不同权力结构对再制造供应链技术创新策略的影响

高 鹏 杜建国 聂佳佳 陆玉梅

(1.江苏大学管理学院; 2.江苏理工学院商学院; 3.西南交通大学经济管理学院)



不同权力结构对再制造供应链技术创新策略的影响

高 鹏1,2杜建国1聂佳佳3陆玉梅2

(1.江苏大学管理学院; 2.江苏理工学院商学院; 3.西南交通大学经济管理学院)

研究不同权力结构对独立再制造商技术创新策略的影响，建立并求解原制造商为领导(OL)、再制造商为领导(IRL)、无领导(NL)模式下的研发创新模型。研究表明：再制造商的均衡创新水平与创新成本负相关，与消费者对再制品认可度正相关；当创新效率较高时，IRL模式下的技术创新水平和再制品需求量最大，供应链各方具有“先动优势”；当创新效率较低时，OL模式下的技术创新水平和再制品需求量最大，供应链各方具有“后动优势”；在绝大多数情况下，供应链的模式偏好为OL≻IRL≻NL。

权力结构；再制造供应链；技术创新；Stackelberg博弈

1 研究背景

再制造供应链凭借其出色的环境效应和经济效应成为众多企业和政府关注的焦点[1～4]。从本质上讲，再制造是以优质、高效、节能、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，进行修复、改造废旧设备产品的一系列技术措施或工程活动的总和，再制造与维修翻新的主要区别就在于，它是通过技术创新使再制品的质量达到或超过新品[5]。由此，技术创新可以说是再制造企业赖以生存的“生命线”。发改委在《关于深化再制造试点工作的通知》中提出，要对再制造产业落实支持政策，鼓励再制造产品技术研发[6]。我国再制造虽已形成了“尺寸恢复，性能提升”的模式，但研发创新水平仍然较低，已成为制约再制造产业发展的一个重要因素[6]。

再制造产品的技术创新面临着比一般产品更为复杂的管理问题，不仅要考虑创新绩效、创新成本等一般问题，更要考虑不同产品间的竞争。例如，发生在墨盒再制造领域的著名的佳能与Recycle Assist公司之间的专利纠纷案，就是缘于原制造商(original equipment manufacturers, OEM)用专利武器对抗独立再制造商*本研究的IR既可指一个完全独立的再制造企业，如Recycle Assist公司、美国APRA下的众多成员企业等，也可指生产制造企业中相对独立，且具有战略意义的一个再制造业务部门，如卡特彼勒再制造，济南富强动力再制造等。(independent remanufacturers, IR)技术创新引起的竞争威胁[7]。由此可见，再制品和新产品之间复杂的竞争关系，会使IR的技术创新决策面临很大的挑战。近年来，再制品和新产品之间的竞争关系又受到了另一个重要因素——OEM和IR间权力结构变化的深刻影响。所谓市场权力结构，是指供应链不同企业对产品渠道控制力的强弱关系。不同权力结构由于价格博弈顺序的差异而直接影响供应链各决策者的定价策略[8]，从而改变OEM和IR的竞争关系。我国再制造起步较晚，各项法律法规不完善，加上人们对再制品接受度较低，OEM在市场竞争中处于绝对控制地位。而在美国，有法律规定，IR不需经过OEM的授权便可从事该品牌废旧产品的再制造，这为IR成为权力结构主导者创造了有利条件[3,9]，而且，IR有实力成为权力结构的主导者[9]。既然权力结构会改变竞争，而竞争会影响IR技术创新，那么市场权力结构的变化会对技术创新产生怎样的影响？怎样的权力结构最有利于IR技术创新？技术创新反过来又会对决策者的权力结构偏好产生怎样的影响？

