碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制研究
——基于DEMATEL-ISM 模型

李煜華，袁亞雯

(上海應用技術大學經濟與管理學院，上海 200235)

2020 年9 月22 日，中國國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論中提出：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和［1］。碳中和指在規定時期內人為CO2移除在全球范圍抵消人為CO2排放時，可實現CO2凈零排放。2021 年3 月15 日，習近平總書記在中央財經委員會第九次會議上強調：要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局，如期實現碳中和目標。2021 年10 月24 日，中共中央、國務院下發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，強調以經濟社會發展全面綠色轉型為引領，以能源綠色低碳發展為關鍵，確保如期實現碳達峰、碳中和。中國作為最大的發展中國家，2060 年實現碳中和目標比發達國家速度更快、難度更大，這不僅彰顯大國責任，也體現了中國應對碳減排的雄心與決心。

然而，實現碳中和目標無疑是一項復雜的系統工程。為了實現這一目標，以廢舊產品回收再制造為主要特征的閉環供應鏈逐步受到學界廣泛關注。閉環供應鏈是學者Fleischmann［2］在2003 年提出的，指在完整的供應鏈循環中考慮產品回收再制造的逆向物流。它不僅可以優化資源投入，還可以創造更多經濟價值，這對實現碳中和目標具有重要的推動作用。目前，學者們研究制造企業閉環供應鏈低碳轉型已取得較為豐碩的成果，較多學者運用數學模型定量分析制造企業閉環供應鏈低碳轉型相關的企業社會責任、政府監管、供應鏈協調等問題，卻忽略了低碳轉型的深層動機和具體過程，且研究結果較為碎片化。制造業作為國民經濟的主體，是立國之本，興國之器，強國之基，且制造企業閉環供應鏈低碳轉型不僅是中國經濟增長的關鍵，也是“2060碳中和目標”的重要一環［3］。因此本文以碳中和為目標，利用文獻研究法和DEMATEL-ISM 相結合的方法，系統研究制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制，達到既推進再制造發展閉環供應鏈，又控制碳排放促進碳中和目標實現的雙贏效果。

1 文獻綜述

近年來，學者們對制造企業閉環供應鏈低碳轉型進行了深入探究，其研究主要體現為3 個方面。

（1）以企業經濟效益和環境可持續性為著眼點的制造企業閉環供應鏈低碳轉型研究。如Golroudbary 等［4］使用系統動力學模擬評估電氣制造公司的閉環供應鏈，幫助制造企業降低生產成本，以應對環境挑戰；Schenkel 等［5］利用文獻綜述法研究閉環供應鏈價值創造及低碳轉型的相關文獻；Low等［6］利用生命周期技術建模和分析閉環生產系統的碳足跡，以提高公司的經濟和環境績效；Kang 等［7］研究模糊隨機環境下啤酒行業閉環供應鏈中集散中心選址和分配問題，以降低企業制造成本、減少行業碳足跡；Niranjan 等［8］構建了一個綜合考慮經濟和環境可持續性的集成多渠道閉環供應鏈網絡模型；Abdolazimi 等［9］構建三目標混合整數線性規劃模型，利用該模型決策者能夠根據交貨時間、總成本和環境影響在不同類型的供應商之間做出決定。

（2）以政府效用為主要內容的制造企業閉環供應鏈低碳轉型研究。有學者研究政府的獎懲機制，如郭成恒等［10］、肖敏等［11］、王道平等［12］構建閉環供應鏈低碳轉型模型，研究政府的獎懲機制對制造企業的作用效果；還有學者研究政府的碳排放約束對制造企業閉環供應鏈低碳轉型的影響，例如聶佳佳等［13］、Yang 等［14］、李新軍等［15］分析在政府的碳排放約束下，制造企業閉環供應鏈碳排放總量的控制和優化問題；此外還有學者從其他視角研究政府效用，如謝家平等［16］構建新能源汽車銷售及動力電池回收的多級閉環供應鏈網絡，為政府找到促進銷售和回收平衡的最優條件，幫助政府發揮最大效用。

