不同權力結構下閉環供應鏈決策主體市場行為比較分析

蔡曉倩 林翊

摘? 要：針對制造商和供應商組成的兩級再制造閉環供應鏈，運用了Stackelberg博弈方法，對比分析了不同渠道權力結構下，正向供應鏈和逆向供應鏈下制造商和供應商的最優決策，得出如下的研究結果：閉環供應鏈中具有主導權的一方都擁有議價權，進而影響到產品零售價、舊產品回收價和零部件批發價;零部件的有效回收率對博弈雙方的決策都有較大影響;相同渠道權力結構下，供應商在正向供應鏈中的利潤要高于閉環供應鏈，制造商無論是在自身主導或供應商主導的情形下，回收再制造都能獲得豐厚利潤。最后通過算例分析進一步驗證文中結論。

關鍵詞：S-M兩級再制造;閉環供應鏈;Stackelberg博弈

中圖分類號：F273.7? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.15.029

Abstract： Aiming at the two-level remanufacturing closed-loop supply chain composed of manufacturers and suppliers， the Stackelberg game method is used to compare and analyze the optimal decision-making of manufacturers and suppliers under the forward supply chain and reverse supply chain under different channel power structures， and the following research results are obtained： The dominant party in the closed-loop supply chain has bargaining power， which in turn affects the retail price of products， the recycling price of old products and the wholesale price of parts. The effective recovery rate of parts has a great impact on the decision-making of both sides of the game. Under the same channel power structure， suppliers are more profitable in the positive supply chain than in the closed-loop supply chain， and manufacturers can recycle and remanufacture profitably， whether they are led by themselves or suppliers. Finally， the conclusion is further verified by case analysis.

Key words： S-M two-stage remanufacturing; closed-loop supply chain; the Stackelberg game

0? 引? 言

閉環供應鏈作為綠色供應鏈的重要一環，不僅能為企業創造經濟價值，還有助于實現資源再循環[1]。根據中國家用電器研究院所頒布的數據顯示，2021年我國產品理論報廢量約為2.08億臺，而廢棄電器電子產品的處理數量卻僅有0.87億臺，拆卸后產生的危廢類產物約25萬噸。顯然，循環再利用廢舊電子產品及拆解后的大量廢料，有利于改善生態環境惡化和資源短缺問題。因此，研究閉環供應鏈再制造問題將有助于推動經濟效益、環境效益和社會效益的高度統一。

目前，關于閉環供應鏈（CLSC）的再制造研究主要集中在產品再制造，CLSC主體從制造商與零售商，回收商拓展至供應商和消費者[2-3]，研究視角包含了不同權利結構下回收渠道的選擇[4]，政府獎懲機制[5]，專利授權[6]以及信息不對稱[7]等，研究方法囊括了斯塔克爾伯格模型[8]、演化博弈[9]和魯棒優化模型[10]等。值得注意的是，電器類產品拆卸后往往可分為有效零部件（制造商回收后可再加工為產品）和無效零部件（供應商回收后可再加工為零部件）。因此，探討再制造問題時應考慮供應商參與的情形。針對供應商參與兩級再制造問題，丁斌等[11]分析了供應商參與或不參與零部件再制造對閉環供應鏈決策的影響。Yu等[12]對比分析了閉環供應鏈中制造商產品再制造和供應商零部件再制造的利潤差異。在引入第三方回收商的前提下，馮章偉等[13]討論了閉環供應鏈成員的決策與收益問題。此外，還有一些研究者通過構建供應商參與下的兩級再制造模型，分別探討了有無碳排放限制[14]、不同渠道權力結構[15]、不同回收渠道[16]以及有無專利保護[17]對閉環供應鏈成員決策和利潤的影響。

盡管上述文獻研究了供應商參與兩級再制造的問題，但都沒有將相同權利結構下的正向供應鏈與閉環供應鏈進行縱向比較，以此來權衡供應鏈成員的最優策略。此外，這些文獻大多都沒有將回收市場當做獨立市場來進行研究。

基于上述情境，本文針對單一制造商和供應商構成的綠色閉環供應鏈，以不回收的情形為參照，重點分析相同渠道權力結構下，S-M兩級再制造閉環供應鏈的定價決策，試圖找出企業實施兩級再制造閉環供應鏈最優決策的條件。具體分析了以下問題：（1）與正向供應鏈相比，兩級再制造閉環供應鏈對零件批發價格、產品銷售價格和供應鏈主體利潤的影響。（2）考慮到電器類產品的回收特征，假設了回收市場為獨立市場的情況下，研究了有效零件的比例對供應鏈決策的影響。研究結果對探討和分析S-M兩級再制造閉環供應鏈的最優決策問題具有較強的現實意義。