本研究与3个方面的研究相关：①企业或供应链技术创新决策。YIN等[10]通过构建一个双寡头垄断模型，研究了企业规模与技术创新模式选择的关系；LIN等[11]以及WEISS[12]考察了市场竞争形式与技术创新的关系，认为企业在古诺竞争这种市场竞争较为缓和的情况下会更多地进行技术创新；李凯等[13]针对零售市场中大型零售组织买方势力不断增强的现象，构建并求解了由上游垄断制造商、下游主导零售商和边缘零售商组成的纵向市场结构下的4阶段技术创新决策模型，分析了主导零售商谈判势力对技术创新决策的影响；王龙伟等[14]则研究了合作研发对企业创新绩效的影响。这些研究主要集中于正向供应链领域。高鹏等[15]首次运用博弈论研究了NC、C、V、CV等4种模式对再制造供应链技术创新绩效的影响，但该研究建立在新产品和再制品统一定价的基础上，并未考虑两者之间的竞争关系。②再制品和新产品之间的竞争。MAJUMDER等[16]研究了两期的再制造竞争模型，考虑了4种废旧产品回收分配机制下OEM与IR的竞争策略；FERRER等[17]考虑OEM和IR并存的双寡头垄断市场下的竞争行为，以及各参数变化对均衡价格、利润和再制造活动的影响；ÖRSDEMIR等[18]全面考虑了OEM和IR之间的质量和数量竞争对各方利润、消费者剩余以及社会总福利的影响；熊中楷等[19]分析了OEM作为IR经销商的合作模式和竞争模式，探讨了消费者对再制造产品的接受度、生产成本对生产商盈利的影响；朱庆华等[20]以汽车零部件行业为背景，通过建立双寡头垄断市场结构博弈模型，对补贴前后制造商与IR的决策进行比较探讨。③闭环供应链的权力结构。CHOI[21,22]在不同市场权力结构下，研究了双寡头垄断的制造商共用一个零售商时如何进行决策的问题，分析了市场力量、生产成本对决策的影响；黄祖庆等[23]研究了3种权力结构对5种不同决策结构下闭环供应链的影响；易余胤[24,25]对比了3种市场权力结构对均衡零售价、回收率、批发价、渠道成员以及渠道总利润的影响，并对闭环供应链进行了协调；王玉燕等[26]基于消费者需求差异，研究了渠道权力结构对MT-CLSC型闭环供应链的定价策略和回收策略，并分析了制造商和零售商的权力结构偏好。这些研究的缺陷在于，只考虑制造商-零售商所构建的纵向供应链中的权力结构，而忽略了权力结构对横向再制造供应链竞争关系的影响，同样，也未涉及对再制品技术创新策略的影响。

现有关于再制造供应链领域技术创新的文献甚少，更未见考虑技术创新过程中权力结构选择问题的研究。事实上，对这一问题的研究有助于明确在技术创新条件下，供应链成员对权力结构的偏好会产生怎样的影响，从而为促进市场权力结构的合理化提供理论依据。基于此，本研究针对不同权力结构下再制造供应链技术创新策略问题，重点探讨开展技术创新后，再制品需求、价格、各方利润究竟会发生怎样的改变，其又如何影响不同权力结构下的运作绩效，进而分析供应链成员的模式偏好。本研究成果有望进一步丰富供应链创新理论，为再制造供应链的R&D投资实践提供一定借鉴。

2 模型描述和假设

考虑由一个OEM和一个IR构成的供应链系统，OEM负责新产品的生产和销售，IR独立负责废旧品回收、再制造和销售。两者在市场上展开价格竞争。市场权力结构有以下3种：①OEM为领导(简称OL模式)；②IR为领导(简称IRL模式)；③无领导(简称NL模式)。IR开展以提高再制品性能(如环保度、耐用度、功能等方面)为主要目的的R&D创新活动，以期获取相对于OEM的竞争优势。