（3）以企業社會責任、客戶滿意度及產品價格為重要變量的制造企業閉環供應鏈低碳研究。王玉燕等［17］系統分析產品的回收價格，研究結果表明產品的回收價格只與回收再造成本和加工成本等有關；Zhou 等［18］提出模糊雙目標規劃模型和相應的兩階段模糊交互求解法，以解決公司利潤和客戶滿意度的沖突；邢恩鳳等［19］利用Stackelberg 博弈論研究低碳產品市場中低碳產品的銷售價格、交易價格及廢舊產品市場中低碳廢舊產品的回收價格等重要變量，研究結果驗證了低碳再制造閉環供應鏈模型的實用性。Mondal 等［20］、劉珊等［21］證明了閉環供應鏈成員的企業社會責任對閉環供應鏈低碳轉型的正向影響。

綜上所述，從經濟、環境、政府、客戶等方面對制造企業閉環供應鏈低碳轉型進行深入探究，為碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的研究奠定了良好基礎。大多從微觀視角進行探索性研究，且采用的方法多為博弈論，較少運用定性與定量相結合的方法從宏觀視角系統揭示制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制，致力于國家盡快實現碳中和目標。基于此，本文利用文獻研究法搜集、篩選和整理碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的影響因素，再運用DEMATEL-ISM 方法探討轉型的關鍵因素及各因素之間的作用關系，基于此構建碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制模型，揭示轉型內外部因素間的作用機制，為制造企業閉環供應鏈實現低碳轉型進而實現碳中和目標提供理論和實踐指導。

2 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素提取

本研究首先收集文獻資料。以“碳中和”和“制造企業閉環供應鏈低碳轉型”為主要關鍵詞檢索中國知網、Web of Science 等中外數據庫，搜集與本研究高度相關的文獻，同時為提高文獻研究的信度與效度，利用資料三角形法進行分析以保證資料的真實性和可靠性［22］；然后基于文獻研究法初步梳理出碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的相關影響因素；最后走訪有關專家學者、多年從事制造企業的研發人員及生產工人征求他們的意見，同時結合碳中和目標的實際情況，對影響因素進行修改、完善、整理，最終提取出18 個影響因素，并對各因素進行解釋說明，如表1 所示。

表1 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的影響因素

3 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制模型構建

3.1 基于DEMATEL-ISM 方法的建模分析

DEMATEL 即決策試驗和評價試驗法，是 Fontela 等［26］共同提出的一種復雜系統因素分析方法。該方法利用圖論和矩陣對復雜系統中的因素進行定性判斷，進而計算各因素的影響度、被影響度、中心度和原因度，以此來厘清復雜系統中因素間的相互作用關系，識別出系統的關鍵要素，簡化系統結構。ISM 即解釋結構模型法，是美國系統工程理論家Warfield 提出的解釋系統影響因素結構關系的方法。該方法將一個復雜的系統分成多個子系統，利用矩陣處理因素間的關系，最后形成一個多層遞階結構模型，將模糊不清的復雜關系轉化為直觀明了的結構關系，適用于分析和理解具有多重影響因素的復雜系統［27］。DEMATEL 方法偏向微觀而ISM方法偏向宏觀，集成DEMATEL 和ISM 對碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型進行研究能夠互補優勢、提高計算效率，并從影響層次、路徑及程度全面剖析碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制。

3.1.1 確定初始直接影響矩陣

本文向35 位了解碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的專家（7 名來自制造企業，7 名為零售商，7 名消費者，7 名回收商，7 名政府工作人員）發放調查問卷，對影響因素間的作用強度進行評分，按沒有影響（0 分）、較小影響（1 分）、一般影響（2 分）、較大影響（3 分）、非常大影響（4 分）這5 個等級對進行賦值，得到10 組影響矩陣［28］。為了確保問卷數據的內部一致性，運用SPSS 對數據進行Cronbachα系數檢驗，α為0.976，大于0.80 信度良好。然后采取平均法綜合35 位專家的評分結果，計算出各均值，消除專家們的主觀差異。最后根據公式（1）得到初始直接影響矩陣S，如表2 所示。

