碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制研究——基于DEMATEL-ISM 模型

李煜华，袁亚雯

(上海应用技术大学经济与管理学院，上海 200235)

2020 年9 月22 日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论中提出：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和［1］。碳中和指在规定时期内人为CO2移除在全球范围抵消人为CO2排放时，可实现CO2净零排放。2021 年3 月15 日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上强调：要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，如期实现碳中和目标。2021 年10 月24 日，中共中央、国务院下发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，强调以经济社会发展全面绿色转型为引领，以能源绿色低碳发展为关键，确保如期实现碳达峰、碳中和。中国作为最大的发展中国家，2060 年实现碳中和目标比发达国家速度更快、难度更大，这不仅彰显大国责任，也体现了中国应对碳减排的雄心与决心。

然而，实现碳中和目标无疑是一项复杂的系统工程。为了实现这一目标，以废旧产品回收再制造为主要特征的闭环供应链逐步受到学界广泛关注。闭环供应链是学者Fleischmann［2］在2003 年提出的，指在完整的供应链循环中考虑产品回收再制造的逆向物流。它不仅可以优化资源投入，还可以创造更多经济价值，这对实现碳中和目标具有重要的推动作用。目前，学者们研究制造企业闭环供应链低碳转型已取得较为丰硕的成果，较多学者运用数学模型定量分析制造企业闭环供应链低碳转型相关的企业社会责任、政府监管、供应链协调等问题，却忽略了低碳转型的深层动机和具体过程，且研究结果较为碎片化。制造业作为国民经济的主体，是立国之本，兴国之器，强国之基，且制造企业闭环供应链低碳转型不仅是中国经济增长的关键，也是“2060碳中和目标”的重要一环［3］。因此本文以碳中和为目标，利用文献研究法和DEMATEL-ISM 相结合的方法，系统研究制造企业闭环供应链低碳转型机制，达到既推进再制造发展闭环供应链，又控制碳排放促进碳中和目标实现的双赢效果。

1 文献综述

近年来，学者们对制造企业闭环供应链低碳转型进行了深入探究，其研究主要体现为3 个方面。

（1）以企业经济效益和环境可持续性为着眼点的制造企业闭环供应链低碳转型研究。如Golroudbary 等［4］使用系统动力学模拟评估电气制造公司的闭环供应链，帮助制造企业降低生产成本，以应对环境挑战；Schenkel 等［5］利用文献综述法研究闭环供应链价值创造及低碳转型的相关文献；Low等［6］利用生命周期技术建模和分析闭环生产系统的碳足迹，以提高公司的经济和环境绩效；Kang 等［7］研究模糊随机环境下啤酒行业闭环供应链中集散中心选址和分配问题，以降低企业制造成本、减少行业碳足迹；Niranjan 等［8］构建了一个综合考虑经济和环境可持续性的集成多渠道闭环供应链网络模型；Abdolazimi 等［9］构建三目标混合整数线性规划模型，利用该模型决策者能够根据交货时间、总成本和环境影响在不同类型的供应商之间做出决定。

（2）以政府效用为主要内容的制造企业闭环供应链低碳转型研究。有学者研究政府的奖惩机制，如郭成恒等［10］、肖敏等［11］、王道平等［12］构建闭环供应链低碳转型模型，研究政府的奖惩机制对制造企业的作用效果；还有学者研究政府的碳排放约束对制造企业闭环供应链低碳转型的影响，例如聂佳佳等［13］、Yang 等［14］、李新军等［15］分析在政府的碳排放约束下，制造企业闭环供应链碳排放总量的控制和优化问题；此外还有学者从其他视角研究政府效用，如谢家平等［16］构建新能源汽车销售及动力电池回收的多级闭环供应链网络，为政府找到促进销售和回收平衡的最优条件，帮助政府发挥最大效用。

（3）以企业社会责任、客户满意度及产品价格为重要变量的制造企业闭环供应链低碳研究。王玉燕等［17］系统分析产品的回收价格，研究结果表明产品的回收价格只与回收再造成本和加工成本等有关；Zhou 等［18］提出模糊双目标规划模型和相应的两阶段模糊交互求解法，以解决公司利润和客户满意度的冲突；邢恩凤等［19］利用Stackelberg 博弈论研究低碳产品市场中低碳产品的销售价格、交易价格及废旧产品市场中低碳废旧产品的回收价格等重要变量，研究结果验证了低碳再制造闭环供应链模型的实用性。Mondal 等［20］、刘珊等［21］证明了闭环供应链成员的企业社会责任对闭环供应链低碳转型的正向影响。

