政府規制下混合渠道銷售/回收的電器電子產品閉環供應鏈決策

馬祖軍，胡 書，代 穎

(1.西南交通大學經濟管理學院物流與應急管理研究所，四川 成都 610031；2.西南交通大學交通運輸與物流學院，四川 成都 610031)

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政府規制下混合渠道銷售/回收的電器電子產品閉環供應鏈決策

馬祖軍1，胡 書2，代 穎1

(1.西南交通大學經濟管理學院物流與應急管理研究所，四川 成都 610031；2.西南交通大學交通運輸與物流學院，四川 成都 610031)

針對混合渠道銷售及回收的電器電子產品閉環供應鏈(CLSC)，考慮當前我國實施的WEEE規制政策的影響，建立CLSC決策模型，并基于博弈分析方法求得政府規制工具的最優參數和CLSC中各成員企業的最優經營策略及利潤，以及社會福利和消費者剩余。結果表明：政府向電器電子產品制造商征收的WEEE處理基金越高，則產品批發價、直銷價和分銷價均越高；政府給予WEEE處理商的處理補貼越高，則各WEEE回收企業的回收價格及回收量均越高；消費者環保意識越高以及對WEEE回收價越敏感，都越有助于各回收企業增加WEEE回收量，提高CLSC各成員企業的利潤，以及促進社會福利和消費者剩余的增加；消費者對產品分銷價與直銷價的價格差越敏感，則對制造商和銷售商的利潤、社會福利以及消費者剩余越無益，但不影響第三方回收企業和處理企業的利潤。

WEEE；閉環供應鏈；銷售渠道；回收渠道；政府規制

1 引言

廢舊電器電子產品(WEEE)的回收處理問題已成為全球關注的熱點，許多國家和地區都紛紛研究制定相關法律法規，對WEEE回收處理體系及管理機制進行積極的探索。目前我國WEEE回收處理的整體水平還很低，尚未建立起規范有效的回收處理體系及管理機制。而我國是電器電子產品生產和消費大國，實施電器電子產品回收，一方面可以實現其組成材料的回收再利用，為企業節約生產成本、產生經濟效益，另一方面可以改善人類社會生存的環境，帶來社會效益。因此立足現實，迫切需要相關理論來研究WEEE的回收及循環利用問題。

目前已有不少學者研究了不同回收渠道下的閉環供應鏈(Closed-loop Supply Chain，CLSC)決策問題。例如，Savaskan等[1]研究了從消費者手中回收廢棄產品的最優逆向物流結構，分別在制造商回收、銷售商回收以及第三方企業回收模式下建立了Stackelberg博弈模型。Savaskan和Van Wassenhove[2]進一步研究了一個制造商和兩個競爭零售商組成的CLSC回收渠道決策。在此基礎上，國內外很多學者從各個方向對逆向供應鏈/CLSC中的回收渠道選擇問題進行了拓展，如Gu Qiaolun等[3]分別在制造商回收、零售商回收和第三方企業回收模式下研究CLSC各成員的最優決策，并通過比較最優回收價和各成員的利潤發現制造商回收模式最可取。易余胤和陳月霄[4]研究了需求不確定環境下一個制造商和兩個競爭零售商組成的再制造CLSC中三種不同回收渠道的決策模型。黃宗盛等[5]研究了再制造CLSC的兩種回收渠道，假設產品回收率為回收努力投入水平的微分方程，分別建立了制造商回收和零售商回收的動態CLSC模型。付小勇等[6]基于廢舊電子產品回收市場中存在處理商選擇回收渠道的問題，構建了雙鏈競爭下處理商回收渠道選擇的博弈模型。

現有研究大多是通過對比來探尋最優回收渠道，但現實情況中不可能只存在一種回收渠道，而往往是幾種回收渠道并存，且相互之間呈現競爭合作的關系。為此，有少量文獻研究了多種回收渠道并存情況下的CLSC決策問題，如葉佑林和吳文秀[7]研究了零售商和第三方企業同時負責廢舊產品回收情況下的CLSC定價模型。張成堂和楊善林[8]針對新產品與再制造產品存在銷售價格差異以及廢舊產品有兩種回收渠道的情形，研究了CLSC的回收與銷售定價策略。Hong Xianpei等[9]分別對制造商和銷售商混合回收、銷售商和第三方企業混合回收、制造商和第三方企業混合回收這三種模式下的CLSC決策問題進行了比較。易余胤和袁江[10]在混合回收的情形下建立了再制造CLSC模型，分析了混合回收所帶來的競爭和沖突對節點企業定價決策和利潤的影響。