根据王凯等[9]、FERRER等[17]、熊中楷等[19]的研究，假设v表示消费者对新产品估值(即消费者购买新产品获得的总效用)，则消费者对再制品的估值为ρv。假设市场潜在需求为1，则v∈[0,1]并服从[0,1]上的均匀分布。0<ρ<1，为消费者对再制品的估值折扣，代表了消费者对再制品的认可程度。设新产品和再制品售价分别为pn,pr，则消费者购买新产品获得的净效用为v-pn，购买再制品获得的净效用为ρv-pr。设IR开展的技术创新水平为x。由于再制品性能提升，消费者对再制品的估值也相应提升。考虑到消费者对再制品的估值折扣，故消费者购买再制品获得的净效用可表示为ρ(v+x)-pr。由于新产品性能未提升，消费者购买新产品的净效用仍然为v-pn。于是，消费者购买新产品要符合条件v-pn>0和v-pn>ρ(v+x)-pr，化简得到v>(pn-pr+ρx)/(1-ρ)和v>pn。当pr<ρ(pn+x)时，结合0

(1)

当pr>ρ(pn+x)时，说明再制品和新产品替代性过大，新产品占据了整个市场，OEM形成了垄断。本研究暂不考虑这种情况。

同理，消费者购买再制品满足如下条件：ρ(v+x)-pr>0和ρ(v+x)-pr>v-pn。当pr<ρ(pn+x)时，化简得prρ-1-x

(2)

综上，OEM和IR的需求函数为

(3)

假设如下：

(1)首先，由IR进行R&D技术创新决策;然后，OEM和IR根据最优创新水平进行价格博弈。这是因为R&D创新决策属于企业战略层决策，而价格决策仅为战术层决策。

(2)不考虑再制品数量受新产品数量的限制。由于IR的回收源并不一定是单一的，因此，回收再制造数量不受限是普遍存在的现象。

(3)IR的技术创新水平x与R&D投资成本(包括技术、设备、人工等投入)相关。根据孙晓华等[27]的研究，设I(x)=tx2/2，其中，I为IR的R&D投资成本，t称为研发成本系数，t越大说明同样的创新水平需要更大的研发投资成本，研发效率越低。从成本函数I(x)的表达式可知，研发成本为技术创新水平的凸函数。这与再制造企业研发创新实际情况是相符的。

(4)假定OEM和IR的单位变动成本和固定成本为0。需要指出的是，即使考虑这些成本，也不会改变本研究的主要结论，而仅会增加数学处理的复杂性。

(5)考虑单周期下OEM和IR的价格博弈模型。所有信息为两者的共同知识且双方均为风险中性决策者。

3 3种市场权力结构模式

3.1 OL模式

当OEM为市场定价领导者时，模型为3阶段博弈模型。博弈顺序可以描述为：①IR决定再制品的R&D创新水平x; ②OEM决定新产品价格pn；③IR决定再制品价格pr。价格博弈模型可表示为

(4)

用逆向归纳法进行求解。得到OL模式下新产品和再制品关于创新水平x的均衡价格以及需求表达式为

(5)

(6)

求解可得到均衡R&D创新水平表达式，代入式(4)和式(5)，可得到OL模式下新产品和再制品的价格、需求表达式以及两者的利润表达式，具体见表1。

表1 3种权力结构的均衡解和最优收益

注：经检验，3种模式中海塞矩阵均负定，故表1中的各收益均为最大收益。设各模式均衡解存在的条件均满足。

3.2 IRL模式

当IR为市场定价领导者时，三阶段博弈模型顺序为：①IR决定再制品的R&D创新水平x；②IR决定再制品价格pr; ③OEM决定新产品价格pn。价格博弈模型可表示为

(7)

同样,采用逆向归纳法进行求解该价格博弈模型，得到IRL模式下新产品和再制品关于创新水平x的均衡价格和需求表达式为

(8)

将式(8)代入式(7)，可以得到IRL模式下IR关于创新水平x的利润表达式为

(9)

求解可得到均衡R&D创新水平表达式，代入式(7)和式(8)，可得到IRL模式下新产品和再制品的价格、需求表达式以及两者的利润表达式，具体见表1。

3.3 NL模式

当市场无价格领导者时，两者同时进行决策零售价格，决策模型变为两阶段博弈模型。博弈顺序为：①IR决定再制品的R&D创新水平x；②OEM和IR同时决定pn和pr。价格博弈模型可表示为

