基于SD的“互聯(lián)網(wǎng)+”WEEE回收三方演化博弈仿真研究

李春發(fā) 王美美

The Tripartite Stakeholders' Evolutionary Game Theory of Electronic Waste Recycling Model

Based on System Dynamics

摘要： 為探究在“互聯(lián)網(wǎng)+回收”背景下政府、企業(yè)和消費(fèi)者三方的博弈關(guān)系，采用演化博弈論在分析政府、企業(yè)和消費(fèi)者在不同策略下的成本和收益的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了政府、企業(yè)和消費(fèi)者三方主體之間的演化博弈模型，并運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論對演化博弈模型進(jìn)行模擬仿真。結(jié)果表明，政府付出的監(jiān)管成本以及政府對企業(yè)和消費(fèi)者的財(cái)政補(bǔ)貼力度是影響三方博弈主體策略選擇的重要因素。政府監(jiān)管所付出的成本在一定限度內(nèi)變動(dòng)時(shí)，僅僅會影響政府的策略選擇，而對企業(yè)和消費(fèi)者的策略選擇影響甚微；當(dāng)政府加大對企業(yè)的財(cái)政補(bǔ)貼時(shí)，企業(yè)會更加積極主動(dòng)的參與電子廢棄物的回收，并且在該模型中企業(yè)更傾向于選擇互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行回收。

Abstract： In order to explore the game relationship among the government， the enterprise and the consumer under the background of

"Internet+"， based on the analysis of the cost and benefit of different strategies of government， enterprise and consumers， the system dynamics method is used to construct the evolutionary game model among the three parties of the government， the enterprise and the consumer and carry out its simulation. The results show that the government 's supervision cost and the government' s financial subsidy to the enterprises and consumers are the important factors influencing the strategy choice of the tripartite stakeholders. When government regulation to pay the cost of changes within a certain limit， it will only affect the government's strategic choice， and have little effect on the choice of business and consumer strategy； when the government to increase the financial subsidies to enterprises， enterprises will be more active to participate in the recovery of electronic waste， and they are more inclined to choose the Internet way to recover in the model.

關(guān)鍵詞： 電子廢棄物；互聯(lián)網(wǎng)+回收；演化博弈；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

Key words： electronic waste；Internet+recycling；evolutionary game；simulation analysis

中圖分類號：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0019-03

0 引言

電子廢棄物（Waste Electrical and Electronic

Equipment，WEEE）具有潛在環(huán)境污染性和可作為再生資源回收利用的資源性，但對其有效的回收處理是一項(xiàng)亟待解決的社會難題。2015年，我國的電子廢棄物總量達(dá)860萬噸[1]，但由于回收體系尚不完善，電子廢棄物回收情況仍不理想，90%以上的電子廢棄物都是由流動(dòng)商販、個(gè)體戶回收，進(jìn)而交由小作坊以低端技術(shù)方法進(jìn)行簡單回收拆解處理[2]。因此，打破電子廢棄物回收困境，建立高效、完善的電子廢棄物回收體系，成為我國實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的重要保證。

近年來，“互聯(lián)網(wǎng)+回收”[3]方式的出現(xiàn)為電子廢棄物回收行業(yè)的發(fā)展提供了一種新的思路及解決途徑，對“互聯(lián)網(wǎng)+”方式下WEEE回收多方利益主體博弈的研究越來越得到重視。Sabbaghi[4]等研究了消費(fèi)者對廢舊電子設(shè)備的及時(shí)回報(bào)行為；許曉彬[5]等基于“互聯(lián)網(wǎng)+”背景構(gòu)建了以生產(chǎn)商、互聯(lián)網(wǎng)回收商和拆解公司三方為主體的閉環(huán)供應(yīng)鏈博弈模型，并分析了在集中決策和分散決策下相關(guān)成員的定價(jià)策略；在此基礎(chǔ)上，Ma Zu-jun[6]和Hu Shu[7]等調(diào)查分析了政府法規(guī)和管理政策對電子電氣設(shè)備的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策的影響；彭本紅等[8]對電子廢棄物回收產(chǎn)業(yè)鏈多主體協(xié)同演化進(jìn)行仿真分析；余福茂等對電子廢棄物的回收處理渠道演化過程進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模擬研究。然而，電子廢棄物回收是一項(xiàng)需要多部門、多行業(yè)、全社會共同參與的系統(tǒng)工程，眾多學(xué)者缺乏在系統(tǒng)的理論框架下對多方參與主體的演化博弈進(jìn)行研究，同時(shí)，鮮有在“互聯(lián)網(wǎng)+”電子廢棄物回收方式下對其進(jìn)行仿真分析。

