以質(zhì)量等級(jí)及配套價(jià)格完成廢舊品回收。從再制造效率來看，雖然單位回收時(shí)間會(huì)增加，但再制造所需時(shí)間將大幅下降，有利于提高產(chǎn)能利用效率；從再制造成本來看，整體回收成本雖然會(huì)增加，但再制造過程中的相關(guān)成本及后期的處置成本將大幅降低，從而給企業(yè)帶來更高的收益增長率[10]。

2 研究模型構(gòu)建

2.1 邊界確定與基本假設(shè)

本研究旨在分析不同環(huán)境政策指數(shù)下，各回收質(zhì)量等級(jí)對(duì)農(nóng)機(jī)回收再制造企業(yè)的產(chǎn)能與收益變化的影響，將環(huán)境政策指數(shù)分別設(shè)置為0.2、0.5、0.8，以反映寬松、適中、嚴(yán)厲三種不同的環(huán)境政策；分級(jí)回收機(jī)制設(shè)置為1、2、3，以反映統(tǒng)一、二級(jí)、三級(jí)三種不同的回收機(jī)制。并依據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)[11-12]，假設(shè)企業(yè)優(yōu)先進(jìn)行再制造，當(dāng)再制造要求的廢舊品不匹配或產(chǎn)量無法滿足市場需求時(shí)，需要采購或制造一定的新件加以補(bǔ)充。本研究相關(guān)假設(shè)條件如下：1）廢舊品數(shù)量逐年增加；2）廢舊品經(jīng)回收檢測后全部用于再制造，不考慮處置成本；3）再制造和新件制造不影響產(chǎn)能；4）關(guān)鍵零部件更換成本計(jì)入再制造成本；5）不考慮各階段產(chǎn)生的運(yùn)輸成本和庫存成本。

2.2 因果關(guān)系圖與存量流量圖

本研究中系統(tǒng)行為主要是根據(jù)環(huán)境政策指數(shù)、分級(jí)數(shù)、再制造率及再制造商總收益四個(gè)反饋回路的相互作用構(gòu)建的。同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)包含一個(gè)重要的延遲：建設(shè)投產(chǎn)周期。其中，環(huán)境政策指數(shù)變化會(huì)影響回收數(shù)量；分級(jí)數(shù)會(huì)影響回收質(zhì)量、回收成本、檢測成本以及再制造成本；再制造率會(huì)影響新件制造數(shù)量、再制造品收益；再制造品收益會(huì)通過再制造商總收益，影響下個(gè)階段的回收投資和擴(kuò)大產(chǎn)能的投入，因果關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 環(huán)境政策指數(shù)下分級(jí)回收農(nóng)機(jī)再制造因果關(guān)系圖

本研究因果關(guān)系圖中主要反饋回路整理如下。

正反饋環(huán)：1）環(huán)境政策指數(shù)—回收數(shù)量—再制造品收益—再制造商總收益—回收投資—回收質(zhì)量—回收數(shù)量；2）分級(jí)數(shù)—回收質(zhì)量—再制造率—再制造品收益—再制造商總收益；3）分級(jí)數(shù)—再制造成本—再制造品收益—再制造商總收益；4）回收投資—回收質(zhì)量—回收數(shù)量/再制造率/再制造成本—再制造商總收益—回收投資；5）擴(kuò)大產(chǎn)能的投入—再制造產(chǎn)能—再制造商總收益—擴(kuò)大產(chǎn)能的投入；6）擴(kuò)大產(chǎn)能的投入—再制造產(chǎn)能—再制造商總收益—回收投資—擴(kuò)大產(chǎn)能的投入。

負(fù)反饋環(huán)：1）分級(jí)數(shù)—回收成本/檢測成本—再制造品收益—再制造商總收益；2）回收投資—回收質(zhì)量—回收成本—再制造商總收益—回收投資；3）擴(kuò)大產(chǎn)能的投入—再制造產(chǎn)能—產(chǎn)能利用率—擴(kuò)大產(chǎn)能的投入；4）再制造率—新件制造數(shù)量—再制造商總收益—回收投資—回收質(zhì)量—再制造率。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)存量流量圖，如圖2所示。

