非對稱信息下閉環供應鏈回收品質量控制系統動力學分析

張玉春，馮 昱

（蘭州理工大學 經濟管理學院，蘭州 730050）

0 引言

回收再制造作為一種廢舊產品處理的高級形式，受到社會各界的關注。但回收流程的復雜性、回收方式以及回收地點的不確定性，造成回收品數量及質量的不確定，對回收品質量實施控制以保證再制造產品質量就尤為重要。同時，銷售商作為廢舊產品回收主體，可能存在的趨利行為使得回收品質量水平作為私人信息不與制造商共享，導致雙方信息不對稱，損害節點企業間合作關系及供應鏈協調。因此，非對稱信息下，如何對回收品質量實施有效控制是提升再制造品質量以及閉環供應鏈效益的關鍵。

綜合國內外相關文獻[1-10]，信號傳遞理論被廣泛應用于供應鏈質量管理及供應鏈失調問題。但目前研究大多應用于二級供應鏈質量控制，針對閉環供應鏈，特別是回收環節的質量控制問題研究較少。研究方法上，大多采用博弈論，欠缺對現實環境中回收延遲、信息延遲等情形的考慮。基于此，本文采用系統動力學方法（System Dynamic），利用信號傳遞理論，構建非對稱信息下的閉環供應鏈回收品質量控制模型，動態描述在不同回收信息下回收品質量變化情況，并得出回收品質量水平的有效控制策略。

1 非對稱信息下閉環供應鏈回收品質量水平控制SD模型構建

1.1 模型構建

1.1.1 建模分析

本文研究由一個供應商、一個制造商和一個銷售商組成的閉環供應鏈系統。正向供應鏈從供應商供應原材料開始，經由制造商制造新產品、銷售商出售新產品給最終客戶結束。逆向供應鏈始于生命終止后的廢舊產品，銷售商負責回收檢測，制造商對回收產品進行再制造，并再次進入正向供應鏈，形成“資源-生產-消費-再生資源”的閉環反饋式循環過程。

針對廢舊產品回收階段，主要包含拆卸、清洗、檢測等環節，銷售商是否合理運輸廢舊產品，是否具備科學的拆卸方案保證再制造零部件的質量性能，是否有效清洗保證廢舊產品后期加工過程等均是影響回收品質量的重要因素。本文引入運輸質量水平、清洗質量水平、拆卸質量水平作為決定回收品質量水平因素，如圖1所示。

圖1回收品質量水平影響因素

此外，由回收信息不對稱引起的道德風險問題，本文引入信號傳遞理論對回收品質量控制問題進行研究。Guide[11]指出再制造系統的利潤依賴于廢舊產品回收數量、質量以及市場對再制造產品的需求，故同時考慮回收數量和回收質量，是提升再制造品質量以及閉環供應鏈利潤的關鍵。因此，本文選擇銷售商回收比例和回收品質量預防水平（銷售商提供的合格產品的概率）作為信號傳遞，制造商通過觀察銷售商雙因素行為決策，作出回收產品質量檢查決策。若檢測出回收品質量不合格時，給予銷售商一定比例的懲罰，同時制造商產生質量檢測成本。參照文獻[12]，本文假定質量處罰比例為原回收價格的50%。質量預防水平、質量檢測水平、質量檢測成本、質量激勵以及激勵成本等因素，作為模型引入的與質量信號傳遞過程相關的變量。

1.1.2 系統流圖構建

基于以上分析，本文所構建的閉環供應鏈回收品質量水平控制系統動力學模型如圖2所示。

圖2閉環供應鏈回收品質量水平控制系統動力學模型

1.2 方程設計

依據已構建的系統動力學模型，將系統中的變量關系轉化為數學公式，以分析變量間關系。

主要變量方程如下：

S原材料庫存=INTEG(S采購率-M制造率,0)；

M新品庫存=INTEG(M新品制造率-M新品發貨率,0)；

R新品庫存=INTEG(M新品發貨率-R新品銷售率,0)；

R回收品庫存=INTEG(回收率-M再制造品制造率,0)；

M再制造品庫存=INTEG(IF THEN ELSE(M再制造品庫存＜0,M新品庫存,M再制造品制造率-M再制造品發貨率),0)；

R再制造品庫存=INTEG(IF THEN ELSE(R再制造品庫存＜0,R新品庫存,M再制造品發貨率-R再制造品銷售率),0)；

M新品制造率=DELAY1((MIN(S原材料庫存,M新品訂貨率),M制造延遲))；

M再制造率=DELAY1(MIN(R回收品庫存*回收品可再制造比例,M再制造品訂貨率),M制造延遲)；

拆卸環境質量水平=WITH LOOKUP(拆卸環境質量評價，([(0，0)-(10，1)]，(0，0)，(1，0.1)，(2，0.2)，(3，0.3)，(4，0.4)，(5，0.5)，(6，0.6)，(7，0.7)，(8，0.8)，(9，0.9)，(10，1)))；