本文以電子廢棄物回收模式為研究對象，根據(jù)演化博弈的原理，從企業(yè)回收模式、消費(fèi)者參與度和政策監(jiān)管力度等3方面，建立以政府、企業(yè)和消費(fèi)者三方為主體的電子廢棄物回收演化博弈模型，通過構(gòu)建三方博弈的收益矩陣和復(fù)制動(dòng)態(tài)方程；在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行模擬仿真，揭示三方主體的演化狀態(tài)。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+回收”三方演化博弈模型構(gòu)建

1.1 模型假設(shè)

①參與者。博弈中的參與者有政府、企業(yè)和消費(fèi)者，假設(shè)博弈三方都是有限理性經(jīng)濟(jì)人。

②行為策略組合。設(shè)政府對企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管和不監(jiān)管的概率分別為？琢和1-？琢；企業(yè)選擇互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式進(jìn)行回收的概率分別為。政府、企業(yè)和消費(fèi)者可選擇的策略組合有以下8種：分別為（監(jiān)管，互聯(lián)網(wǎng)方式，參與）、（監(jiān)管，傳統(tǒng)方式，參與）、（不監(jiān)管，互聯(lián)網(wǎng)方式，參與）、（不監(jiān)管，傳統(tǒng)方式，參與）、（監(jiān)管，互聯(lián)網(wǎng)方式，不參與）、（監(jiān)管，傳統(tǒng)方式，不參與）、（不監(jiān)管，互聯(lián)網(wǎng)方式，不參與）、（不監(jiān)管，傳統(tǒng)方式，不參與）。

③政府：C1為政府對企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管所付出的成本；C2為政府為不監(jiān)管所造成的社會福利損失付出的環(huán)境補(bǔ)救成本；S1和S2分別為政府監(jiān)管時(shí)對通過互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式回收的企業(yè)進(jìn)行的財(cái)政補(bǔ)貼；E1和E2分別為企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式進(jìn)行回收帶來的環(huán)境效益；企業(yè)：B1和B2分別為企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式回收所付出的成本；R1和R2分別為企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式回收所獲得的利潤；消費(fèi)者：F1和F2分別為通過互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式回收消費(fèi)者所得收益；A1和A2分別為通過互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)方式回收獲得的政府補(bǔ)貼。三方博弈的收益矩陣如表1和表2。

1.2 三方演化博弈復(fù)制動(dòng)態(tài)方程的建立

假設(shè)政府對企業(yè)進(jìn)行“監(jiān)管”與“不監(jiān)管”的期望收益及平均期望收益分別為UgY、UgN和Ug，根據(jù)表1和表2三方博弈收益矩陣，可得出：

假設(shè)消費(fèi)者選擇“參與”與“不參與”的期望收益及平均期望收益分別為UcY、UcN和Uc，同理可得到：

消費(fèi)者策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

2 基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的博弈模型構(gòu)建與仿真分析

本文采用Vensim軟件建立了政府、消費(fèi)者和企業(yè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)博弈模型（如圖1所示）。其中存量有？琢、？茁和？酌，分別代表政府、企業(yè)和消費(fèi)者的變化率對時(shí)間的積分；中間變量有UgY、UgN、UcY、UgN、UeY和UeN，主要根據(jù)上一節(jié)中分析演化博弈得出的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程制定；外生變量有C1、C2、S1、S2、E1、E2、F1、F2、A1、A2、B1、B2、R1、R2，含義可參照本文節(jié)1參數(shù)設(shè)置部分。

本研究基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模仿真方法，利用Vensim仿真軟件對政府、消費(fèi)者及企業(yè)的動(dòng)態(tài)博弈進(jìn)行仿真。模型初始值設(shè)定為：INITIAL TIME=0，F(xiàn)INAL TIME=200，TIME STEP=0.5，C1=12、C2=15、S1=6、S2=6、E1=6、E2=5、F1=15、F2=13、A1=5、A2=4、B1=5、B2=8、R1=20、R2=18。并以政府、消費(fèi)者及企業(yè)的策略概率作為主要的衡量指標(biāo)，對電子廢棄物回收模式的相關(guān)影響因素進(jìn)行分析。

2.1 企業(yè)通過兩種回收方式獲得的財(cái)政補(bǔ)貼S1和S2對企業(yè)策略選擇的影響

政府對企業(yè)進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼是激勵(lì)企業(yè)對廢舊電子產(chǎn)品進(jìn)行回收的重要手段。通過仿真分析可知（如圖2），當(dāng)S1等于S2時(shí)，企業(yè)策略在選擇互聯(lián)網(wǎng)方式回收處達(dá)到穩(wěn)定，因此，在政府對兩種方式補(bǔ)貼相同的情況下，政府更傾向于選擇互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行回收。當(dāng)S2不變時(shí)，隨著S1增加，企業(yè)趨于選擇互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行回收的用時(shí)越短；然而當(dāng)S1逐漸減少時(shí)，企業(yè)趨于選擇互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行回收的用時(shí)越長，并且當(dāng)S1減少到一定程度后，企業(yè)策略最終無法在選擇互聯(lián)網(wǎng)方式回收處達(dá)到穩(wěn)定。