1? 符號說明與假設

1.1? 模型符號說明

ω：零件的單位批發價格;m：制造新零件的單位耗材費;c：供應商制造零件的單位制造費;c：制造商制造產品的單位制造費;β：有效零件比例;G=G+δl：市場回收函數;G：回收總量;G：無償回收數量;δ：回收價格彈性系數;l：市場單位回收價格;l：供應商回收單位無效零件的價格;D=a-bp：產品市場需求函數;π：供應鏈成員i在j情形下的利潤函數，i∈s，m，j∈1，2，其中：i=s表示為供應商，i=m表示為制造商。j=1表示正向供應鏈情形，j=2表示逆向供應鏈情形。

1.2? 模型描述與假設

本文考慮由一個制造商和一個供應商組成的S-M兩級供應鏈。在正向供應鏈中，供應商購買原材料制造零部件并銷售給制造商，制造商將零部件制造成產品銷售到市場上。在逆向供應鏈中，制造商回收并拆解舊產品將有效零部件直接用于再制造產品，無效零部件售賣給供應商作為再制造新零件的原材料。兩級再制造閉環供應鏈如圖1所示。

本文將基于以下假設來展開研究：

假設1：本文考慮兩種渠道權力結構，以供應商為主導的Stackelberg博弈和以制造商為主導的Stackelberg博弈。假設2：再制造的零部件和產品與新制造的零部件和產品無實質區別，并且銷售價格一致。假設3：產品的市場需求函數D=a-bp，a為潛在的市場需求，b為價格彈性，表示消費者對價格的敏感程度。假設4：市場的回收函數G=G+δl，G為無償回收數量，δ為回收價格彈性，表示消費者對回收價格的敏感程度。假設5：再制造的經濟前提為：ω>m+c>l>m>l。其中，ω>l是制造商回收再制造的利益驅動，m>l是供應商回收再制造的利益驅動，m+c>l是供應鏈系統回收再制造的利益驅動，因為制造商對舊產品的回收是為了替代批發的零部件，因此有l>m。

2? 正向和閉環供應鏈決策模型

2.1? 正向供應鏈決策模型

正向供應鏈中供應商與制造商的利潤函數為：

π=ω

-m-cD=ω

-m-ca-bp? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

π=p-ω

-cD=p-ω

-ca-bp? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

情形1：供應商是主導者，制造商是跟隨者

決策順序為：供應商先確定批發價格ω，隨后制造商決定零售價格p。

運用逆向歸納法解得變量均衡解：

ω=， p=， D=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

情形2：制造商是主導者，供應商是跟隨者

決策順序為：制造商先確定零售價格p，隨后供應商決定批發價格ω。假設供應商的零售批發價為ω，則制造商生產的單位新品利潤q=p-ω。

運用逆向歸納法解得變量均衡解：

ω=， p=， D=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

由于p>ω+c>m+c+c，可得如下性質：

性質1：在正向供應鏈中，制造商主導和供應商主導時的產品銷售價格相等p

=p

，市場需求也相等D

=D

，供應商主導的批發價大于制造商主導的批發價格ω

≥ω

。

2.2? 閉環供應鏈決策模型

閉環供應鏈中供應商與制造商各自的利潤函數為：

π=ω

-m-cD-βG+

m-l1-βG? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

π=p-ω

-cD+ω-l

βG+l1-βG? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

情形3：供應商是主導者，制造商是跟隨者

決策順序為：供應商先確定批發價格ω，制造商決定零售價格p和廢舊產品回收價格l。

由價格p以及制造商回收價l的一階二階條件與海賽矩陣可知，利潤存在極大值，并運用逆向歸納法解得變量均衡解：

ω=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （7）

p=+ω， =+ω， D=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（8）

由ω>m+c>l>m>l以及p>ω+c>m+c+c，可得以下性質與推論：

性質2：在供應商主導的閉環供應鏈中，最優零部件批發價ω，最優產品零售價p與l成反比（或負相關），制造商商品回收價與l成正比（或正相關）。

性質2證明：==-<0，=>0，得證。

推論1：在供應商主導的閉環供應鏈中，供應商可以通過壓低無效零件的回收價格l來維持零部件的高定價，當供應商降低l來提高零部件批發價格后，會導致下游制造商提高產品價格來保證自身利潤。此外，在回收市場中，供應商對無效零部件的回收價直接影響到制造商對舊產品的回收價，l增大時，制造商回收產品有利可圖，會選擇主動提高l來增加產品的回收量。