综上所述，从经济、环境、政府、客户等方面对制造企业闭环供应链低碳转型进行深入探究，为碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的研究奠定了良好基础。大多从微观视角进行探索性研究，且采用的方法多为博弈论，较少运用定性与定量相结合的方法从宏观视角系统揭示制造企业闭环供应链低碳转型机制，致力于国家尽快实现碳中和目标。基于此，本文利用文献研究法搜集、筛选和整理碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的影响因素，再运用DEMATEL-ISM 方法探讨转型的关键因素及各因素之间的作用关系，基于此构建碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制模型，揭示转型内外部因素间的作用机制，为制造企业闭环供应链实现低碳转型进而实现碳中和目标提供理论和实践指导。

2 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素提取

本研究首先收集文献资料。以“碳中和”和“制造企业闭环供应链低碳转型”为主要关键词检索中国知网、Web of Science 等中外数据库，搜集与本研究高度相关的文献，同时为提高文献研究的信度与效度，利用资料三角形法进行分析以保证资料的真实性和可靠性［22］；然后基于文献研究法初步梳理出碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的相关影响因素；最后走访有关专家学者、多年从事制造企业的研发人员及生产工人征求他们的意见，同时结合碳中和目标的实际情况，对影响因素进行修改、完善、整理，最终提取出18 个影响因素，并对各因素进行解释说明，如表1 所示。

表1 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的影响因素

3 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制模型构建

3.1 基于DEMATEL-ISM 方法的建模分析

DEMATEL 即决策试验和评价试验法，是 Fontela 等［26］共同提出的一种复杂系统因素分析方法。该方法利用图论和矩阵对复杂系统中的因素进行定性判断，进而计算各因素的影响度、被影响度、中心度和原因度，以此来厘清复杂系统中因素间的相互作用关系，识别出系统的关键要素，简化系统结构。ISM 即解释结构模型法，是美国系统工程理论家Warfield 提出的解释系统影响因素结构关系的方法。该方法将一个复杂的系统分成多个子系统，利用矩阵处理因素间的关系，最后形成一个多层递阶结构模型，将模糊不清的复杂关系转化为直观明了的结构关系，适用于分析和理解具有多重影响因素的复杂系统［27］。DEMATEL 方法偏向微观而ISM方法偏向宏观，集成DEMATEL 和ISM 对碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型进行研究能够互补优势、提高计算效率，并从影响层次、路径及程度全面剖析碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制。

3.1.1 确定初始直接影响矩阵

本文向35 位了解碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的专家（7 名来自制造企业，7 名为零售商，7 名消费者，7 名回收商，7 名政府工作人员）发放调查问卷，对影响因素间的作用强度进行评分，按没有影响（0 分）、较小影响（1 分）、一般影响（2 分）、较大影响（3 分）、非常大影响（4 分）这5 个等级对进行赋值，得到10 组影响矩阵［28］。为了确保问卷数据的内部一致性，运用SPSS 对数据进行Cronbachα系数检验，α为0.976，大于0.80 信度良好。然后采取平均法综合35 位专家的评分结果，计算出各均值，消除专家们的主观差异。最后根据公式（1）得到初始直接影响矩阵S，如表2 所示。

表2 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素的直接影响矩阵S

表2 （续）

3.1.2 计算综合影响矩阵

初始直接影响矩阵只反映各因素间的直接影响关系，可以通过计算综合影响矩阵从而进一步分析因素间的间接影响关系。首先计算初始直接影响矩阵S各行、各列的和，令所有和的最大值为，然后将初始直接影响矩阵S的各元素除以，得到标准化直接矩阵A，计算公式如（2）、（3）所示。

按公式（4）计算综合影响矩阵T（表3），I为单位矩阵。

表3 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素的综合影响矩阵T

3.1.3 计算中心度和原因度

依据综合影响矩阵T计算各因素的影响度D、被影响度R、中心度D+R和原因度D-R。其中影响度D是矩阵T的各行之和，反映该行因素对其他因素的影响程度；被影响度R是矩阵T的各列之和，反映该列因素受其他因素的影响程度；中心度D+R是影响度和被影响度相加，中心度的值越大，说明此因素在系统中重要性越大；原因度D-R是影响度与被影响度相减，当原因度的值大于零时为原因因素，表明该因素对其他因素的影响力更大，当原因度小于零时为结果因素，表明该因素受其他因素的影响力更大，计算结果见表4。以中心度D+7 为横坐标，原因度D-R为纵坐标绘制影响因素的因果关系图，并标示出各因素的位置，如图1 所示。

图1 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素的因果关系

表4 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素的影响度、被影响度、中心度、原因度及排名

表4 （续）

（1）中心 度分析。从表4 和图1 可知，在制造企业方面，碳减排策略因素的中心度居首位，表明碳减排策略在制造企业方面占有核心地位，对制造企业的发展及低碳转型有着重要影响。在零售商方面，低碳产品销售价的中心度较高，说明其为关键要素；同时低碳产品销售价的中心度在整个系统中排名第二，这表明低碳产品销售价是推动碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的深层关键因素。在回收商方面，废品回收率和废品回收价格的中心度分别位居整个系统的第六、第十位，这表明废品回收率在整个体系中有着较为重要的作用和地位。在消费者方面，消费者低碳偏好和消费者环境敏感度的中心度在整个系统中的位置较低，说明这两个因素的重要性较小。在政府方面，补贴政策、环境监管力度分别位于整个系统的第三、第四位，表明它们是实现碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的重要着力点。