回收WEEE并非最終目的，從可持續發展角度看，對回收來的WEEE進行再制造并銷往市場，才能真正實現資源循環利用，并為各相關企業帶來盈利。而電器電子產品除了傳統的分銷渠道外，制造商也可通過電子商務等方式進行直銷，由此構成了混合銷售渠道。為此，也有少量文獻研究了混合渠道回收和混合渠道銷售并存的CLSC決策問題，如易余胤和袁江[11]在銷售渠道和回收渠道均存在沖突的情形下建立了CLSC模型，分析了渠道沖突對CLSC定價決策、制造商和零售商的收益比，以及CLSC渠道運作效率的影響。羅兵等[12]也對混合渠道競爭環境下制造商和零售商非合作和合作集中決策模型進行了比較。洪憲培等[13]研究了具有直接銷售渠道和間接銷售渠道、直接回收渠道和間接回收渠道的CLSC定價、回收和利潤等問題。李偉等[14]針對混合渠道銷售和回收情形，分別建立了三種混合回收模式下的CLSC定價模型。

然而，上述文獻均未考慮政府規制政策的影響，而我國已于2011年1月1日開始施行《廢棄電器電子產品回收處理管理條例》，該條例最重要的配套法規《廢棄電器電子產品處理基金征收使用管理辦法》也已于2012年7月1日開始執行。該辦法中提出分別按照電器電子產品生產者銷售、進口電器電子產品的收貨人或者其代理人進口的電器電子產品數量定額征收WEEE處理基金，并對處理企業按照實際完成拆解處理的WEEE數量給予定額補貼。目前國內外有關CLSC決策的研究中，只有少量文獻考慮了政府規制政策的影響。如Atasu等[15]針對延伸生產者責任(Extended Producer Responsibility，EPR)制度下生產者付費情形，考慮政府、生產企業和消費者之間的博弈，分析了回收法規的環境和經濟影響。Webster和Mitra[16]建立了一個兩階段模型，用來分析制造商自行回收和委托回收情況下制造商和再制造商的競爭策略，以及回收法律的影響。Hammond和Beullens[17]建立了一個由電器電子產品制造商和消費者構成的兩層CLSC網絡均衡模型，并分析了WEEE指令規定的最低回收率和再生利用率的影響。Georgiadis和Besiou[18]采用系統動力學方法分析了環境立法、綠色形象等因素對電器電子產品CLSC的環境和經濟可持續性的影響。Ma Weimin等[19]研究了消費補貼對多渠道CLSC的影響，并分析了政府規制前后供應鏈成員企業的最優決策。余福茂等[20]把電子廢棄物回收處理歸納為四種模式，建立了相應模式下考慮回收補貼激勵的回收渠道決策模型。劉慧慧等[21]建立了廢舊電器電子產品雙渠道(正規渠道和非正規渠道)回收競爭模型，并討論了不同競爭情景下政府補貼的影響。

上述文獻盡管在一定程度上考慮了回收法規、回收補貼等政府規制政策對CLSC決策的影響，但大多依據歐盟WEEE指令或類似的EPR政策進行探討，而實際上不同國家和地區在成本結構、環保意識水平和市場競爭等方面是不同的，不能照搬WEEE指令[15]。例如，目前我國實施的《廢棄電器電子產品處理基金征收使用管理辦法》中只規定按照生產企業、進口企業生產/進口的電器電子產品數量對其定額征收處理費，對處理企業按照實際完成拆卸處理的WEEE數量給予定額補貼。但現有研究均未考慮這一WEEE規制政策的特點，導致研究結論缺乏實踐指導意義。此外，現實中通常是混合回收渠道和混合銷售渠道并存的情形，那么在上述具有中國特色的WEEE規制政策的作用下，CLSC成員企業又該如何決策呢？這正是本文試圖解決的問題。