表2 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素的直接影響矩陣S

表2 （續）

3.1.2 計算綜合影響矩陣

初始直接影響矩陣只反映各因素間的直接影響關系，可以通過計算綜合影響矩陣從而進一步分析因素間的間接影響關系。首先計算初始直接影響矩陣S各行、各列的和，令所有和的最大值為，然后將初始直接影響矩陣S的各元素除以，得到標準化直接矩陣A，計算公式如（2）、（3）所示。

按公式（4）計算綜合影響矩陣T（表3），I為單位矩陣。

表3 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素的綜合影響矩陣T

3.1.3 計算中心度和原因度

依據綜合影響矩陣T計算各因素的影響度D、被影響度R、中心度D+R和原因度D-R。其中影響度D是矩陣T的各行之和，反映該行因素對其他因素的影響程度；被影響度R是矩陣T的各列之和，反映該列因素受其他因素的影響程度；中心度D+R是影響度和被影響度相加，中心度的值越大，說明此因素在系統中重要性越大；原因度D-R是影響度與被影響度相減，當原因度的值大于零時為原因因素，表明該因素對其他因素的影響力更大，當原因度小于零時為結果因素，表明該因素受其他因素的影響力更大，計算結果見表4。以中心度D+7 為橫坐標，原因度D-R為縱坐標繪制影響因素的因果關系圖，并標示出各因素的位置，如圖1 所示。

圖1 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素的因果關系

表4 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素的影響度、被影響度、中心度、原因度及排名

表4 （續）

（1）中心 度分析。從表4 和圖1 可知，在制造企業方面，碳減排策略因素的中心度居首位，表明碳減排策略在制造企業方面占有核心地位，對制造企業的發展及低碳轉型有著重要影響。在零售商方面，低碳產品銷售價的中心度較高，說明其為關鍵要素；同時低碳產品銷售價的中心度在整個系統中排名第二，這表明低碳產品銷售價是推動碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的深層關鍵因素。在回收商方面，廢品回收率和廢品回收價格的中心度分別位居整個系統的第六、第十位，這表明廢品回收率在整個體系中有著較為重要的作用和地位。在消費者方面，消費者低碳偏好和消費者環境敏感度的中心度在整個系統中的位置較低，說明這兩個因素的重要性較小。在政府方面，補貼政策、環境監管力度分別位于整個系統的第三、第四位，表明它們是實現碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的重要著力點。

（2）原因度分析。在碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型系統中，補貼政策為原因因素且其原因度最大，對其他因素的影響力最大，因此推動碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型，政府的補貼政策必須作為重點優先制定。廢品回收率為結果因素且其原因度最小，最容易受到其他因素的影響，因此必須高度把控廢品回收率，積極探索影響廢品回收率的原因因素并加以管控。此外，政府方面的因素其原因度都大于零，而其他主體因素其原因度大部分都小于零，這說明政府對于碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型有著重要的影響和制約作用，是碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的基礎；而制造企業、零售商、回收商和消費者容易受到政府的管控，所以政府應把握和利用該管控作用，合理制定獎懲政策推動碳中和目標的實現進程。

3.1.4 建立可達矩陣

依據綜合影響矩陣T，計算整體影響矩陣H，計算公式如（5）所示，I為單位矩陣。

可達矩陣M表示影響因素之間直接和間接的作用關系，可描述系統內某個因素到達另一因素的連通路徑。由綜合影響矩陣T可得可達矩陣M，首先通過計算綜合影響矩陣T所有項的平均值得到閾值λ為0.024，最后依據公式（6）得到可達矩陣M，如表5 所示。

表5 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素的可達矩陣M

3.1.5 構建多層遞階結構模型

根據可達矩陣M獲得可達集P(Si)、先行集Q(Si)和共同集R(Si)，其中P(Si)是第Si行中所有元素1 對應的列集合；Q(Si)是第Si列中所有元素1 對應的行集合；R(Si)是集合P(Si)和集合Q(Si)的交集。然后進行第一次層次化處理，P(Si)和R(Si)相等的因素為最高級因素，位于ISM 模型圖的第一層L1。第一層的因素集確定后將L1層的因素剔除，再依據上述原則確定后續層級。根據分層結果及可達矩陣M，構建多層遞階結構模型，如圖2 所示。