(10)

可以用联立驻点方程组的方法进行求解。求解得到NL模式下新产品和再制品关于创新水平x的均衡价格以及需求表达式为

(11)

将式(11)代入式(10)，可以得到NL模式下IR关于创新水平x的利润表达式为

(12)

求解可得到均衡R&D创新水平表达式，代入式(10)和式(11)，可得到NL模式下新产品和再制品的价格、需求表达式以及两者的利润表达式，具体见表1。

4 IR进行技术创新的绩效分析

证明 式(5)、式(8)和式(11)中，相关决策变量表达式对x求一阶导数易得证。

命题1表明，当IR开展以提高再制品性能为目的的技术创新时，无论供应链权力结构如何，再制品的价格和需求均随着创新水平的提高而增大，新产品价格和需求均随创新水平的提高而降低。这说明，技术创新能增强再制品对新产品的挤兑效应，扩大再制品需求，从而增强社会绿色效应。

考虑到由于OEM收益由新产品价格及需求决定，IR关于创新水平x的收益曲线在x*处取得最大值，得到以下推论。

推论1 无论哪种权力结构，均有：①πIR(x*)>πIR(0)；②πOEM(x*)<πOEM(0)。

这表明，当再制品和新产品竞争时，IR进行技术创新能在提升自身收益的同时降低OEM的收益；技术创新能给IR带来一定的竞争优势，IR有足够的经济动力进行R&D投资。这一点不会随权力结构的改变而变化。

命题2 ①xOL*与t负相关，与ρ正相关；②xIRL*与t负相关，与ρ正相关；③xNL*与t负相关，与ρ正相关。

证明 仅证明OL模式下的相关结论。表1中xOL*表达式分别对t和ρ求一阶偏导

(13)

IRL模式与NL模式下的相关结论证明过程与之类似，此处略。

命题2表明，无论哪种市场权力结构，IR的均衡创新水平一定会随着创新成本系数的增大而降低，随着消费者对再制品认可度的增大而增大。这是因为消费者对再制品估值越高，技术创新带来的再制品性能改善也越能够得到消费者认可，其边际效应也更高。

由于OEM的利润与创新水平x负相关，IR的利润与创新水平x正相关，并且由陈海威[5]的研究可知，IR不开展技术创新时，OEM利润与ρ负相关，IR利润与ρ正相关。结合命题2容易得到以下推论。

推论2 IR开展技术创新时，无论哪种权力结构，①OEM的利润与t正相关，与ρ负相关；② IR利润与t负相关，与ρ正相关。

推论2表明，随着消费者对再制品的认可度增大，OEM利润下降，IR利润上升；随着IR研发投资成本系数的增大，OEM利润上升，IR利润下降。

由命题2和推论2可知，为了提高再制品创新水平，实现利润最大化，IR不仅应致力于降低研发投资成本，还应加强再制品性能方面的社会宣传，提高消费者对再制品的认可度。同时，要深入该市场调研，了解经营地区消费者“绿色程度”，在再制品接受度较高的地区率先开展技术创新。值得注意的是，IR的技术创新会对OEM的利润产生负面影响，可以预见的是，OEM会采取各种措施进行战略反击。

5 3种模式比较分析

本研究把研发成本系数t和消费者对再制品估值大小ρ的比值称为技术创新成本价值比，该值越高说明IR研发效率越低。以下证明过程中，A=8(1-ρ)(2-ρ)2t-ρ(4-3ρ)2,B=4(1-ρ)t-ρ(2-ρ),C=(1-ρ)(4-ρ)2t-2ρ(2-ρ)2。

命题3 比较3种模式下的均衡创新水平，得：①当t/ρ>(4-3ρ)/[8(1-ρ)2]时，xOL*>xIRL*>xNL*；②当(2-ρ)(4-3ρ)/[(1-ρ)(16-20ρ+5ρ2)]xOL*>xNL*；③t/ρ<(2-ρ)(4-3ρ)/[(1-ρ)(16-20ρ+5ρ2)]时，xIRL*>xNL*>xOL*。

