考慮回收質量不確定的新能源汽車再制造閉環供應鏈決策研究

文/曾欣 賴晨蕓

本文研究了制造商、零售商、消費者組成的新能源汽車閉環供應鏈，以新能源汽車產品的生產、銷售和回收過程為研究對象，利用Stackelberg博弈理論的方法，探討了新能源汽車再制造閉環供應鏈的最優決策，研究了回收品質量對新能源汽車再制造閉環供應鏈決策的影響。研究表明：新產品的市場需求量隨著可再制造的產品質量標準的提高而上升；再制品需求量隨質量標準提高而下降。

一、引言

隨著傳統石化能源的日益枯竭，國家越來越重視新能源的開發和利用，并且大力的支持新能源汽車的發展。隨著人們可持續發展和低碳意識的提升，新能源汽車及其供應鏈的管理已經成了許多企業及學者關注的熱點問題。廢舊產品的回收再制造問題也日益成為社會關注與研究的重點。據分析，滿足回收再制造質量要求的廢舊品經再制造生成的產品質量及性能等各方面與新制造的產品并無二異，但是在生產過程中，相對于新產品可減少原材料、生產資源等一半以上的消耗量，提高了資源的循環利用率，同時也降低對環境的消極影響。本文在已有研究的基礎上，運用Stackelberg博弈理論，構建了考慮回收品質量的新能源汽車再制造閉環供應鏈決策模型，并研究了回收品質量水平對供應鏈決策的影響。

二、問題描述與模型假設

（一）問題描述。本文在考慮回收質量不確定的情形下，構建了一個由單個零售商與單個制造商的二級閉環供應鏈，在該模型中，制造商以全新材料和廢舊新能源汽車產品為原材料生產新產品，并將這些產品批發給零售商，零售商再將這些產品銷售給消費者。零售商從消費者手中回收廢舊產品，從而為制造商提供再制造的原材料，制造商根據產品回收質量進行再制造或報廢處理，如下圖1所示：

圖1 閉環供應鏈運作模式圖

（二）基本假設。為解決本文中的研究問題，在符合一般性和可行性的前提下，對研究模型做出如下假設：假設1：假設回收質量在［0，1］上均勻分布，f（q）為質量密度函數。假設q0為新能源汽車可再制造的質量標準，若q在q0至1之間則可以再制造，否則需要進行廢棄處理，且產品報廢處理的成本為C1。假設2：F=θq，θ 代表回收質量的價值系數，F表示制造商向零售商回收廢舊新能源汽車的價格；f=（1-r）F=（1-r）θq，f為零售商回收產品的價格，其中r∈（0，1）表示供應鏈中零售商對廢舊產品處理能獲得的單位利潤率。假設3：其中G=h+kf，G表示實際回收的數量，h表示消費者無償提供的廢舊產品數量，k表示回收價格敏感系數，可再制造的廢舊產品數量為。假設4：D=a-bp（D>G）。其中，p表示市場需求量a為市場潛在需求量，b為銷售價格敏感系數。制造商生產的再制造產品和新產品的數量分別為Dr=G0和Dn=G-G0，以價格w批發給零售商。假設5：新品、再制品的生產成本為cn，cr，cr=cn-?q，其中? 為質量成本系數，回收再制造產品的質量越高，再制品的生產成本越低。

三、模型構建分析

在設計和建立閉環供應鏈模型時，制造商為領導者，以實現利益最大化為原則確定產品批發價格和回購價格。零售商為跟隨者，根據制造商的決策確定產品的零售價和廢舊產品回收價。根據假設，制造商和零售商利潤表示如下：

由上述分析結果可以得到以下結論：

結論1：制造商的批發價格和由零售商的銷售價格與質量標準q0無關；制造商回收價格F和零售商回收價格f*隨著質量標準q0的增加而降低。

證明：對制造商回收價格F*，零售商回收價格f*分別求質量標準的q0一階導數可得：證畢

結論2：新產品的市場需求量隨著質量標準q0的提高而上升；再制品隨質量標準q0提高而下降。

證明：對市場需求量D求關于質量標準q0的一階導數得：

即新產品需求量Dn隨著q0增大而增大；同理再制造產品的需求量Dr*隨著q0增大而減小。

分析結論可知，可再制造的產品質量標準進一步提高時，供應鏈中制造商的再制造產品質量必然提高，但制造商最終給出的回收廢舊產品的價格必然升高，實際上制造商生產回收再制品的利潤反而因此降低。在質量標準提高的前提下，制造商和零售商將盡可能多的降低廢舊產品的回收價格F與f，而回收數量將進一步下降。

四、結語

本文利用斯塔克爾伯格博弈論的方法，通過建立可再制造的新能源汽車質量標準，探討分析了新能源汽車的回收質量對于閉環供應鏈的影響。得出相關結論如下：如果可再制造的產品質量標準不斷提高，從表面來看，或許會對再制造的產品的質量產生積極影響。但事實上并非如此，制造商生產的再制造品不會給自己帶來額外的利潤。制造商將通過壓低產品回收價格來降低再制造成本。另外，質量標準的提高，導致了可再制造的廢舊產品數量的減少，制造商將著重生產新產品，而放緩再制品的生產，因而會產生一定的資源浪費和環境污染等問題。本文的研究為新能源汽車再制造閉環供應鏈中的企業決策提供了參考與借鑒，但本文尚存在一定的不足之處，為方便研究，并未考慮政府的補償政策、供應鏈的綠色偏好等，這也是今后進一步研究的方向。