基于回收物流成本的不同權力結構閉環供應鏈決策研究

夏文匯，宋文權

(重慶理工大學 管理學院，重慶　400054)

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基于回收物流成本的不同權力結構閉環供應鏈決策研究

夏文匯，宋文權

(重慶理工大學 管理學院，重慶400054)

針對回收物流成本要素對不同權力結構閉環供應鏈及其節點企業決策的影響問題，運用博弈論方法構建了由制造商和零售商組成的集中式決策閉環供應鏈，以及分散式決策閉環供應鏈模型。研究表明：在分散式決策閉環供應鏈中，消費者更傾向于零售商主導的市場結構；僅僅考慮零售價格，消費者會更加偏好于集中式的閉環供應鏈市場結構；制造商承擔回收物流成本增加產生的利潤損失會轉嫁給零售商，并且導致零售商直接提高產品銷售價格而引起市場廢舊品回收率的降低。Nash均衡狀態容易受到制造商和零售商利己行為的影響，占據主導地位的一方會打破市場的均衡狀態。通過算例計算，對比分析了回收物流成本變動對回收率、銷售價格、批發價格，以及閉環供應鏈節點企業最優利潤的影響。

閉環供應鏈；回收物流成本；權力結構；博弈論

隨著人們消費觀念的轉變、環保意識的增強及全社會對資源浪費問題的日益關注，廢舊品的回收再制造受到了各級政府及企業的高度重視。回收物流在產品回收再處理過程中的經濟價值逐步得到顯現，企業主動進行廢舊品回收再制造的動力來源于實際的經濟利益[1]。于是，如何有效規避回收物流過程中的各項成本開支(倉儲、運輸、包裝等)成為企業必須重視的環節。本文研究的主要問題就是回收物流成本如何對閉環供應鏈回收再制造產生影響，以及對不同權力結構閉環供應鏈決策產生的影響。

一、文獻綜述

回收物流屬于逆向物流的組成部分，國外已有的關于回收物流的研究多是在逆向物流的框架下進行的，且研究范圍較廣。在逆向物流網絡設計方面，Fonseca在考慮企業的逆向物流基礎設施、逆向物流隨機性及運輸成本等因素的基礎上，構建了一個逆向物流計劃實施的綜合性模型，該模型關注的焦點集中在逆向物流網絡建設成本最低化和該網絡對閉環供應鏈影響最小化的雙目標上[2]。處于產品生命周期末端的廢舊品，其本身也具有相對較低的剩余價值，這種特性也直接影響到廢舊品回收處理方式的選擇。Chiara分析了廢舊品剩余價值損失以及回收時間價值的損失對逆向物流閉環供應鏈利潤的影響，發現對于那些剩余價值相對較低的廢舊品應當回收再循環利用，而對于那些剩余價值相對較高的廢舊品，應當在回收再加工的基礎上進行再銷售[3]。在逆向物流績效評估方面，Monhammed和Walid給出了逆向物流綜合評價指標和平衡積分卡，以此來對那些已經實施逆向物流活動企業的績效進行考核，為企業逆向物流管理的進一步改善提供了參考依據[4]。國內關于回收物流的研究也較為豐富。伊長生和關學斌展開了基于模糊——隨機規劃需求的WEEE回收物流網絡優化研究[5]。朱丹研究了廈門市的餐廚垃圾回收物流問題，并設計了基于回收系統參與各方價值共贏的城市餐廚垃圾回收物流系統[6]。狄衛民和趙冬研究了廢舊家電回收物流網絡的功能需求問題，將政府部門、企業股東和消費者三方的利益訴求進行綜合考量[7]。在計算回收物流成本方面，周揚和周三元將作業成本法運用到回收物流成本的計算，并結合快運企業的實際情況介紹了該方法的優點[8]。在當下的循環經濟研究熱點視角層面，劉國秋等人將循環經濟的理念嵌入到包裝物的逆向物流回收模式中，構建了包裝物逆向回收物流的4種模式——包裝物生產商、包裝物使用商、包裝行業同一回收以及第三方回收商負責回收[9]。