鑒于此，本文以當前我國實施的WEEE規制政策為依據，研究混合渠道銷售和混合回收渠道并存環境下的CLSC決策問題。與以往研究相比，本文的創新之處在于：結合當前我國實施的WEEE規制政策，考慮三種回收渠道(即第三方企業回收、銷售商回收和處理商回收)和兩種銷售渠道(即銷售商分銷、制造商直銷)混合并存且各自進行價格競爭的情形，及其對CLSC決策的影響。通過建立CLSC決策模型，基于博弈分析方法求得CLSC中各成員企業的最優經營策略和政府規制政策的最優參數，以及CLSC各成員企業的利潤、社會福利和消費者剩余，并分析混合渠道相關參數和政府規制政策對供應鏈各成員企業的經營決策變量和利潤、社會福利以及消費者剩余的影響，從而為政策制定和供應鏈成員企業決策提供參考。

2 問題描述與假設

2.1 問題描述

根據《廢棄電器電子產品回收處理管理條例》，我國對WEEE實行多渠道回收和集中處理制度，即鼓勵電器電子產品生產者自行或者委托銷售者、維修機構、售后服務機構、廢棄電器電子產品回收經營者回收WEEE，再交給有WEEE處理資格的處理企業處理。為此，考慮如圖1所示的由制造商、處理商、銷售商、消費者和第三方回收企業構成的電器電子產品CLSC，包括由第三方企業回收、銷售商回收以及處理商回收組成的混合回收渠道，以及由銷售商分銷以及制造商直銷組成的混合銷售渠道，其中實線表示正向物流，虛線表示逆向物流。第三方回收企業只負責回收WEEE；銷售商負責銷售新電器電子產品并回收WEEE；處理商負責回收WEEE并處理來自三種回收渠道的WEEE；制造商負責生產新電器電子產品并通過兩種銷售渠道銷售。此外，政府通過對制造商征收WEEE處理基金和給予處理商WEEE處理補貼，來宏觀調控WEEE的回收處理。

圖1 混合渠道銷售/回收的電器電子產品CLSC結構

目的是探討由混合回收渠道和混合銷售渠道構成的電器電子產品CLSC，在政府追求社會福利最大化與企業追求自身利益最大化相互沖突的目標下，制定出最佳的政府規制政策和企業運營策略。

2.2 模型假設

(1)制造商可利用全新原材料或由處理商拆解處理后得到的再利用材料生產新電器電子產品，由兩種材料生產的電器電子產品在質量上沒有區別，售價也相同，但使用全新的原材料生產的單位成本為cm，利用拆解處理后得到的再利用材料再制造的單位成本為cr。制造商以單位成本bmp向處理商購買拆解處理后的再利用材料(bmp取決于制造商和處理商的談判能力)，且cm-cr-bmp>0，即制造商進行再制造可以節約成本，是有利可圖的。

(2)生產的電器電子產品通過銷售商分銷和制造商直銷兩種銷售渠道混合銷售，制造商的批發價為w，直銷價為pm，銷售商的分銷價為pr，且pm≤pr。市場總容量由分銷價決定且直銷渠道的加入不會拓展市場總容量，但會搶占原分銷渠道下的銷售量，則假設混合銷售渠道下通過分銷渠道銷售的銷售量為Dr=r0-r1pr-r2(pr-pm)，通過直銷渠道銷售的銷售量為Dm=r2(pr-pm)，其中r0、r1、r2均為大于0的常數[22]，r0為市場容量，r1為消費者對分銷價的敏感系數，r2為消費者對分銷價與直銷價價格差的敏感系數。

(3)WEEE由第三方企業回收、銷售商回收和處理商回收三種回收渠道混合回收，且第三方回收企業和銷售商回收的WEEE均交由處理商來處理。第三方回收企業付給消費者的單位WEEE回收價格為btc；銷售商付給消費者的單位WEEE回收價格為brc；處理商付給第三方回收企業、銷售商和消費者的單位WEEE回收價格分別為bpt、bpr以及bpc。由于相對不便利的回收渠道需要通過提高回收價來吸引消費者參與回收，而第三方回收企業的回收方式為上門回收，銷售商的回收方式為以舊換新，處理商的回收方式為社區廢舊家電回收站回收，因此根據回收渠道的便利度可假設btc