（2）原因度分析。在碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型系统中，补贴政策为原因因素且其原因度最大，对其他因素的影响力最大，因此推动碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型，政府的补贴政策必须作为重点优先制定。废品回收率为结果因素且其原因度最小，最容易受到其他因素的影响，因此必须高度把控废品回收率，积极探索影响废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，而其他主体因素其原因度大部分都小于零，这说明政府对于碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型有着重要的影响和制约作用，是碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的基础；而制造企业、零售商、回收商和消费者容易受到政府的管控，所以政府应把握和利用该管控作用，合理制定奖惩政策推动碳中和目标的实现进程。

3.1.4 建立可达矩阵

依据综合影响矩阵T，计算整体影响矩阵H，计算公式如（5）所示，I为单位矩阵。

可达矩阵M表示影响因素之间直接和间接的作用关系，可描述系统内某个因素到达另一因素的连通路径。由综合影响矩阵T可得可达矩阵M，首先通过计算综合影响矩阵T所有项的平均值得到阈值λ为0.024，最后依据公式（6）得到可达矩阵M，如表5 所示。

表5 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素的可达矩阵M

3.1.5 构建多层递阶结构模型

根据可达矩阵M获得可达集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 对应的列集合；Q(Si)是第Si列中所有元素1 对应的行集合；R(Si)是集合P(Si)和集合Q(Si)的交集。然后进行第一次层次化处理，P(Si)和R(Si)相等的因素为最高级因素，位于ISM 模型图的第一层L1。第一层的因素集确定后将L1层的因素剔除，再依据上述原则确定后续层级。根据分层结果及可达矩阵M，构建多层递阶结构模型，如图2 所示。

图2 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型影响因素的多层递阶结构

根据图2 的多层递阶结构模型可知，环境监管力度和补贴政策为本质影响因素，两者相互独立但对其他因素有着重要影响，这说明环境监管力度和补贴政策是碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的重要基础。废品回收价格、碳排放约束、碳税政策处于第四层，在受到第五层因素影响的同时又作用于第三层因素，而碳排放交易价格只作用于第三层因素却不受第五层因素影响。企业低碳文化、企业社会责任、碳减排策略、低碳产品销售价位于第三层，是整个结构模型的中心节点，在受到深层因素影响的同时又与表层因素密切联系；与此同时它们还存在跨层影响关系，是促进碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的关键因素。回收再造成本、回收契约机制、客户服务水平、消费者环境敏感度处于第二层，全部直接作用于第一层因素，而第一层因素为碳减排技术、再制造能力、废品回收率、消费者低碳偏好，是推动碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的最直接影响因素。

3.2 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制分析

基于上述DEMATEL-ISM 分析厘清了因素间的作用关系及层级结构，充分理解碳中和目标下制造企业闭环供应链的低碳转型，基于此构建碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制模型，如图3所示，深度分析影响低碳转型各因素间的作用机制，从而打开制造企业闭环供应链低碳转型的“黑箱”，助推中国早日实现碳中和目标。

图3 碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制模型

政府为引导制造企业闭环供应链在碳中和目标下实现低碳转型，可以采取多种方式对制造企业、零售商、回收商和消费者进行激励。由图3 可知，政府的影响因素分为两层。（1）环境监管力度和补贴政策位于底层是政府管控的重要基础，因此政府应该对超标排放二氧化碳的制造企业加大处罚力度，并大力宣传“低碳生活，从我做起”的环保理念；在此基础上，政府应对制造企业开发碳减排技术、零售商销售低碳产品、消费者购买低碳产品及回收商回收废旧产品等给予财政补贴，帮助他们渡过经济难关。（2）碳排放交易价格、碳排放约束和碳税政策位于顶层是政府管控的直接依赖因素，政府需尽快确定符合市场供需要求的碳交易价格，并加强对碳交易市场的监管，打造规范、有序的碳交易市场。政府应参考制造企业历史的碳排放总量，合理分配碳排放额，并设立单独部门监测企业碳排放量的变化，及时调整制造企业的碳排放权，实现有效的碳排放约束。政府还可以运用碳税政策降低制造企业的碳排放量，对于碳排放量较高甚至超标的制造企业设立较高的碳税税率、碳排放量较低的企业进行碳税减免。