证明 由表1中3种模式x*表达式，用作差法，得到

(14)

(15)

(16)

分别将式(15)和式(16)与0比较，得2个边界条件，再比较这2个边界条件的大小可得证。

命题3表明：①市场权力结构会显著影响再制品技术创新水平。当研发效率较高(t/ρ<(4-3ρ)/[8(1-ρ)2])时，IRL模式下的创新水平最高；当研发效率较低(t/ρ>(4-3ρ)/[8(1-ρ)2])时，OL模式下的创新水平最高。换言之，IRL模式下创新水平随创新效率的变化速度快于OL模式，只有研发效率较高，IR才能利用技术创新获取竞争优势。②NL模式下的创新水平始终低于IRL模式，只要不是创新效率极高(t/ρ<(2-ρ)(4-3ρ)/[(1-ρ)(16-20ρ+5ρ2)])，NL模式下的创新水平也低于OL模式。由此可知，无领导的市场不利于技术创新，而到底哪种市场领导结构最有利于技术创新则取决于不同的情境。在创新成本较低或者消费者对再制品认可度较高的情境下，IR为价格领导能最大化再制品创新水平，从而进一步提升再制造产业竞争力；反之，若再制造创新成本较高、消费者对再制品认可度较低，OEM成为市场领导反而能刺激IR的创新动力。

证明 用作差法再结合均衡解存在条件，得

(17)

(18)

(19)

命题4表明，再制品价格始终在IRL模式下最高。当技术创新效率较高时，OL模式下再制品价格最低；否则，NL模式下再制品价格最低。结合命题3可知，不同权力结构下，IR的定价能力与技术创新水平存在着很大的关联。绝大多数情况下IRL模式的技术创新水平最高，因此，该模式下再制品价格也最高。当IR的创新效率较高时，OEM为领导会抑制其创新热情，导致再制品陷入“低质低价”的尴尬境地；而当创新效率较低时，无领导市场则会面临同样的局面。

证明 用作差法得到

(20)

(21)

(22)

分别将式(20)～式(22)与0比较，得到3个边界条件，再比较这3个边界条件的大小可得证。

命题5表明，IR技术创新效率会影响不同模式下再制品需求的大小关系。当创新效率较高时，IRL模式下的再制品需求最高；当技术创新效率较低时，OL模式下的再制品需求最高；当技术创新效率适中时，NL模式下的再制品需求最高。由此，当消费者对再制品认可度较高或创新成本较低时，IR成为市场领导者不仅有利于提高再制品创新水平，更有利于扩大再制品需求，提高社会绿色效应；当IR研发成本较高、研发动力不足时，自由竞争市场下的再制品需求最高。

证明 用作差法再结合均衡解存在条件，得到

(23)

(24)

(25)

分别将式(24)和式(25)与0比较，得到2个边界条件，再比较这2个边界条件的大小可得证。

命题6表明，当技术创新效率很低(t/ρ>(8-5ρ)/[8(1-ρ)(2-ρ)])时，IR利润在OL模式下最高；反之，IR利润则在IRL模式下最高。结合命题3可以进一步了解，技术创新会显著影响IR的模式偏好。当技术创新效率较低时，创新价值有限，IR希望OEM为市场领导者，从而使自己能够获取“后动优势”；当创新效率较高时，创新的边际效应明显，IR则期望利用领导者的身份提高其技术创新投入，从而显著提升自身经济利润。此时，IR具有成为渠道领导者的经济动力，可以获取“先动优势”。