(4)政府對制造商生產的每臺電器電子產品征收處理基金h，對處理商拆解處理單位WEEE給予補貼s。

(5)處理商對WEEE拆解處理的單位成本為ch，且s+bmp-ch-bpc>0，即處理商進行拆解處理是有利可圖的。

(6)消費每臺電器電子產品所產生的環境成本為C，而回收處理每臺WEEE的環境效益為V[23]。

2.3 CLSC各成員企業及政府的目標

考慮政府規制下具有混合銷售渠道和回收渠道的CLSC，政府、制造商、處理商、銷售商和第三方回收企業之間的互動關系可構建為一個三階段博弈模型，其決策順序如下：第一階段為環境政策制定階段，此時政府以社會福利最大化為目標，決定對制造商征收的單位處理基金h以及給予處理商的單位WEEE處理補貼s；第二階段為制造商根據政府的處理基金政策，以自身收益最大化為目標，決定電器電子產品批發價格w和電器電子產品直銷價格pm，同時處理商根據政府的處理補貼政策，決定支付給第三方回收企業、銷售商以及消費者的WEEE回收價格bpt、bpr和bpc以使自身收益最大化；第三階段為銷售商根據制造商給定w和pm，處理商給定bpr的條件下，以自身收益最大化為目標，決定電器電子產品分銷價格pr和支付給消費者的WEEE回收價格brc，同時第三方回收企業根據處理商制定的回收價bpt決定支付給消費者的WEEE回收價格btc以使自己的收益最大。

此時，第三方回收企業、銷售商、處理商、制造商以及政府的目標及決策可分別描述為：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

其中，函數π帶下標t、r、p、m、和c分別表示第三方回收企業利潤、銷售商利潤、處理商利潤、制造商利潤和消費者剩余；無下標的函數π表示社會福利，它等于第三方回收企業、銷售商、處理商和制造商的利潤之和，再加上消費者剩余，加上政府處理基金的收入和減去政府處理補貼，最后減去消費每臺新電器電子產品帶來的環境成本以及加上回收每臺WEEE帶來的環境效益。

此外，消費者剩余包括正向供應鏈和逆向供應鏈中的消費者剩余(計算見附錄1)，即：

(6)

假設所有參與方均在完全信息條件下進行決策，因此可用逆向歸納法進行求解。

3 政府規制下混合渠道銷售/回收的CLSC決策

3.1 第三方回收企業的決策

(7)

3.2 銷售商的決策

(8)

(9)

3.3 處理商的決策

(10)

(11)

(12)

將式(10)-(12)代回式(7)-(8)，可得：

(13)

(14)

3.4 制造商的決策

(15)

將式(15)代回式(9)，可得：

(16)

3.5 政府的決策

(17)

(18)

其中，Δ=cm-cr-ch。

將式(17)-(18)代回式(10)-(16)，得第三方回收企業的最終決策為：

(19)

銷售商的最終決策為：

(20)

(21)

處理商的最終決策為：

(22)

(23)

(24)

制造商的最終決策為：

(25)

3.6 CLSC各參與方的收益

將CLSC各成員企業的決策代回式(1)-(6)，得各成員企業的最終利潤、社會福利以及消費者剩余分別為：

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

4 政府規制和混合渠道的影響分析

4.1 政府規制工具的影響分析

命題1：政府給處理商的WEEE處理補貼越高，各回收企業的回收價及回收量均越高，且各成員企業的利潤及消費者剩余也越高，但社會福利呈先增加后減少的趨勢。

命題1表明政府給處理商的WEEE處理補貼會通過供應鏈影響各成員企業的決策。此外，供應鏈中各成員企業及消費者都希望政府提高處理補貼，但政府從社會福利最大化角度考慮，不可能無限提高處理補貼。

命題2：政府向制造商征收的WEEE處理基金越高，電器電子產品的批發價、直銷價和分銷價均越高。此外，制造商和銷售商的利潤及消費者剩余均隨處理基金的增加而減少，社會福利呈先增加后減少的趨勢，但第三方回收企業和處理企業的利潤與處理基金無關。