性質3：在供應商主導的閉環供應鏈中，零部件批發價格ω、產品零售價格p與有效回收率β之間成反比。

性質3證明：==，分母8b+βδ>0，令M=-bG-δa-b

c-m+2

l

-2

l-m=-bG-δa-b

c+1-

2l

-m;由于<1（產品市場大于回收市場，由彈性公式可得<1）易得：maxM=M|=-bG

-a-b

c+1-

m=-bG-δa-b

c

+m-m。又因為a-b

c

+m-m>a-b

c

+m+c>a-bp>0，故maxM<0， 因此?ω

/?β<0。

推論2：在以供應商為主導的閉環供應鏈中，有效回收率β的大小直接影響了供應商對零部件的批發價格定價以及制造商對產品的銷售定價。當β增大時，交由供應商的無效回收零件會減少，此時供應商會選擇提高無效零件回收價格l來增加無效零件的回收量，導致零部件批發價格的降低，進而促使制造商通過降低產品銷售價格的方式來擴大自身產品的市場占有量。

情形4：制造商是主導者，供應商是跟隨者

決策順序為：制造商先決定零售價格p和廢舊產品回收價格l，隨后供應商決定批發價ω。

與情形3同理，可求得如下均衡解：

=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （9）

p=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （10）

ω=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（11）

D=a-bp=? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（12）

同理，根據綠色閉環供應鏈前提條件ω>m+c>l>m>l以及p>ω+c>m+c+c，可得以下性質結論：

性質4：在制造商主導的閉環供應鏈中，零部件批發價格ω，產品銷售價格p與l成反比，制造商回收價與l成正比。

性質4證明：==-<0，=>0，得證。

推論3：在以制造商為主導的閉環供應鏈中，對無效產品的回收定價直接影響了制造商對產品的銷售定價。閉環供應鏈中，制造商對產品銷售價p以及無效零部件回收價l銷售價降低帶來的損失，此時制造商會有降低產品價格來換取市場的趨向。由于該模式下供應商對零部件批發價沒有議價權，只能通過降低批發價的方式薄利多銷。此外，在回收市場中，制造商可以通過提升無效零部件的回收價格來增加利潤，為了獲得更多的無效零部件，制造商需要適當地提高產品回收價格來收取更多的回收產品。

性質5：在制造商主導的情況下，產品批發價格ω、產品零售價格p與有效回收率β之間成反比。

性質5證明：==，分母2βδ+2b>0，令N=-2bG-aδ+bδ

c

-m-c+δ2b+δ

l=-2bG-δa-b

c

-m-c-2-

l

;同理<1，maxN=N|=-2bG-δa-b

c-3-

m-c。又因為a-b

c-3-

m-c

>a-b

c

+m+c>a-bp>0，故maxN<0，因此?ω/?β<0。

推論4：在以制造商為主導的閉環供應鏈中，當有效回收率β增大時，市場需求不變的情況下制造商會減少對供應商零部件的需求，進而促使供應商降低零部件的批發價格來促銷。此外，β增大時，交由供應商的無效回收零件會減少，在再回收利益的驅動下，此時供應商會選擇提高無效零件回收價格l來增加無效零件的回收量，而為擴大產品的市場占有率制造商會通過降低產品價格的方式來占領更多市場。

2.3? 正向與閉環供應鏈縱向比較分析

性質6：在供應商主導下的正向與閉環供應鏈的縱向比較中不難算出：

（1）當l≥m-時，ω≤ω，p≤p且D≥D;

（2）當lω，p>p且D

性質6證明：ω-ω=; p-p=; 令ω-ω=p

-p

>0，有δb1-βm-2

l-βδ

a-bc-βbG>0，解得：l

推論5：閉環供應鏈與正向供應鏈價格大小受到市場容量a和零部件回收價格l的影響。值得注意的是，當商品潛在市場容量a足夠大時，m-總是小于0的，故只會存在ω≤ω，p≤p且D≥D這一種情況。

性質7：閉環供應鏈供應商的零件批發價格要小于正向供應鏈零件批發價格，即ω≤ω。閉環供應鏈制造商的產品零售價格也小于正向供應鏈產品零售價，即p≤p，且有D≥D。

性質7證明：ω-ω==p-p;因為p>ω+c>m+c+c>c-m-c，則a-bp

+c

m+c

+c

c

-m-c。易知：ω-ω<<0。

推論6：在制造商主導的情況下，閉環供應鏈中制造商的零部件來源不僅局限于供應商，還可以通過使用回收產品的有效零部件來進行再制造，導致閉環供應鏈中供應商會通過降低零部件批發價格來維持自己的銷量。與此同時，由于制造商可以通過壓低零部件的批發價格ω