因此，政府對企業(yè)的財(cái)政補(bǔ)貼對企業(yè)策略選擇的影響相當(dāng)敏感，當(dāng)政府加大對企業(yè)的財(cái)政補(bǔ)貼時(shí)，企業(yè)會更加積極主動(dòng)的參與電子廢棄物的回收，并且在該模型中企業(yè)更傾向于選擇互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行回收。因此，政府應(yīng)加大對“互聯(lián)網(wǎng)+回收”模式的扶持力度、宣傳力度以及出臺相關(guān)政策和法律法規(guī)，以促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+回收”模式的發(fā)展。

2.2 消費(fèi)者獲得政府的補(bǔ)貼對模型的影響

消費(fèi)者獲得的政府補(bǔ)貼是消費(fèi)者是否參與電子廢棄物回收著重考慮的因素，通過仿真分析可知（如圖3），當(dāng)在政府監(jiān)督下消費(fèi)者通過回收獲得的補(bǔ)貼減少時(shí)，消費(fèi)者的收益減少，消費(fèi)者參與回收的意愿就會降低，這就導(dǎo)致政府會增加監(jiān)管力度來保障消費(fèi)者的收益，從而激勵(lì)消費(fèi)者參與回收。但是當(dāng)補(bǔ)貼增加時(shí)，消費(fèi)者收益增加，參與回收的意愿就會增加，政府監(jiān)管意愿就會降低，當(dāng)補(bǔ)貼增加到一定限度，政府在不監(jiān)管處達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

因此，政府對消費(fèi)者的監(jiān)管力度隨著補(bǔ)貼的增加而變小，當(dāng)補(bǔ)貼增加到一定限度，政府在不監(jiān)管處達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。政府應(yīng)把握好補(bǔ)貼力度，做好對電子廢棄物回收再利用的宣傳工作，提高市民環(huán)保意識，這樣既能使市民積極參與回收又不會增加政府補(bǔ)貼成本。

3 結(jié)論

運(yùn)用演化博弈理論，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+回收”背景下以政府、企業(yè)和消費(fèi)者三方為主體的演化博弈模型。通過建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對影響模型的2個(gè)方面進(jìn)行仿真分析，揭示三方主體的演化狀態(tài)。現(xiàn)得到以下結(jié)論：①政府作為環(huán)境治理的監(jiān)管者，應(yīng)把握好監(jiān)管力度，完善監(jiān)管制度，確保監(jiān)管效果達(dá)到最大化又不會造成資源浪費(fèi)。②應(yīng)加快完善電子廢棄物“互聯(lián)網(wǎng)+回收”體系，政府應(yīng)加大對“互聯(lián)網(wǎng)+回收”模式的扶持力度、宣傳力度以及出臺相關(guān)政策和法律法規(guī)，以促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+回收”模式的發(fā)展。③消費(fèi)者的參與度是電子廢棄物回收的關(guān)鍵，政府應(yīng)給予消費(fèi)者一定的補(bǔ)貼以提高市民參與回收的意愿；做好對電子廢棄物回收再利用的宣傳工作，提高市民環(huán)保意識，充分調(diào)動(dòng)消費(fèi)者參與回收的積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋慶彬，張宇平，繆友萍，李金惠.“互聯(lián)網(wǎng)+資源回收”模式助推中國資源回收革命[J].環(huán)境污染與防治，2016，38（8）：105-109.

[2]劉萍.分類回收搭上“互聯(lián)網(wǎng)+”的快車[N].國際商報(bào)，2015-07-29（B01）.

[3]李華秋，楊華星，黃俊玲.“互聯(lián)網(wǎng)+回收”行業(yè)的發(fā)展研究分析[J].電子測試，2016（19）：159-160.

[4]Sabbaghi M， Behdad S， Zhuang J. Managing Consumer Behavior toward On-Time Return of the Waste Electrical and Electronic Equipment： A Game Theoretic Approach[J]. International Journal of Production Economics， 2016， 182：545-563.

[5]許曉彬，楊斌，朱小林.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下電子廢棄物雙渠道回收策略研究[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，50（5）：683-688.

[6]Ma Zu-jun； Hu Shu； Dai Ying， Dai Y. Closed-loop Supply Chain Decision for Electrical and Electronic Equipments under Government Regulations[J]. Industrial Engineering & Management， 2016，1（21）：45-51.

[7]Hu Shu； Ma Zu-jun； Dai Ying.Impact of Government Regulations on CLSC Decisions for Electrical and Electronic Equipments[J].Industrial Engineering Journal 2015， 5（18）：20-26.

[8]彭本紅，谷曉芬，武柏宇.電子廢棄物回收產(chǎn)業(yè)鏈多主體協(xié)同演化的仿真分析[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2016，18（2）：53-63.