不難發現，現有的關于回收物流的研究多是停留在逆向物流體系構建的研究范圍中，主要包括復雜的逆向回收物流網絡體系建設的研究、回收物流策略，以及回收物流模式和回收物流成本方法等方面。但針對廢舊品回收再制造閉環供應鏈中的回收物流成本，在不同權力結構市場中的影響情況并沒有得到充分研究。此外，在廢舊品回收物流閉環供應鏈的研究基礎上，側重于回收物流策略和回收物流價格的研究，并沒有完全注意到回收物流策略的適用性，大多學者缺乏充分考慮回收物流成本的影響。于是，我們構建了由單一制造商和單一零售商構成的閉環供應鏈以及不同權力結構市場中的回收物流成本博弈模型，來研究回收物流成本對不同權力結構閉環供應鏈的決策影響問題。

二、問題描述與模型建立

主要基于單一制造商與單一零售商組成的閉環供應鏈決策機制的研究，在文獻[10]的基礎上，提出以下基本假設：

假設1：制造商與零售商都是理性的以及風險中性，以實現自身利益最大化為目標，能準確預測市場需求分布函數；

假設2：市場上有足夠的廢舊品供零售商回收；

假設3：回收的廢舊品經過重新加工再制造后可以再銷售，且在功能、質量和效用上與新產品無差別，并且銷售價格相同。

相關符號定義如下：

產品市場需求函數參考文獻[10]，即q=a-βp。其中，q為市場需求量；p為產品的單位銷售價格；a為最大市場規模；β為價格敏感系數。w為制造商給予零售商的單位批發價格；cn為制造商生產新產品的單位生產成本；cr為制造商生產再制品的單位生產成本，因為制造商是理性的，為了有利可圖，有cr

∏M(w)=(w-cn)(a-βp)+

(δ-b-t)qτ

(1)

∏R(p,τ)=(p-w)(a-βp)+

(b-A)qτ-CLτ2

(2)

∏SC=(a-βp)(p-cn)+

(a-βp)(δ-t-A)τ-CLτ2

(3)

三、集中式決策閉環供應鏈決策分析

在集中式的閉環供應鏈決策中，制造商與零售商兩者共同決定產品的銷售價格以及回收率，二者均以閉環供應鏈最大化利潤為目標。

負定，為嚴格凹函數，存在唯一最優解,證畢。

命題2:集中式閉環供應鏈中，當產品銷售價格p和廢舊品回收率τ分別為：

(4)

(5)

將式(4)、(5)代入式(3)，可以求出制造商承擔回收物流成本下，集中式閉環供應鏈的最優利潤為：

命題3：在集中式的閉環供應鏈中，隨著制造商承擔的單位回收物流成本的增加，零售商的產品最優銷售價格單調遞增，廢舊品的最優回收率單調遞減。

證明：因為

四、分散式決策閉環供應鏈決策分析

(一)制造商主導的Stackelberg博弈決策分析

在市場經濟中，因行業壁壘、知識壟斷，特別是利益沖突等因素的存在，零售商與供應商之間普遍存在信息不對稱的現象[13]，供應商與零售商出于自身利益最大化考慮，相互之間進行動態博弈[14]。在制造商為主導者的情形下，制造商和零售商的兩階段博弈過程為〈{M,R},(w,p,τ),(πm,πr),H〉，其中w為制造商的策略選擇，p和τ為零售商的策略選擇，H表示博弈次序如下：

首先，制造商按自身利潤最大化的原則確定單位產品最優批發價格(w*)。然后，零售商根據制造商的決策來確定單位產品最優銷售價格和廢舊品最優回收率(p*,τ*)。

采用逆向歸納法解決制造商的Stackelberg博弈問題。通過計算，可得制造商主導的Stackelberg下的各決策變量的最優解以及制造商、零售商和閉環供應鏈最優利潤為：

(二)零售商主導的Stackelberg博弈決策分析

在零售商為市場主導者的情形下，制造商和零售商的兩階段博弈次序如下：

首先，零售商按自身利潤最大化的原則確定最優銷售價格以及最優回收率(p*,τ*)。然后，制造商根據零售商的決策，由自身利潤最大化的原則確定最優的批發價格(w*)。

通過計算，零售商主導的Stackelberg下的各決策變量的最優解以及制造商、零售商和閉環供應鏈最優利潤為：

(三)Nash均衡博弈決策分析

在Nash均衡博弈市場中，零售商與制造商均不能主導市場，因而兩者的決策行為都依賴對方的決策行為。在這種市場中，零售商與制造商兩者同時決策，即零售商決定自身的單位產品銷售價格p和廢舊品回收率τ；制造商決定自身的單位產品批發價格w。

