基于碳足跡核算的制造業(yè)綠色供應鏈優(yōu)化路徑研究

摘要：本文以碳足跡核算為核心，探討了制造業(yè)綠色供應鏈的碳排放量化與減排路徑。通過構建碳足跡核算模型，結合生命周期評價（LCA）方法，分析了從原材料采購、生產制造、物流運輸?shù)浇K端回收的碳排放全過程。在此基礎上，文章提出了具體的綠色供應鏈優(yōu)化路徑，涵蓋低碳采購、生產制造工藝改進、物流運輸優(yōu)化及逆向供應鏈管理。以期為制造業(yè)實現(xiàn)綠色供應鏈管理提供理論依據(jù)與實踐指導，推動制造業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：碳足跡核算；制造業(yè)；綠色供應鏈；減排路徑

引言

隨著全球應對氣候變化的步伐加速，碳中和已成為各國政府的核心目標。作為碳排放的主要源頭之一，制造業(yè)在全球經濟中扮演著關鍵角色。制造業(yè)的綠色轉型，特別是降低供應鏈中的碳排放，已成為推動可持續(xù)發(fā)展的關鍵驅動力。當前，碳足跡核算作為一種衡量碳排放的關鍵工具，正逐步被應用于制造業(yè)供應鏈管理中。盡管國內外在碳足跡核算方法及其應用研究方面已取得一定進展，但在實際操作層面，碳排放的量化與減排策略的具體實施路徑仍存在明顯不足。因此，如何有效地量化供應鏈各環(huán)節(jié)的碳排放并制定相應的減排措施，已成為亟須解決的關鍵問題。

一、制造業(yè)供應鏈碳足跡核算方法與模型構建

（一）碳足跡核算的理論基礎

碳足跡核算，作為一種量化供應鏈過程中溫室氣體排放量的技術方法，其理論基礎源自生命周期評價（LCA）。生命周期評價是一種系統(tǒng)化的分析方法，能夠對產品從原材料獲取、生產、使用到最終處置或回收的全過程中所產生的環(huán)境影響進行評估。在供應鏈碳排放核算中，碳足跡的邊界界定至關重要[1]。通常，碳排放被劃分為三個不同的范圍，范圍1為直接排放，如企業(yè)自有燃料消耗；范圍2為間接排放，如電力消耗；范圍3為其他間接排放，如原材料采購和產品運輸。這些排放范圍的界定有助于確保碳足跡核算的全面性，使其能夠涵蓋制造業(yè)供應鏈中各個環(huán)節(jié)的碳排放，并指導減排措施的實施。

（二）制造業(yè)供應鏈碳足跡量化模型

在制造業(yè)供應鏈中，碳足跡量化模型需全面覆蓋從原材料采購、產品制造、運輸至回收的整個流程。原材料采購階段的碳排放主要源自原材料的開采、運輸及處理過程。通過評估各類原材料生命周期內的碳足跡，并結合供應商的生產數(shù)據(jù)，可構建原材料碳排放的計算模型。為降低供應鏈碳排放，低碳原材料在供應商選擇中的權重評估至關重要。該模型通過分析不同供應商的碳排放數(shù)據(jù)，并結合供應商的生產能力、運輸方式等因素，構建了一個綜合評估體系。

生產制造階段是供應鏈中碳排放的主要來源。利用物聯(lián)網（IoT）技術，可實現(xiàn)對生產過程中各環(huán)節(jié)能耗與碳排放的實時監(jiān)測。通過部署傳感器與智能設備，企業(yè)能夠實時收集能源使用數(shù)據(jù)（例如電力、氣體、蒸汽等消耗），并通過對這些數(shù)據(jù)的分析，識別出高能耗環(huán)節(jié)。物流運輸作為供應鏈中不可忽視的碳排放源，通過采用多模式運輸（如公路、鐵路、水路的結合使用），可優(yōu)化運輸路線，減少不必要的能耗與碳排放。

（三）數(shù)據(jù)整合與可視化分析工具

為確保碳足跡核算的精確性與效率，企業(yè)必須對供應鏈中的碳排放數(shù)據(jù)進行整合與可視化分析。區(qū)塊鏈技術，以其去中心化、不可篡改的特性，為碳排放數(shù)據(jù)的追溯提供了有效保障。通過應用區(qū)塊鏈技術，企業(yè)能夠確保碳足跡數(shù)據(jù)的真實性和透明性，并實現(xiàn)對每個環(huán)節(jié)碳排放情況的實時追蹤。碳足跡可視化平臺通過圖形、圖表等手段展示復雜的碳排放數(shù)據(jù)，使管理者能夠直觀掌握供應鏈中各環(huán)節(jié)的碳排放狀況。利用Tableau、PowerBI等工具，企業(yè)能夠實時更新和分析碳足跡核算結果，輔助管理者及時作出決策[2]。這些可視化工具不僅提升了數(shù)據(jù)分析的效率，還幫助各級管理者明確碳減排目標及優(yōu)化措施，促進了綠色供應鏈的實施。