制造企业的主要影响因素分为三层。（1）企业低碳文化、企业社会责任和碳减排策略位于根本层。因此对于制造企业自身而言，应培养全体员工的低碳理念、低碳价值观，形成优良的企业低碳文化，从而帮助制造企业闭环供应链低碳转型。制造企业作为重要的社会成员，履行企业社会责任是其不可推卸的义务，应将企业社会责任与碳减排策略相融合，为企业带来稳定且持续的发展。（2）回收再造成本和回收契约机制位于中间层。制造企业在利用原材料生产低碳产品的同时，也应利用从回收商回收的材料进行再制造生产出低碳产品，因此制造企业应综合考虑各成本参数，运用数学模型控制回收再造成本，并与回收商建立良好的回收契约机制，保证可回收材料的数量和质量。（3）碳减排技术和再制造能力位于表象层。制造企业应大力引进并应用二氧化碳捕获与埋存技术和二氧化碳利用和封存技术等，改进生产流程从而使企业的碳排放量达标。制造企业还应提升其再制造能力，从而实现更多废旧产品的再利用，加快企业低碳转型的步伐。

零售商、消费者和回收商作为闭环供应链下游节点，对于碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型有着不可或缺的作用。（1）零售商的主要影响因素为客户服务水平和低碳产品销售价。良好的客户服务水平可使零售商实现利润最大化，同时也是零售商销售低碳产品致力于实现碳中和目标的关键影响因素。零售商对于低碳产品的定价策略其实是零售商与消费者的信息不对称博弈，应合理定价引导低碳产品市场健康发展。（2）消费者的主要影响因素为消费者低碳偏好和消费者环境敏感度。当消费者低碳偏好增强时，制造企业和零售商会适当地提高低碳产品价格，此时政府应合理提高碳排放权价格，严格控制制造企业的碳排放量。消费者环境敏感度对消费者低碳产品消费意向有显著的正向影响，因此政府和企业应加强环境保护知识宣传，传递更多的低碳产品相关信息，充分发挥自身号召作用提高消费者的环境敏感度。（3）回收商的主要影响因素为废品回收率和废品回收价格。回收商应正确分类废旧产品提高其剩余价值，从而提高废品回收率便于制造企业进行再制造，同时应合理定价废旧产品提高废品回收率，繁荣废品回收市场推动碳中和进程。

4 结论与建议

4.1 结论

本文首先利用文献研究法提取碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的18 个关键影响因素；其次运用DEMATEL 对影响因素进行分析，依据因素中心度和原因度的排名情况分析因素的重要程度；然后运用ISM 构建多层递阶结构模型厘清各因素间的逻辑关系及作用路径；最后构建机制模型深度剖析各因素间的作用关系，从而揭示碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型机制。研究结果表明：（1）碳减排策略因素的中心度最大，处于系统的核心地位；补贴政策因素的原因度在该指标体系中排名第一，对其他因素的影响力较大，因此应以补贴政策为中心部署碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型行动。（2）18 个影响因素分为五层，第一层影响因素为近邻致因具有较强的依赖性，依赖着底层影响因素，第二到四层影响因素为过渡致因具有传递影响力的作用，第五层影响因素为本质致因具有较大影响力，一旦遭到破坏就会产生相应的蝴蝶效应。（3）政府、制造企业、零售商、消费者和回收商作为碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的重要参与主体，政府为其提供辅助性政策保障，制造企业作为核心起着重要的支撑作用，零售商、消费者和回收商保障了闭环供应链低碳转型的协调运行。

4.2 建议

为了提高碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型的实现效率，依据本文的研究结果提出以下建议：（1）政府应制定合理的补贴政策提高消费者低碳偏好和环境敏感度，从而提高消费者低碳产品认可度，并健全奖惩制度倡导消费者垃圾分类，共创低碳环保社区。政府还应利用政策激励回收商回收废旧产品供制造企业进行再制造生产，同时制定合理的碳排放权分配制度，并及时调控碳排放权交易价格，保障多主体利益，促进碳中和目标下制造企业闭环供应链低碳转型。（2）制造企业应加大负碳技术、去碳技术和碳减排技术的研发投入，搭建技术生态化创新平台，合理控制回收再造成本和碳排放权交易成本实现利润最大化，并根据外部环境制定最优碳减排策略，承担相应的企业社会责任。制造企业还应积极采用大数据、云计算和人工智能等数字技术，准确分析消费者低碳偏好、挖掘消费者价值，并与零售商和回收商形成良好的合作关系，最终实现闭环供应链整体低碳转型与共创价值提升。（3）零售商应提高自身服务水平增强与消费者的黏性，并大力宣传促销低碳产品实现经济效益与环境效益双赢。回收商应对废旧产品进行正确的分类处理，便于制造企业进行再制造生产。零售商和回收商还应减少产品流通环节的碳排放，多使用可降解包装材料并回收再利用。