通過計算，Nash均衡博弈下的各決策變量的最優解以及制造商、零售商和閉環供應鏈最優利潤為：

(四)不同權力結構閉環供應鏈決策結果分析

通過對制造商承擔回收物流成本的集中式閉環供應鏈和分散式閉環供應鏈博弈模型進行構建和計算，得到如表1所示的最優結果。

表1　回收物流成本情形下不同權力結構閉環供應鏈決策結果

由表1，可以得出以下的命題與結論。

命題4：在分散式決策閉環供應鏈中，隨著制造商承擔的單位回收物流成本的增加，零售商的單位商品銷售價格單調遞增，廢舊品回收率單調遞減。制造商的單位批發價格會隨著單位回收物流成本的增加單調遞增。

證明：因為

命題5：在分散式決策閉環供應鏈中，隨著制造商承擔回收物流成本的增加，制造商、零售商和閉環供應鏈的利潤單調遞減(證明過程同命題4)。

證明：

五、算例分析

為了驗證所得結論的正確性并展開闡釋，利用Maple14.0軟件對以上模型及決策變量最優值進行算例分析。根據文獻[15]給出的筆記本制造行業的數據，結合上述所建立的模型和參數的約束條件進行數值計算和驗證。相關參數取值為：a=4.125×105, β=500, CL=5.0×106,cn=400, cr=300, δ=100, A=50,b=60。考察當回收物流成本t∈[0,10]時，不同權力結構閉環供應鏈的決策情況。

圖1表明，隨著回收物流成本的不斷提高，廢舊品的回收率在4種權力結構閉環供應鏈中均單調遞減，且在集中式閉環供應鏈中的遞減速度要明顯快于分散式閉環供應鏈。在分散式閉環供應鏈中，當零售商為市場的主導者時，廢舊品的最優回收率最高，其次是Nash均衡市場，在制造商主導的市場中最低。而集中式決策閉環供應鏈中的廢舊品回收率均高于分散式決策閉環供應鏈中的廢舊品回收率，因此集中式決策下的閉環供應鏈最有利于降低資源消耗以及提高環保效益。

圖1　回收物流成本t對廢舊品回收率τ的影響

圖2表明，隨著回收物流成本的不斷提高，產品的銷售價格在4種權力結構閉環供應鏈中均單調遞增，且在集中式閉環供應鏈中的增長速度要明顯快于分散式閉環供應鏈。單位產品最優零售價格在制造商主導的市場中最高，其次是零售商主導的市場。集中式閉環供應鏈中單位產品最優零售價格小于分散式閉環供應鏈中的單位產品最優零售價格。當存在市場主導者時，消費者會偏好于零售商主導的市場結構。如果僅僅考慮零售價格，消費者會更加偏好于集中式的閉環供應鏈市場結構，因為此時產品的零售價格最低，因而消費者可以獲得更多的利潤。市場需求量呈現出相反的變化，這是因為，消費者面對高價時，需求相對較少，產品的零售價低時，需求量就會相對增加。

圖2　回收物流成本t對銷售價格p的影響

圖3表明，隨著回收物流成本的不斷提高，產品的批發價格在4種權力結構閉環供應鏈中均單調遞增。在分散式閉環供應鏈決策中，就制造商的單位產品批發價格和市場主導地位而言，在制造商主導的市場中最高，其次為Nash均衡市場，在零售商主導的市場中最低。這是因為，在閉環供應鏈中，制造商作為主導者往往具有較強的議價能力，因而制定有利于自己的批發價格。

圖3　回收物流成本t對批發價格w的影響

由圖4可以看出，隨著回收物流成本的不斷提高，閉環供應鏈的最優利潤在4種權力結構閉環供應鏈中均單調遞減。就整個閉環供應鏈的最優利潤來說，在集中式閉環供應鏈中最高，其次是Nash均衡博弈市場，零售商為主導者時的閉環供應鏈最優利潤要高于制造商為主導者時的最優利潤，所以當存在市場主導力量時，閉環供應鏈的市場導向會偏向于零售商為主導者的市場結構。集中式的閉環供應鏈最優利潤要高于分散式閉環供應鏈的最優利潤。