二、制造業(yè)綠色供應鏈的低碳優(yōu)化路徑

（一）綠色采購與供應商協(xié)同管理

低碳采購作為降低制造業(yè)供應鏈碳排放的關鍵初始步驟，對企業(yè)而言，通過實施綠色采購策略，可確保從源頭上對碳排放進行有效控制。在此過程中，構建低碳供應商評價指標體系顯得尤為關鍵。該體系不僅需對供應商的環(huán)境績效進行評估，還應考量其碳排放控制能力及相關技術的應用情況。評價指標體系應包含以下維度：供應商生產過程中的碳排放量、能源消耗效率、廢料處理與回收技術的應用，以及原材料的低碳屬性等。借助科學的碳排放標準和碳足跡測量工具，企業(yè)能夠實時監(jiān)控并選擇符合低碳標準的供應商。

供應商碳績效的動態(tài)考核與激勵機制是保障綠色采購持續(xù)實施的關鍵策略。供應商的碳排放績效應與長期合作及獎懲措施相結合。企業(yè)通過定期監(jiān)測供應商的碳排放情況，并依據(jù)其表現(xiàn)進行考核，可以激勵供應商不斷優(yōu)化其碳排放控制措施。對于表現(xiàn)突出的供應商，可提供優(yōu)先采購機會或其他形式的激勵；反之，對于未達到標準的供應商，則應考慮減少合作或要求其采取必要的改進措施[3]。通過實施這種動態(tài)考核機制，企業(yè)不僅能夠提升供應鏈的碳排放控制能力，還能推動整體供應鏈的綠色轉型。

（二）生產制造過程中的工藝與技術革新

在生產制造過程中，碳排放的主要來源是高能耗設備與不合理的工藝流程。推動工藝與技術的革新對于實現(xiàn)低碳化至關重要。高耗能設備的替代是優(yōu)化生產環(huán)節(jié)的重要手段。例如，變頻電機的應用可以顯著提高設備的能效，降低電力消耗。傳統(tǒng)的電動機由于采用固定的轉速，在負荷變化時往往出現(xiàn)能效下降。而變頻電機可以根據(jù)負荷自動調整轉速，降低不必要的能源浪費，達到節(jié)能減排的目的。余熱回收技術是另一項重要的能效提升手段。在傳統(tǒng)生產過程中，大量的熱能被浪費，而這些熱能可以通過余熱回收系統(tǒng)加以利用。例如，在高溫工藝過程中產生的廢氣可以通過熱交換器將熱量回收，并用于加熱原料或供給熱水等。這一技術的應用不僅減少了能源消耗，還能夠降低碳排放。

數(shù)字化智能制造（如MES系統(tǒng)）與碳排放的協(xié)同優(yōu)化也是提升生產環(huán)節(jié)低碳化的關鍵。制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）通過對生產過程的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，可以為企業(yè)提供詳細的能耗數(shù)據(jù)和碳排放信息，幫助企業(yè)識別生產過程中的高能耗、高碳排放環(huán)節(jié)。結合MES系統(tǒng)，企業(yè)可以對生產線進行優(yōu)化配置，精確控制每個環(huán)節(jié)的能源消耗[4]。例如，企業(yè)可以通過自動化控制系統(tǒng)調節(jié)生產節(jié)奏與設備使用情況，減少無效能耗，并通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)能效的持續(xù)改進。

（三）物流網絡與逆向供應鏈優(yōu)化

在制造業(yè)供應鏈中，物流運輸是碳排放的主要來源之一。對物流網絡與逆向供應鏈進行優(yōu)化設計，能夠顯著降低供應鏈中的碳排放量。采用多式聯(lián)運（即結合公路、鐵路、水運等多種交通方式）是實現(xiàn)運輸優(yōu)化的有效策略。企業(yè)通過合理選擇運輸工具與路線，可以減少運輸過程中不必要的碳排放。在運輸環(huán)節(jié)中，通過合理規(guī)劃路徑、優(yōu)化貨運量和選擇低碳運輸工具，可以有效減少碳排放。運輸路徑的優(yōu)化不僅限于選擇低碳交通工具，精確的路徑規(guī)劃同樣是降低碳排放的關鍵措施。現(xiàn)代物流公司廣泛采用運輸管理系統(tǒng)（TMS）和優(yōu)化算法來進行運輸路徑的規(guī)劃與調整（如圖1所示）。這些系統(tǒng)能夠分析不同運輸方式、路線與貨物類型的碳排放情況，并提供最佳的運輸方案。

廢舊產品回收網絡的碳減排潛力分析是制造業(yè)綠色供應鏈中的另一項重要工作。在傳統(tǒng)的供應鏈模式下，產品使用后往往被丟棄，造成了大量資源浪費及環(huán)境污染。而通過建立廢舊產品的回收網絡，企業(yè)可以實現(xiàn)資源的再利用，減少廢棄物排放并降低生產所需的原材料消耗[5]。回收產品的碳減排潛力，具體取決于回收過程中的能源使用與運輸距離。通過對回收網絡進行優(yōu)化，可以在最大程度上降低運輸成本和碳排放，實現(xiàn)綠色供應鏈的閉環(huán)。