命題2表明政府向制造商征收的WEEE處理基金會通過供應鏈影響銷售商的決策。此外，制造商、銷售商和消費者都希望政府減少處理基金，而第三方回收企業和處理企業不關心處理基金政策，但政府從社會福利最大化角度考慮，不可能過度減少處理基金。

4.2 混合渠道回收的影響分析

命題3：消費者愿意無償交付的WEEE越多，各回收企業將能回收到越多的WEEE。此外，處理商支付給第三方回收企業的回收價、第三方回收企業和銷售商支付給消費者的回收價將減少，而處理商支付給銷售商和消費者的回收價將增加，同時政府的處理補貼、各成員企業的利潤、社會福利以及消費者剩余都將增加。

命題4：消費者對WEEE回收價越敏感，各回收企業將能回收到越多的WEEE。此外，處理商支付給第三方回收企業的回收價、第三方回收企業和銷售商支付給消費者的回收價將增加，而處理商支付給銷售商和消費者的回收價將減少，同時政府的處理補貼也將減少，而各成員企業的利潤、社會福利以及消費者剩余都將增加。

命題3和命題4表明，消費者環保意識越高以及對WEEE回收價越敏感都有助于各回收企業提高WEEE回收量，并促進CLSC各成員企業的利潤、社會福利和消費者剩余的增加。但兩者的激勵方式有所差異：前者是從消費者素質這一感性層面直接促進的，而后者是從市場經濟這一理性層面間接促進的。

4.3 混合渠道銷售的影響分析

考慮到混合渠道銷售對CLSC決策的影響較復雜，無法通過解析的方法進行分析，下面利用Matlab7.0軟件分析消費者對分銷價與直銷價價格差的敏感系數r2對銷售商分銷量Dr、制造商直銷量Dm、分銷價pr和直銷價pm的影響，以及第三方回收企業的利潤πt、銷售商利潤πr、處理商利潤πp、制造商利潤πm、消費者剩余πc和社會福利π隨r2的變化情況。

以計算機行業為背景，假設模型參數取值如下：c=10萬臺，d=5萬臺/元，cm=4000元/臺，cr=2500元/臺，ch=1300元/臺，bmp=1450元/臺，C=100元/臺，V=5元/臺，r0=13000萬臺，r1=3萬臺/元，r2∈[0，10]萬臺/元。計算結果如圖2-圖4所示。

圖2 敏感系數r2對銷售量的影響

圖3 敏感系數r2對銷售價的影響

圖4 敏感系數r2對利潤的影響

由圖2-圖4可以看出，隨著敏感系數r2的增大，分銷渠道下的銷售量降低，而直銷渠道下的銷售量增加；分銷價和直銷價都增加。此外，制造商和銷售商的利潤、社會福利以及消費者剩余都減少，而第三方回收企業和處理商的利潤都保持不變，特別地，當r2的值較小時，其影響較顯著，而隨著r2的增大，其影響越來越小。

由此表明，若消費者對分銷價與直銷價的價格差越敏感，越傾向于選擇直銷渠道(因為直銷渠道的價格更低)，可見直銷渠道的加入會搶占原分銷渠道的市場。此時，制造商便會提高直銷價以期從增加的市場需求中獲得更高的收益，同時銷售商也會因為直銷價格的提高而相應地提高分銷價。而實際上直銷價和分銷價同時提高會使得市場總需求降低，從而導致制造商和銷售商的利潤、社會福利以及消費者剩余減少。但由于第三方回收企業和處理企業的利潤與正向渠道無關，因此不會受到敏感系數的影響。

