3碳足迹和供应链管理简单模型的深入研究

碳踪迹和供应链管理简洁模型的深化探讨 Carbon Footprint and the Management of Supply Chains Insights from Simple Models Saif Benjaafar Yanzhi Li Mark Daskin 摘要用相对简洁和广泛应用的模型，我们描述碳排放如何能够考虑到选购，生产和库存管理的经营决策（operational decision-making）中。我们通过结合不同变量的碳排放踪迹参数，展示传统模型是如何转为具有成本和碳踪迹的经营决策。我们分析这些参数值以及监管排放限制政策参数是如何影响成本和排放的。我们用这样的模型去探讨扩展至仅通过运作调整就可削减碳排放，从而作为可替代昂贵的削减碳排放技术的投资。我们还用该模型考察对同一条供应链上合作企业的成本和碳排放的影响，以及探讨可能被激励的公司去寻求这种合作。我们得出一系列结论强调了经营决策（operational decisions）对碳排放的影响，以及经营模型对评估不同经营策略的影响和评估投资更多碳节能技术的收益。在这种状况下，我们的目标是不为单一问题供应综合的处理方案，但是强调当在供应链管理中考虑碳踪迹时产生问题的类型。我们的目标同样是强调在运作里的新型学科领域，该领域存在很多问题和对社会的影响。 关键词供应链 碳排放 碳踪迹 气候限制 环境政策 共赢合作及协调 1.简介 人们普遍认为碳排放是全球变暖的缘由，政府迫于压力颁布法案去限制碳排放。面对这样具有威逼性法律或顾客对公司的担忧的增加的反映，全球公司正在主动的实行行动削减碳踪迹。然而，这些主动的措施仅集中于干脆削减碳排放，例如，公司替换了资源利用低的设备和机器，找寻清洁能源，制定节能项目。虽然这样做是有价值的，但是他们忽视了一个潜在的特别明显的排放源，即商业活动和经营决策。 例如，确定供货频率比运输货物车辆的能源运用率对碳排的影响更大。事实上，我们知道很多出名的商业活动，像JIT生产和精益生产，得益于交付频率少于卡车装运次数，小生产流量和多地区库存，这比削减单位生产成本和运输成本对碳排放有更明显的影响。同样，公司确定在哪儿定位设施，从哪个供应商取货以及运输模式能够很明显的影响他的碳踪迹。 只留意干脆碳排放忽视出现在供应链中不同企业之间相互作用的重要因素。多种因素促使他们的行为是为了自己的利益，而不是和其他人合作，更不行能实行削减整条供应链的碳排放。例如，一个公司要求供应商短期内发货，供应商没有选择只有增加库存。对于特定的产品，例如这些须要冷冻的，相关的碳踪迹就会很明显。供应链中不同企业之间缺乏协调能够增加碳踪迹，例如在为同一个顾客服务的不同供应商之间的联合可以允许联合装运，从而削减每次运输的碳排放。然而，都是自己行动，供应商会有很少的动机去追求合作。很明显，在供应链中削减碳排放不能够忽视供应链的合作。 尽管在出名的一些出版物上已经有关于供应链碳踪迹的文章，尽管很多网站，非盈利组织，贸易集团和政府已经投身该问题，在运筹管理和运筹探讨的探讨团体大部分缺少这方面的努力。例如，在INS出版的大量探讨没有一篇文章干脆解决碳排放和运营。在可持续发展和生产方面的重要文章是很多的；见Kleindorfer，Linton，Srivastava和Corbett and Klassen的文章。然而这些文章更倾向于生产循环或在运用或生命周期的分析。有很多文章从经济学角度设计市场削减和允许碳交易；例如Montgomery，Laffont and Tirole，Tietenberg，Fankhauser and Hepburn，Grubb and Neuhoff，Subramanian and Talbot以及参考文献。也有大量文章在环境经济学考察不同环境政策对经济的影响，见Helm and Hepburn 2019, Neuhoff 2019, Nordhaus 2019, and Oppenheim and Beinhocker 2009.这些文章没有处理运营问题。 考虑到运营决策对碳排放的影响，因此运筹管理的探讨应当考虑包含碳排放。尤其须要基于模型的探讨，扩大定量模型，即包括碳踪迹的基于成本的最小化和收益的最大化。这些模型能够理解如何计算碳排放，这可能影响到运营的决策。这也可以用于通知运营管理者应运用什么对策，例如强制性的排放限额，征收碳税，排放限额和交易以及其他，会影响运营决策的制定。模型可以用于探讨这些政策的详细状况如何影响成本和不同企业的碳排放的。 本文是这个探讨方向的第一步，我们的目标是强调供应链运营决策及供应链碳踪迹之间的关系，并扩展至考虑碳排放，通过调整经营策略和提高供应链成员之间的合作来处理碳排放。用相对简洁和通用的模型，我们说明如何考虑碳排放能够整合进选购，生产和库存管理中的运营决策的制定。通过碳踪迹参数和决策参数的联系，我们呈现传统模型时如何转变为考虑成本和碳踪迹的支持决策制定模型的。我们检验这些参数值和限制监管排放参数值是如何影响成本和排放的。我们用模型探讨扩展至要求碳排放削减，仅通过调整运营策略，从而作为投资低碳技术的替代。我们调查在一条供应链企业之间合作对他们的成本和碳排放的影响，探讨激励的企业可能会寻求合作。本文的贡献是一系列深化探讨，要是没有运营模型我们很难得到这些见解。这些见解很少出乎意料，并指出管理者和政策制定者应知道的重要因素。 尽管我们的模型公式和分析是基于供应链的特殊模型，叫做单阶段和多阶段批量模型（single and multi-stage lot-sizing models），我们坚信经过相同处理能够扩展至更一般的运营决策模型，包括多地点报童问题，经济订货批量模型，多周期随机库存模型，供应链协调和契约模型，以及一些其他的。通过本文，当系统阐述模型和数值试验时，做了多种假设。我们这样做是为了说明模型是如何建立的和深刻见解是如何得到的。我们信任在可替代的假设下，相同的分析和结果能够得到。最终，我们的目标不是提出新的理论也不是建立新的方法论，我们的目标是强调一个潜在的重要领域的应用和管理须要考虑的一系列新的问题。在这种意义上，文章是探讨而不是完全的对问题进行探讨。我们希望文章能够激励其他学者从事这方面的工作，有必要完全开发很多在这里强调的问题。 本文其余部分组织如下其次部分，在假设在多种监管政策下的包括碳排放的各种生产安排公式，单个，多个公司的选购模型。第三部分，我们依据数值试验用模型获得深刻见解，探讨这些见解所包含的管理实践和制定策略。第四部分，我们总结了主要发觉和提出将来探讨的观点。 2.模型公式 本部分，我们展示一系列模型公式说明如何将碳排放考虑进经营决策模型。模型是基于经典的单个，多个公司的批量模型。我们选择该模型是因为（1）这个模型在实践中广泛运用，是很多商业供应链规划应用的基石（2）是解决该模型的标准化工具（3）这些模型能够适应考虑很多相关的碳排放，包括不同的监管策略。然而，像前所述，它能够建立模型，是很多运营刮泥模型的基石，我们对本文的处理就像供应探讨本方向的一个潜在的模板。 将碳排放的问题考虑