圖2 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型影響因素的多層遞階結構

根據圖2 的多層遞階結構模型可知，環境監管力度和補貼政策為本質影響因素，兩者相互獨立但對其他因素有著重要影響，這說明環境監管力度和補貼政策是碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的重要基礎。廢品回收價格、碳排放約束、碳稅政策處于第四層，在受到第五層因素影響的同時又作用于第三層因素，而碳排放交易價格只作用于第三層因素卻不受第五層因素影響。企業低碳文化、企業社會責任、碳減排策略、低碳產品銷售價位于第三層，是整個結構模型的中心節點，在受到深層因素影響的同時又與表層因素密切聯系；與此同時它們還存在跨層影響關系，是促進碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的關鍵因素。回收再造成本、回收契約機制、客戶服務水平、消費者環境敏感度處于第二層，全部直接作用于第一層因素，而第一層因素為碳減排技術、再制造能力、廢品回收率、消費者低碳偏好，是推動碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的最直接影響因素。

3.2 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制分析

基于上述DEMATEL-ISM 分析厘清了因素間的作用關系及層級結構，充分理解碳中和目標下制造企業閉環供應鏈的低碳轉型，基于此構建碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制模型，如圖3所示，深度分析影響低碳轉型各因素間的作用機制，從而打開制造企業閉環供應鏈低碳轉型的“黑箱”，助推中國早日實現碳中和目標。

圖3 碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制模型

政府為引導制造企業閉環供應鏈在碳中和目標下實現低碳轉型，可以采取多種方式對制造企業、零售商、回收商和消費者進行激勵。由圖3 可知，政府的影響因素分為兩層。（1）環境監管力度和補貼政策位于底層是政府管控的重要基礎，因此政府應該對超標排放二氧化碳的制造企業加大處罰力度，并大力宣傳“低碳生活，從我做起”的環保理念；在此基礎上，政府應對制造企業開發碳減排技術、零售商銷售低碳產品、消費者購買低碳產品及回收商回收廢舊產品等給予財政補貼，幫助他們渡過經濟難關。（2）碳排放交易價格、碳排放約束和碳稅政策位于頂層是政府管控的直接依賴因素，政府需盡快確定符合市場供需要求的碳交易價格，并加強對碳交易市場的監管，打造規范、有序的碳交易市場。政府應參考制造企業歷史的碳排放總量，合理分配碳排放額，并設立單獨部門監測企業碳排放量的變化，及時調整制造企業的碳排放權，實現有效的碳排放約束。政府還可以運用碳稅政策降低制造企業的碳排放量，對于碳排放量較高甚至超標的制造企業設立較高的碳稅稅率、碳排放量較低的企業進行碳稅減免。

制造企業的主要影響因素分為三層。（1）企業低碳文化、企業社會責任和碳減排策略位于根本層。因此對于制造企業自身而言，應培養全體員工的低碳理念、低碳價值觀，形成優良的企業低碳文化，從而幫助制造企業閉環供應鏈低碳轉型。制造企業作為重要的社會成員，履行企業社會責任是其不可推卸的義務，應將企業社會責任與碳減排策略相融合，為企業帶來穩定且持續的發展。（2）回收再造成本和回收契約機制位于中間層。制造企業在利用原材料生產低碳產品的同時，也應利用從回收商回收的材料進行再制造生產出低碳產品，因此制造企業應綜合考慮各成本參數，運用數學模型控制回收再造成本，并與回收商建立良好的回收契約機制，保證可回收材料的數量和質量。（3）碳減排技術和再制造能力位于表象層。制造企業應大力引進并應用二氧化碳捕獲與埋存技術和二氧化碳利用和封存技術等，改進生產流程從而使企業的碳排放量達標。制造企業還應提升其再制造能力，從而實現更多廢舊產品的再利用，加快企業低碳轉型的步伐。