閉環(huán)供應鏈設計是一種高效的碳足跡削減策略。通過對供應鏈各個環(huán)節(jié)進行全面的分析與優(yōu)化，企業(yè)能夠將廢料和廢舊產品重新納入生產過程，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)。在這一過程中，企業(yè)不僅能夠減少對新原料的依賴，還能有效減少廢棄物排放，降低碳足跡。

三、案例分析

（一）案例背景

為深入研究碳足跡核算在實際操作中的應用，本研究選取了一家具有代表性的制造業(yè)企業(yè)（以下簡稱“企業(yè)A”）作為研究案例。該企業(yè)專注于機械零部件的生產，其生產流程中包含鑄造、涂裝等高排放工序，這些環(huán)節(jié)是碳排放的主要集中點。

企業(yè)A的碳足跡核算工作始于供應鏈基線數(shù)據(jù)的收集。為了確保碳排放數(shù)據(jù)的全面性和準確性，企業(yè)A對其供應鏈的各個階段進行了細致的能源消耗和碳排放監(jiān)測。所采集的關鍵數(shù)據(jù)涵蓋了能源消耗（包括電力、天然氣、蒸汽等）、生產原料的碳排放系數(shù)、運輸及物流環(huán)節(jié)的排放數(shù)據(jù)等。

通過碳足跡核算，企業(yè)A成功識別出供應鏈中的碳排放熱點環(huán)節(jié)，特別是鑄造和涂裝工序。鑄造工序中金屬熔煉和澆鑄過程，以及高溫爐和相關設備的能源消耗，使其成為主要的高排放源。涂裝工序則因使用溶劑和化學品，以及大量能源用于加熱，導致其排放量同樣顯著。

依據(jù)核算結果，企業(yè)A揭示了以下關鍵發(fā)現(xiàn)：（1）在鑄造環(huán)節(jié)中，電力消耗占總碳排放的35%，主要源自金屬加熱和熔煉過程。（2）在涂裝環(huán)節(jié)，60%的碳排放源自能源消耗和化學溶劑的使用。

（二）實施優(yōu)化方案及效果評估

針對企業(yè)A碳排放的關鍵環(huán)節(jié)，本研究提出了包括綠色采購、技術革新與能源管理優(yōu)化在內的多項低碳化策略。在低碳材料選擇方面，本研究建議采用低碳原材料，例如利用回收金屬替代原生金屬，以降低碳足跡；在供應商碳排放績效考核方面，本研究建議與供應商共同設定碳減排目標，并要求供應商提供年度碳排放報告，同時將碳足跡數(shù)據(jù)納入供應商績效考核體系。實施上述策略后，企業(yè)A在綠色采購策略的指導下，上游碳排放量成功減少了15%，具體數(shù)據(jù)見表1。研究結果揭示，綠色采購策略在減少上游碳排放方面表現(xiàn)出顯著的成效，并對降低整體碳足跡發(fā)揮了積極作用。

生產環(huán)節(jié)的高能耗問題，企業(yè)A采取了技術革新和能效提升的措施，成功實現(xiàn)了單位產品能耗的降低。主要措施包括：首先，設備更新?lián)Q代，采用變頻電機取代傳統(tǒng)固定轉速電機，以提高設備能效。其次，余熱回收技術，在鑄造工序中，安裝余熱回收裝置，將熔煉爐排放的廢熱回收并重新利用于供暖和生產過程。第三，智能化控制，通過實施制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)，并根據(jù)負載情況自動調整生產節(jié)奏，以避免不必要的能源消耗。實施上述措施后，企業(yè)A的單位產品能耗降低了20%，具體成效詳見表2。結果顯示，企業(yè)A不僅有效降低了生產過程中的能源消耗，還減少了相應的碳排放，推動了制造環(huán)節(jié)的低碳化。

四、結論

在促進制造業(yè)綠色供應鏈低碳化轉型的進程中，碳足跡核算作為一種量化碳排放的工具，為企業(yè)提供了制定有效減排策略的基礎。通過精確的碳排放監(jiān)測與科學的優(yōu)化路徑，制造業(yè)得以實現(xiàn)能源的高效利用和資源的最大化回收，進而推動經濟與環(huán)境的雙重可持續(xù)發(fā)展。然而，實現(xiàn)全面的綠色供應鏈管理，尚需企業(yè)、供應商及政策層面的持續(xù)創(chuàng)新與協(xié)同合作。展望未來，隨著技術的持續(xù)進步和管理理念的深化，低碳化轉型將逐步成為制造業(yè)競爭力提升的關鍵驅動力。

參考文獻：

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（作者簡介：呂衍超，中共武漢市委黨校講師）