圖2 環(huán)境政策指數(shù)下分級(jí)回收農(nóng)機(jī)再制造存量流量圖

2.3 主要變量及方程式

本研究的存量流量圖主要包括5 個(gè)決策變量、4個(gè)狀態(tài)變量及若干其他變量。其中，決策變量包括環(huán)境政策指數(shù)、分級(jí)數(shù)、回收質(zhì)量上限、回收質(zhì)量下限以及再制造率；狀態(tài)變量包括再制造商收益、再制造產(chǎn)能、回收投入以及周期；其他變量由速率變量與輔助變量組成，比如速率變量為再制造收益的增加、新件收益的增加、產(chǎn)能的增加等，輔助變量為潛在可供回收數(shù)量、期望收益、產(chǎn)能利用率等。本研究采用Vensim Ple軟件進(jìn)行模擬仿真，常量依據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)置[13]，部分方程式整理如下。

1）決策變量部分方程式：

回收質(zhì)量上限=MIN（0.6+回收投入敏感系數(shù)*回收投入，1）

回收質(zhì)量下限=MIN（0.1*分級(jí)數(shù)+單位檢測成本/檢測影響因子，回收質(zhì)量上限）

再制造率=回收質(zhì)量下限+（分級(jí)數(shù)-1）/分級(jí)數(shù)*（回收質(zhì)量上限-回收質(zhì)量下限）

2）狀態(tài)變量部分方程式：

再制造商收益=INTEG（再制造收益的增加+新件收益的增加-年回收投入增加-擴(kuò)大產(chǎn)能的投入）

3）其他變量部分方程式：

再制造收益的增加=（再造品售價(jià)* 再制造率-單位檢測成本）*MIN（回收數(shù)量，再制造產(chǎn)能）- 單位 產(chǎn)能維護(hù)成本* 再制造產(chǎn)能- 回收成本- 再制造成本

期望收益= 期初收益*（1+ 預(yù)計(jì)年增長率* 周期*TIME STEP）

潛在可供回收數(shù)量=期初數(shù)量*（1+0.05*周期）*環(huán)境政策指數(shù)

3 模擬仿真與結(jié)果分析

3.1 農(nóng)機(jī)再制造收益增加變化

由圖3 可知，在寬松的環(huán)境政策下，仿真前期（2021—2040 年）統(tǒng)一回收和三級(jí)回收的再制造收益增加量并未出現(xiàn)明顯增長，而二級(jí)回收的再制造收益增加量則呈現(xiàn)增幅較大的增長趨勢。仿真后期（2041—2070 年）統(tǒng)一回收的再制造收益增加量出現(xiàn)小幅下滑，而二、三級(jí)回收的再制造收益增加量均呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢，且二級(jí)回收具有比三級(jí)回收更大的增幅。之所以如此，主要是因?yàn)樵趯捤傻沫h(huán)境政策下，農(nóng)機(jī)設(shè)備使用周期較長，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備更新?lián)Q代的需求并不迫切，導(dǎo)致質(zhì)量較高的廢舊品出現(xiàn)供小于求的情況，市場上不同質(zhì)量等級(jí)的農(nóng)機(jī)設(shè)備回收價(jià)格差異顯著。雖然統(tǒng)一回收的回收成本相對(duì)較低，但由于高昂的再制造成本投入，在產(chǎn)能相對(duì)穩(wěn)定的情況下，給企業(yè)帶來的收益增長并不明顯。相較之下，二級(jí)回收雖然增加了回收成本，主要是得益于再制造成本投入的大幅降低，反而能夠帶給企業(yè)穩(wěn)定的收益增長；而三級(jí)回收帶來的回收成本大幅增加，將導(dǎo)致企業(yè)收益增長速度放緩。鑒于此，在寬松的環(huán)境政策下，二級(jí)回收將為企業(yè)帶來最高的收益增長。