零售商、消費者和回收商作為閉環供應鏈下游節點，對于碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型有著不可或缺的作用。（1）零售商的主要影響因素為客戶服務水平和低碳產品銷售價。良好的客戶服務水平可使零售商實現利潤最大化，同時也是零售商銷售低碳產品致力于實現碳中和目標的關鍵影響因素。零售商對于低碳產品的定價策略其實是零售商與消費者的信息不對稱博弈，應合理定價引導低碳產品市場健康發展。（2）消費者的主要影響因素為消費者低碳偏好和消費者環境敏感度。當消費者低碳偏好增強時，制造企業和零售商會適當地提高低碳產品價格，此時政府應合理提高碳排放權價格，嚴格控制制造企業的碳排放量。消費者環境敏感度對消費者低碳產品消費意向有顯著的正向影響，因此政府和企業應加強環境保護知識宣傳，傳遞更多的低碳產品相關信息，充分發揮自身號召作用提高消費者的環境敏感度。（3）回收商的主要影響因素為廢品回收率和廢品回收價格。回收商應正確分類廢舊產品提高其剩余價值，從而提高廢品回收率便于制造企業進行再制造，同時應合理定價廢舊產品提高廢品回收率，繁榮廢品回收市場推動碳中和進程。

4 結論與建議

4.1 結論

本文首先利用文獻研究法提取碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的18 個關鍵影響因素；其次運用DEMATEL 對影響因素進行分析，依據因素中心度和原因度的排名情況分析因素的重要程度；然后運用ISM 構建多層遞階結構模型厘清各因素間的邏輯關系及作用路徑；最后構建機制模型深度剖析各因素間的作用關系，從而揭示碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型機制。研究結果表明：（1）碳減排策略因素的中心度最大，處于系統的核心地位；補貼政策因素的原因度在該指標體系中排名第一，對其他因素的影響力較大，因此應以補貼政策為中心部署碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型行動。（2）18 個影響因素分為五層，第一層影響因素為近鄰致因具有較強的依賴性，依賴著底層影響因素，第二到四層影響因素為過渡致因具有傳遞影響力的作用，第五層影響因素為本質致因具有較大影響力，一旦遭到破壞就會產生相應的蝴蝶效應。（3）政府、制造企業、零售商、消費者和回收商作為碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的重要參與主體，政府為其提供輔助性政策保障，制造企業作為核心起著重要的支撐作用，零售商、消費者和回收商保障了閉環供應鏈低碳轉型的協調運行。

4.2 建議

為了提高碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型的實現效率，依據本文的研究結果提出以下建議：（1）政府應制定合理的補貼政策提高消費者低碳偏好和環境敏感度，從而提高消費者低碳產品認可度，并健全獎懲制度倡導消費者垃圾分類，共創低碳環保社區。政府還應利用政策激勵回收商回收廢舊產品供制造企業進行再制造生產，同時制定合理的碳排放權分配制度，并及時調控碳排放權交易價格，保障多主體利益，促進碳中和目標下制造企業閉環供應鏈低碳轉型。（2）制造企業應加大負碳技術、去碳技術和碳減排技術的研發投入，搭建技術生態化創新平臺，合理控制回收再造成本和碳排放權交易成本實現利潤最大化，并根據外部環境制定最優碳減排策略，承擔相應的企業社會責任。制造企業還應積極采用大數據、云計算和人工智能等數字技術，準確分析消費者低碳偏好、挖掘消費者價值，并與零售商和回收商形成良好的合作關系，最終實現閉環供應鏈整體低碳轉型與共創價值提升。（3）零售商應提高自身服務水平增強與消費者的黏性，并大力宣傳促銷低碳產品實現經濟效益與環境效益雙贏。回收商應對廢舊產品進行正確的分類處理，便于制造企業進行再制造生產。零售商和回收商還應減少產品流通環節的碳排放，多使用可降解包裝材料并回收再利用。