≤ω

來降低自己的制造成本，因此，制造商在保證自己利潤的同時可以通過適當的降低價格p

≤p

來獲取更大的市場份額D

≥D

。

3? 數值算例分析

本節將進一步通過數值算例來驗證前面的性質。此外，考慮到閉環供應鏈下供應商、制造商的收益難以直接比較，算例分析也能協助我們獲取更多的決策信息。其中，默認參數設置如下：

c=c=1，m=2，a=20，b=2，G=1，δ=1.2，由于各參數之間需滿足不等式ω>m+c>l>m>l，由此可進一步假設ω≤ω。為了方便比較，各參數之間不考慮量綱差異。此外，本節以有效回收率β為橫坐標，取值范圍為0.1～0.95，每次決策間隔為0.05。

圖2和圖3說明正向供應鏈中產品的銷售價格和零部件的批發價格均高于閉環供應鏈，這是由于在閉環供應鏈中兩者的利潤不光來源于零部件和產品的銷售，還能從回收環節獲利。因此，在保證自身利潤的前提下，兩者會有降價的動機來提高產品的市場占有率。此外，在閉環供應鏈中，隨著β的增大，制造商主導情形下的零部件批發價和產品銷售價的下降速率要明顯低于供應商主導的情形，這是由于在制造商主導的情形下，隨著β的增大，制造商能夠從回收再制造中賺取更多的利潤，且制造商有價格領導權，不需要通過大幅降價的方式來保證自己的利潤。此外，在制造商主導的情況下，供應商零部件的定價已經相對較低（貼近成本價），自身降價空間較小。

本節設置的參數都是有不等式ω>m+c>l>m>l約束的，由前文可知l的取值范圍為2

由圖4、圖5以及表1可知無論制造商主導還是供應商主導，制造商在閉環供應鏈中的利潤都要遠高于正向供應鏈，因此制造商在利益的驅動下會選擇進行回收再制造，而無論兩者誰主導的情形下，供應商在正向供應鏈中的利潤都要比逆向供應鏈高，此時供應商更傾向選擇不進行回收再制造。此外，從供應鏈總體利潤來看，閉環供應鏈的總體利潤要大于正向供應鏈的總體利潤，且在本節設置的參數下，供應商主導的閉環供應鏈總體利潤要大于制造商主導的情形，但決策雙方利益難以協調時，供應鏈將無法實現效率最大化。

4? 結束語

本文假設了一個供應商和一個制造商組成的兩級再制造閉環供應鏈的場景，建立了正向供應鏈和閉環供應鏈兩種模型，考慮了供應商主導和制造商主導的兩種情形，并通過橫向和縱向比較研究了不同渠道權力結構下供應鏈的最優決策與收益問題。針對本文所研究的兩級再制造下閉環供應鏈情形，提出如下見解：

（1）針對供應商拒絕參與回收再制造的行為，可以通過建立合理的協調機制，即制造商可以選擇用利潤補償（幅度不小于π-π）的方式激勵供應商參與回收再制造，以此來實現互利共贏。

（2）針對制造商進行回收再制造時對供應商的利潤產生沖擊的情況，供應商可以考慮直接面向市場進行回收或與制造商合作進行回收再制造，建立健全多種回收方式，降低制造商的再制造行為對其零部件銷售量產生的影響。

（3）針對雙方博弈過程中，易造成囚徒困境的局面，以及因企業逐利而忽略環境效益的問題，可以考慮通過引入綠色度補貼、綠色研發成本補貼和環保稅等政府獎懲機制來調動各參與方加入綠色閉環供應鏈的積極性。

（4）在閉環供應鏈中，零部件的批發價格、產品銷售價格、市場需求等決策與β密切相關。因此，閉環供應鏈的所有成員都要著重關注β，以便各參與方靈活調整經營策略。

最后，本文仍存在一定的局限性，現實中，文中所提及的各種參數的變化要比單一的參數設置更復雜，還有待進一步的研究。此外，如何實現共贏狀態，如何建立相應的協調機制，仍是未來研究的一個重要方向。

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收稿日期：2023-01-03

基金項目：福建省高校人文社科研究基地互聯網創新研究中心（閩江學院）基金項目“電子商務環境下‘一帶一路綠色供應鏈合作研究”（IIRC20190101）

作者簡介：蔡曉倩（1995—），女，福建泉州人，福建師范大學經濟學院碩士研究生，研究方向：供應鏈管理;林? 翊（1973—），男，福建福州人，福建師范大學經濟學院，副教授，博士，碩士生導師，研究方向：管理科學與工程、電子商務管理。

引文格式：蔡曉倩，林翊. 不同權力結構下閉環供應鏈決策主體市場行為比較分析[J]. 物流科技，2023，46（15）：118-123.