5 結語

本文在政府規制下綜合考慮具有電器電子產品混合銷售渠道和WEEE混合回收渠道的CLSC決策模型，基于博弈分析方法求得了CLSC中各成員企業的最優經營策略，政府規制工具的最優參數，以及CLSC各成員企業利潤、社會福利和消費者剩余。研究表明，政府向制造商征收的處理基金以及給予處理商的處理補貼都能通過供應鏈影響各成員企業的決策，且處理基金越高，批發價、直銷價和分銷價均越高；處理補貼越高，各成員企業的回收價格及回收量均越高。此外，CLSC中各成員企業及消費者都希望政府提高處理補貼并減少處理基金，但政府從社會福利最大化角度考慮，既不會無限提高處理補貼，也不會過度減少處理基金。消費者環保意識越高以及對WEEE回收價越敏感都越有助于各企業提高WEEE回收量，并使CLSC各成員企業的利潤都增加。消費者對分銷與直銷價格差越敏感，將會導致制造商和銷售商的利潤、社會福利以及消費者剩余減少，但不影響第三方回收企業和處理企業的利潤。

進一步的研究可考慮電器電子產品需求量和WEEE回收量的不確定性，CLSC中各成員企業決策時信息不對稱性，以及各成員企業和消費者在決策過程中的有限理性行為等。

附錄1 消費者剩余的計算

在正向供應鏈中，電器電子產品通過分銷渠道銷售的銷售量為Dr=r0-r1pr+r2(pr-pm)，是關于分銷價pr的一次函數；通過直銷渠道銷售的銷售量為Dm=r2(pr-pm)，是關于直銷價pm的一次函數，且總銷售量為Dr+Dm=r0-r1pr。故通過分銷渠道購買電器電子產品的消費者能接受的價格上限為r0/r1；由于pm≤pr，通過直銷渠道購買電器電子產品的消費者能接受的價格上限為pr。綜上所述，正向供應鏈中的消費者剩余如下圖中陰影部分所示。

即正向供應鏈中的消費者剩余為：

在逆向供應鏈中，第三方回收企業的WEEE回收數量為G(btc)=c+dbtc，銷售商的WEEE回收數量為G(brc)=d(brc-btc)，處理商的WEEE回收數量為G(bpc)=d(bpc-brc)，因此回收量關于回收價格的函數為G(b)=c+db。根據回收的便利性有btc

即逆向供應鏈中的消費者剩余為：

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Decision Models for A Closed-loop Supply Chain with Hybrid Sale/Collection Channels for Electrical and Electronic Equipment under Government Regulations

MA Zu-jun1, HU Shu2, DAI Ying1

(1.Institute for Logistics and Emergency Management, School of Economics and Management, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China;2.School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

To investigate the impact of competition among collection channels and sale channels on the decision-makings of closed-loop supply chain (CLSC) members and the optimal government regulations for this CLSC, decision models for electrical and electronic equipment CLSC with hybrid sale/collection channels under government regulations were developed. Based on game analysis method, the optimal parameters for government regulation, optimal decisions and profits of CLSC members, social welfare and consumer surplus were obtained. The results show that the higher the fee levied for WEEE disposal, the higher the wholesale price, the direct selling price and distribution price; the higher the subsidy for WEEE recycling, the higher the collection price and collection amount of WEEE. With the increase of consumer environmental consciousness and sensitivity to WEEE collection price, the collection amount of WEEE, the profits of CLSC members, social welfare and consumer surplus will increase. A numerical example in computer industry was taken to investigate the impact of customer sensitivity on the gap between direct selling price and distribution price. It is found that an increase in customer sensitivity would decrease the profits of manufacturer and retailer, social welfare and customer surplus, but it has no influence on the profits of third-party collector and recycler. The main contributions of this paper are as follows: first, decision models are devoloped for CLSC with hybrid sale/collection channels and the optimal government regulations are deduced for this CLSC, as well as the influence of government regulations on the decisions of CLSC members; second, a new way is provided to calculate customer surplus under hybrid sale/collection channels based on the classical definition of customer surplus.

WEEE; closed-loop supply chain; sales channel; collection channel; government regulations

1003-207(2016)01-0082-09

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2016.01.010

2013-10-21；

2014-12-19

國家自然科學基金青年項目(71103149)；國家自然科學基金重大項目(71090402)；教育部新世紀優秀人才支持計劃資助項目(NCET-10-0706)

簡介：馬祖軍(1974-)，男(漢族)，浙江開化人，西南交通大學經濟管理學院教授，博士生導師，研究方向：物流與供應鏈管理、應急管理，E-mail:zjma@swjtu.edu.cn.

F252

A