運輸質量水平=WITH LOOKUP(運輸質量評價，([(0，0)-(10，1)]，(0， 0)，(5，0.5)，(6，0.6)，(6.5， 0.65)，(7，0.7)，(7.5，0.75)，(8，0.8)，8.5，0.85)，(9，0.9)，(10，0.99)));

清洗質量水平=WITH LOOKUP(清洗質量評價，([(0，0)-(10，1)]，(0，0)，(5，0.5)，(6，0.6)，(6.5，0.65)，(7， 0.7)，(7.5，0.75)，(8，0.8)，(8.5，0.85)，(9，0.9)，(10，0.99)))。

初始常量設置如下（見表1）。

表1 常量設置

本文仿真數據參照2015年、2016年格力集團年度報告設置[13,14]，以低端空凋機型為例，建立模型常量集。

2 非對稱信息下閉環供應鏈回收品質量水平控制模型仿真分析

2.1 不同回收比例下的回收品質量水平控制

2.1.1 低回收比例

假定銷售商將回收比例公開，且回收比例為30%時，銷售商以回收品質量預防水平為信號傳遞給制造商。表2為銷售商質量預防水平仿真設置，即銷售商提供的回收品質量合格率，分別為40%、60%、80%。

表2 低回收比例下質量預防水平設置

圖3為制造商知道回收品合格率情況下，制造商對回收品的質量檢測水平變動。可以看出，當銷售商回收品質量水平不斷提升，且傳遞給制造商的質量信號足夠高時，制造商質量檢測水平不斷下降，趨向于不進行質量檢測。下頁圖4（a）至圖4（c）（見下頁）為回收比例較低時，不同質量預防水平下的閉環供應鏈各成員利潤變動情況。仿真結果顯示，質量預防水平的升高使得銷售商利潤水平呈下降趨勢，而質量檢測水平的不斷下降為制造商帶來更高的收益。這是由于質量檢測水平的下降使得制造商產生的質量檢測成本逐漸降低（如下頁圖5所示），且較高的回收品質量合格率降低了制造商再制造難度，再制造成本降低，從而使制造商利潤逐漸上升。而較高的回收品質量預防水平迫使銷售商付出更多的回收努力投入，且低回收比例下回收率較低，回收階段的收入不足以彌補付出的回收努力成本，因此銷售商利潤水平降低，閉環供應鏈整體收益也有下降趨勢。綜上，在銷售商低回收比例下，銷售商會選擇較低的回收品質量水平，考慮到閉環供應鏈整體收益，制造商選擇不對銷售商進行促進質量預防水平信號傳遞的正激勵。

圖5制造商質量檢測成本

2.1.2 高回收比例

當銷售商回收比例為80%時，銷售商以回收品質量預防水平為信號傳遞給制造商。表3為高回收比例下銷售商質量預防水平仿真設置，與低回收比例時保持一致。即銷售商提供的回收品質量合格率，分別為40%、60%、80%。

表3 高回收比例下質量預防水平設置

與低回收比例情況類似，當銷售商回收品質量預防水平不斷提高時，表明回收品質量合格率較高，銷售商在回收階段的拆卸、清洗及運輸的質量水平較高，回收品質量水平也不斷升高（如圖6所示）。此時，制造商傾向于不進行質量檢測，質量檢測水平逐漸降低。圖7（a）至圖7（c）為回收比例較高時，不同質量預防水平下的閉環供應鏈各成員利潤變動情況。仿真結果顯示，伴隨著回收品質量水平的升高，再制造成本的降低使得制造商利潤得到提升。而銷售商利潤由于再制造品質量水平提升帶來的訂貨價格的上漲，使得其利潤水平有略微下降，而此時的閉環供應鏈整體收益得到提升。同時，通過圖5與圖7的利潤水平對比發現，同一質量預防水平時，相比低回收比例，高回收比例下的制造商利潤、銷售商利潤高于低回收比例下的制造商利潤、銷售商利潤。綜上，在銷售商高回收比例下，考慮到閉環供應鏈整體收益，制造商會選擇對銷售商進行促進質量預防水平信號傳遞的正激勵，同時也可彌補銷售商由于訂貨成本的上升帶來期望收益的下降。