6 数值仿真

用数值仿真的方法研究研发成本系数、再制品认可度对3种模式下OEM以及供应链模式偏好的影响(见图1～图4)。

由图1和图2可知：①无论市场权力结构如何，OEM的利润始终与研发成本系数正相关，与消费者对再制品认可度负相关，即技术创新效率的提高会降低OEM的利润水平。②这两个因素都会影响OEM的模式偏好和行动策略，当再制品认可度较低(ρ=0.5)时，OEM最偏好于IRL模式，“后动优势”策略为其首选；当再制品认可度较高(ρ=0.8)时，若研发成本系数较低，则OEM的模式偏好为OL≻IRL≻NL，其行动策略调整为“先动优势”。

图1 t对OEM利润的影响

图2 t对OEM利润的影响

图3 t对供应链总利润的影响

图4 t对供应链总利润的影响

由图3和图4可知，类似于OEM利润，技术创新效率的提高同样会降低供应链总利润。这说明IR的技术创新其实是不利于整体供应链的，因为IR从中获取的收益不足以抵销OEM利润的损失。然而，考虑到技术创新能带来更高的再制品质量和需求，仍可能是实现社会总福利最大化的有效手段。另外，除非IR创新效率极高，供应链偏好为OL≻IRL≻NL，这说明，OEM为领导者的市场有利于供应链利润的提升。

7 结语

本研究主要结论为：①再制品价格和需求均与创新水平正相关，新产品价格和需求均与创新水平负相关。②无论哪种市场权力结构，技术创新水平均与创新效率正相关，当创新效率较高时，IRL模式下的创新水平和再制品需求高于另两种模式；当研发效率较低时，OL模式有利于创新水平和再制品需求最大化。③当创新成本较高且再制品认可度较低时，OEM和IR均希望对方成为市场领导者，会采取“后动优势”策略；否则，两者利润均在自己为领导者时达到最高，“先动优势”成为首选。④在绝大多数情况下，供应链总利润在OL模式下最高，其次是IRL模式，最低为NL模式。

笔者以后的研究方向集中在以下几点：①进一步考虑IR的技术创新存在溢出效应的情况；②进一步考虑IR进行成本降低型R&D活动的情况；③进一步研究消费者后悔预期，炫富心理等特殊心理特征对IR技术创新的影响。

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(编辑 桂林)

Impact of Different Power Structure on Technological Innovation Strategy of Remanufacturing Supply Chain

GAO Peng1,2DU Jianguo1NIE Jiajia3LU Yumei2

(1.Jiangsu University, Zhenjiang,Jiangsu,China; 2.Jiangsu University of Technology,Changzhou,Jiangsu,China; 3. Southwest Jiaotong University, Chengdu,China)

This study investigates how different power structure influences IR’s technology innovation strategy under remanufacturing supply chain by game theory. Three R&D innovation models marked OL(OEM as Leader), IRL(IR as Leader) and NL(No Leader) are developed and solved and the results are analyzed using mathematical analysis and numerical simulation methods. It is found that the balanced level of innovation has negative relationship with the R&D cost and positive relationship with the valuation of consumer to remanufactured product. It is also found that IRL model can get the most level of technology innovation and demand of remanufacturing product and he supply chain members can enjoy a “first-move advantage” when the innovation efficiency is high, while the OL model can achieve the same effect and the members have “second-move advantage” when the innovation efficiency is lower. However, the model preference of the supply chain is ranking as OL,≻IRL≻and NLin most of the time.

power structure; remanufacturing supply chain; technology innovation; Stackelberg game

10.3969/j.issn.1672-884x.2016.10.016

2016-01-19

国家自然科学基金资助项目(71101120，71440016)；江苏省教育厅高校哲学社会科学基金资助项目(2016SJB630135)；四川省软科学研究计划基金资助项目(2015ZR0217)；四川省社会科学重点研究基地四川循环经济研究中心规划基金资助项目(XHJJ-1515)

C93

A

1672-884X(2016)10-1563-08

高鹏(1978～), 男，江苏常州人。江苏大学(江苏省镇江市 212013)管理学院博士研究生；江苏理工学院(江苏省常州市 213001)商学院副教授。研究方向为创新管理、供应链管理。E-mail:gaopeng@jsut.edu.cn