圖3 再制造收益增加變化比較圖（環(huán)境政策指數(shù)為0.2）

由圖4 可知，在適中的環(huán)境政策下，仿真前期（2021—2040年）統(tǒng)一回收的再制造收益增加量持續(xù)下滑，呈現(xiàn)負(fù)增長趨勢，將導(dǎo)致企業(yè)的總收益不斷減少，而二、三級(jí)回收的再制造收益增加量則呈現(xiàn)增幅較大的增長趨勢。仿真后期（2041—2070年）統(tǒng)一回收的再制造收益增加量呈現(xiàn)大幅下滑后又緩慢提升的變化趨勢，且其再制造收益增加量無法恢復(fù)到期初水平，而二、三級(jí)回收的再制造收益增加量則繼續(xù)呈現(xiàn)增幅較大的增長趨勢，且其再制造收益增加量均超過寬松環(huán)境保護(hù)力度下的期末水平。之所以如此，主要是因?yàn)樵谶m中的環(huán)境政策下，農(nóng)機(jī)設(shè)備使用周期變短，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備更新?lián)Q代的需求日益凸顯，使得質(zhì)量較高的廢舊品供求基本匹配，市場上不同質(zhì)量等級(jí)的農(nóng)機(jī)設(shè)備回收價(jià)格差異逐漸減小。統(tǒng)一回收的成本優(yōu)勢不再突出，且受制于高昂的再制造成本投入，在產(chǎn)能相對(duì)穩(wěn)定的情況下，反而降低了企業(yè)的總收益。相較之下，二、三級(jí)回收雖然在一定程度上增加了回收成本，得益于再制造成本投入的大幅降低，企業(yè)收益獲得了大幅提升。鑒于此時(shí)市場上不同質(zhì)量等級(jí)的農(nóng)機(jī)設(shè)備回收價(jià)格差異依然明顯，相較于三級(jí)回收，二級(jí)回收依然將為企業(yè)帶來最高的收益增長。

圖4 再制造收益增加變化比較圖（環(huán)境政策指數(shù)為0.5）

由圖5 可知，在嚴(yán)厲的環(huán)境政策下，仿真前期（2021—2040 年）統(tǒng)一回收的再制造收益增加量呈現(xiàn)逐漸下滑的趨勢，而二、三級(jí)回收則呈現(xiàn)出完全一致的增長趨勢。仿真后期（2041—2070 年）統(tǒng)一回收的再制造收益增加量呈現(xiàn)緩慢上漲的趨勢，且在期末基本恢復(fù)到期初水平，而三級(jí)回收的再制造收益增加量首次超過二級(jí)回收的再制造收益增加量，且其再制造收益增加量均大幅超過適中環(huán)境保護(hù)力度下的期末水平。之所以如此，主要是因?yàn)樵趪?yán)厲的環(huán)境政策下，農(nóng)機(jī)設(shè)備使用周期進(jìn)一步縮短，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備更新?lián)Q代的需求旺盛，使得質(zhì)量較高的廢舊品出現(xiàn)供大于求的情況，市場上不同質(zhì)量等級(jí)的農(nóng)機(jī)設(shè)備回收價(jià)格差異進(jìn)一步減小。統(tǒng)一回收的成本優(yōu)勢消失，且受制于高昂的再制造成本投入，在產(chǎn)能相對(duì)穩(wěn)定的情況下，持續(xù)降低企業(yè)的總收益。相較之下，二、三級(jí)回收在回收成本輕微增加的情況下，卻大幅降低了再制造成本投入，企業(yè)收益獲得了顯著提升。鑒于此時(shí)市場上中高質(zhì)量的農(nóng)機(jī)設(shè)備回收價(jià)格差異進(jìn)一步減小，相較于二級(jí)回收，三級(jí)回收將為企業(yè)帶來最高的收益增長。