圖7高回收比例且不同質量預防水平下閉環供應鏈各成員利潤變動

2.2 不同質量預防水平下的回收品質量水平控制

2.2.1 低質量預防水平

假定銷售商選擇將質量預防水平公開，且質量預防水平為30%時，銷售商將回收比例告知制造商。表4（見下頁）為銷售商回收比例仿真設置，分別為30%、50%、70%。

表4 低質量預防水平下回收比例設置

圖8為低質量預防水平下，銷售商回收比例變化產生的制造商回收品質量檢測水平變動。由于銷售商提供的回收品質量預防水平較低，因此制造商會選擇較高的質量檢測水平，且回收比例的上升帶來更多需要檢測的回收產品，制造商質量檢測水平逐漸升高。圖9和圖10顯示了銷售商回收率以及制造商質量檢測成本變化情況。由圖可知，回收比例的增加，使得廢舊產品回收率增加，制造商的質量檢測成本呈上升趨勢。圖11（a）至圖11（c）顯示了質量預防水平較低時，不同回收比例下的閉環供應鏈各級成員利潤變動情況。仿真結果顯示，隨著回收比例的上升，制造商利潤不斷下降，銷售商利潤呈現上升趨勢。這是由于此時的回收品質量預防水平較低，表明回收階段回收品的拆卸質量、運輸質量、清洗質量等均處于較低水平，導致回收品質量水平較低，從而加大了制造商再制造難度，再制造成本上升，且隨著回收比例的上升，再制造成本將處于較高水平。而銷售商由于回收階段成本較低，利潤水平有小幅上升，但此時的閉環供應鏈整體利潤不斷下降。綜上，在銷售商低質量預防水平下，考慮到回收品質量水平、再制造品質量水平、制造商自身利益以及閉環供應鏈整體收益，制造商選擇不對銷售商進行促進回收比例信號傳遞的正激勵。

圖8不同回收比例下質量檢測水平

圖9不同回收比例下的回收率

圖10不同回收比例下的質量檢測成本

圖11低質量預防水平且不同回收比例下閉環供應鏈各成員利潤變動

2.2.2 高質量預防水平

假定質量預防水平為80%時，銷售商以回收比例為信號傳遞給制造商。表5為銷售商回收比例仿真設置，與低質量預防水平時保持一致，分別為30%、50%、70%。

表5 高質量預防水平下回收比例設置

圖12和圖13（見下頁）顯示了銷售商質量預防水平較高時，不同回收比例下的制造商質量檢測水平以及質量檢測成本。仿真結果顯示，在高質量預防水平下，制造商會選擇較低的質量檢測水平，且隨著回收比例的上升，質量檢測水平上升速度較慢。與低質量預防水平相對比，高質量預防水平時的質量檢測成本相對較低。

圖12質量檢測水平

圖13質量檢測成本

圖14、圖15（見下頁）為不同回收比例下制造商再制造率、銷售商再制造品銷售率變動情況。由圖可知，回收品高質量預防水平下，回收比例的上升使得廢舊產品回收率上升，可供制造商進行再制造的產品增多，促使制造商再制造品庫存加大，同時再制造品數量的增加使得銷售商再制造品銷售率上升，制造商利潤、銷售商利潤級閉環供應鏈利潤均有提升（圖16（a）至圖16（c））。同時，通過圖11與圖16的利潤水平對比可得，同一回收比例時，與低質量預防水平相比，高質量預防水平下的制造商利潤、銷售商利潤高于低質量水平下的制造商利潤、銷售商利潤，閉環供應鏈整體收益也逐漸上升。綜上，在銷售商高質量預防水平下，制造商會選擇對銷售商進行促進回收比例信號傳遞的正激勵。

圖14制造商再制造率

圖15銷售商再制造品銷售率

3 結論與展望

通過構建閉環供應鏈回收品質量水平控制系統動力學模型，研究非對稱信息下閉環供應鏈回收品質量信號傳遞問題。模型仿真分析得出，提升回收品質量水平，可有效提升再制造品質量并提升自身利益，因此制造商為獲得高質量水平的回收產品，會選擇對銷售商進行質量激勵。銷售商為獲得激勵，會選擇將高回收比例或者高質量預防水平作為信號傳遞給制造商。

（1）當銷售商選擇將回收比例告知制造商，低回收比例下，若制造商實施質量激勵，閉環供應鏈收益下降，制造商不會對銷售商進行激勵；高回收比例下，制造商利益與閉環供應鏈利益均可達到提升，制造商則會對銷售商進行激勵以提高回收品質量水平。

圖16高質量預防水平且不同回收比例下閉環供應鏈各成員利潤變動

（2）當銷售商選擇將質量預防水平告知制造商，低質量預防水平下，若制造商實施質量激勵，制造商與閉環供應鏈利益均下降，制造商不會對銷售商進行激勵；高質量預防水平下，制造商、銷售商以及閉環供應鏈利益同時上升，制造商則會對銷售商進行激勵以提高回收比例。

（3）同一質量預防水平時，與低回收比例相對比，高回收比例下閉環供應鏈各成員利潤均有所提升。

（4）同一回收比例時，與低質量預防水平相對比，高質量預防水平下閉環供應鏈各成員利潤均有所提升。

本文假定銷售商負責廢舊產品回收，現實中制造商也可作為回收主體。同時，本文構造了單一銷售商下的閉環供應鏈系統，而實際上存在多個競爭者，如制造商直接銷售。因此，雙渠道或全渠道背景下，閉環供應鏈不同主體負責回收的回收品質量水平控制是未來的研究方向。