圖4　回收物流成本t對零售商最優利潤的影響

六、結束語

本文以一個制造商和一個零售商組成的4種不同權力結構閉環供應鏈為研究對象，闡釋了制造商承擔回收物流成本對閉環供應鏈最優利潤以及對制造商和零售商最優決策的影響問題，包括制造商的最優批發價格以及零售商的產品最優銷售定價和廢舊品的最優回收率等，研究表明:

(1)在4種不同權力結構閉環供應鏈中，無論是制造商、零售商還是整個閉環供應鏈的利潤，都會隨著制造商所承擔的回收物流成本的增加而減少，這表明在政府實施的廢舊品回收再制造活動時，制造商因承擔回收物流成本導致自身利潤的下降會間接對閉環供應鏈及其成員產生影響。

(2)制造商承擔的回收物流成本的增加會導致其提高給予零售商的單位產品批發價格，這表明制造商基于利益最大化的考慮，會提高自身的批發價格以抵消因為回收物流成本增加而帶來的利潤損失，而零售商會根據制造商的行動采取相應的提價措施，以抵消因為批發價格的提高而帶來的利潤損失。

(3)制造商承擔的回收物流成本的增加會直接造成廢舊品回收率的降低，這是因為當制造商的回收物流成本增加時，會導致產品的批發價格以及銷售價格的提高，一般而言會相對減少消費者對該產品的消費，在同樣的補貼費用前提下，會打擊消費者參與廢舊品回收再制造活動的積極性，不利于當前循環經濟的開展。

(4)從降低資源消耗以及提高環保效益角度考慮，集中式的回收物流閉環供應鏈模式最有效。這是因為，在分散式的回收物流閉環供應鏈中，制造商與零售商之間彼此不信任，相互之間展開博弈，因而造成整個閉環供應鏈的“效率損失”。

在以上結論的基礎上，針對制造商與零售商缺乏回收再制造主動性的問題可以展開政府激勵機制的研究。再者，本文假設廢舊品再銷售價格與新產品銷售價格相一致，沒有考慮到兩類產品的異質性，這些都是未來進一步拓展研究的方向。

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[6]朱丹.基于價值共贏的城市餐廚垃圾回收物流系統設計——以廈門市為案例[J].企業經濟,2014(9):155-158.

[7]狄衛民,趙冬.廢舊家電回收物流網絡的功能需求分析[J].生態經濟,2015,31(4):114-117.

[8]周揚,周三元.作業成本法在回收物流成本研究中的應用[J].物流技術,2013,32(8):171-172,198.

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(責任編輯張佑法)

Research on the Decisions of Closed-loop Supply Chain of Different Power Structure Based on the Recycling Logistics Costs

XIA Wen-hui,SONG Wen-quan

(College of Management,Chongqing University of Technology, Chongqing 400054， China)

Aiming at the influence of recycling logistics costs on the different power structure closed-loop supply chain and its node enterprises,the centralized decision-making closed-loop supply chain model and decentralized decision-making closed-loop supply chain models,which consistsof manufacture and retailer, were constructed with game theory.The results indicate that consumers prefer retailer-dominated market structure under decentralized closed-loop supply chain and prefer centralized closed-loop supply chain if only considering the retail price;the loss of profits will be passed on to retailer with the increases of return logistics costs undertook by manufacturers,and lead to the declineof waste products recovery rate resulting from the retailer’s increase of the retail price.The Nash equilibrium is easily destroyed by manufacture and retailer selfish behavior,so the dominant party will break the equilibrium state of the market.By using numerical analysis method,the impact of recycling logistics costs on return rate,retail price,wholesale price and optimal profits of closed-loop supply chain node enterprises are compared and analyzed.

closed-loop supply chain;recycling logistics costs; power structure; game theory

2015-12-08

重慶市社會科學規劃項目“‘渝新歐’國際鐵路物流系統優化及對策研究”(2012YBGL131)

夏文匯(1967—)，男，四川渠縣人，教授，碩士生導師，研究方向：企業管理、物流與供應鏈管理。

format：XIA Wen-hui,SONG Wen-quan.Research on the Decisions of Closed-loop Supply Chain of Different Power Structure Based on the Recycling Logistics Costs [J].Journal of Chongqing University of Technology(Social Science)，2016(9):74-81.

10.3969/j.issn.1674-8425(s).2016.09.012

F224.32

A

1674-8425(2016)09-0074-08

引用格式：夏文匯，宋文權.基于回收物流成本的不同權力結構閉環供應鏈決策研究[J].重慶理工大學學報(社會科學)，2016(9):74-81.