圖5 再制造收益增加變化比較圖（環(huán)境政策指數(shù)為0.8）

3.2 農(nóng)機(jī)再制造產(chǎn)能變化

由圖6 可知，在寬松的環(huán)境政策下，仿真前期（2021—2040 年）三種回收機(jī)制的再制造產(chǎn)能均未發(fā)生明顯變化，維持在期初水平。仿真后期（2041—2070 年）三級(jí)回收的再制造產(chǎn)能繼續(xù)維持在期初水平，而統(tǒng)一、二級(jí)回收的再制造產(chǎn)能則呈現(xiàn)出穩(wěn)定的增長趨勢；相較于統(tǒng)一回收，二級(jí)回收在期末將為企業(yè)帶來最高的再制造產(chǎn)能增長。

圖6 再制造產(chǎn)能變化比較圖（環(huán)境政策指數(shù)為0.2）

由圖7、圖8 可知，在適中、嚴(yán)厲的環(huán)境政策下，統(tǒng)一回收的再制造產(chǎn)能均未發(fā)生明顯變化，始終維持在期初水平；而二級(jí)、三級(jí)回收的再制造產(chǎn)能則呈現(xiàn)出先穩(wěn)定后增長的變化趨勢，且二級(jí)回收的再制造產(chǎn)能增長速度始終高于三級(jí)回收。值得注意的是，環(huán)境政策指數(shù)的變化會(huì)直接影響潛在可供回收數(shù)量的變化。在寬松的環(huán)境政策下，由于農(nóng)機(jī)設(shè)備使用周期較長，質(zhì)量較高的廢舊品供小于求，從而使得三級(jí)回收的再制造產(chǎn)能無法實(shí)現(xiàn)有效增長；隨著時(shí)間的推移，農(nóng)機(jī)設(shè)備受限于使用壽命，市場中質(zhì)量一般的廢舊品數(shù)量極大豐富，從而使得統(tǒng)一、二級(jí)回收的再制造產(chǎn)能獲得較大提高。在環(huán)境政策不斷升級(jí)的情況下，由于農(nóng)機(jī)設(shè)備使用周期逐漸縮短，在不斷提升市場中廢舊品整體質(zhì)量的同時(shí)，也縮短了市場中質(zhì)量較高的廢舊品數(shù)量極大豐富所需要的時(shí)間，導(dǎo)致統(tǒng)一回收受到潛在可供回收數(shù)量的限制，無法獲得再制造產(chǎn)能的有效增長；二級(jí)、三級(jí)回收則得益于潛在可供回收數(shù)量的大幅增加，將為企業(yè)帶來再制造產(chǎn)能的高速增長。

圖7 再制造產(chǎn)能變化比較圖（環(huán)境政策指數(shù)為0.5）

圖8 再制造產(chǎn)能變化比較圖（環(huán)境政策指數(shù)為0.8）

4 總結(jié)

本研究從環(huán)境政策視角出發(fā)，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建分級(jí)回收再制造模型，通過環(huán)境政策指數(shù)對(duì)分級(jí)回收質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行約束，分析在不同環(huán)境政策指數(shù)下，各回收質(zhì)量等級(jí)對(duì)農(nóng)機(jī)回收再制造企業(yè)的產(chǎn)能與收益變化的影響。研究結(jié)果表明，分級(jí)回收能夠減小農(nóng)機(jī)設(shè)備回收質(zhì)量的差異，并對(duì)企業(yè)的再制造產(chǎn)能及收益變化產(chǎn)生顯著影響。同時(shí)，環(huán)境政策指數(shù)通過直接影響潛在可供回收數(shù)量，對(duì)實(shí)施不同分級(jí)回收策略的企業(yè)收益及產(chǎn)能變化產(chǎn)生顯著影響。從收益最大化視角出發(fā)，在寬松、適中的環(huán)境政策下，企業(yè)應(yīng)該實(shí)施二級(jí)回收機(jī)制；而在嚴(yán)厲的環(huán)境政策下，企業(yè)應(yīng)該實(shí)施三級(jí)回收機(jī)制。從產(chǎn)能最大化視角出發(fā)，不管在哪種環(huán)境政策下，企業(yè)均應(yīng)該實(shí)施二級(jí)回收機(jī)制。