不同决策模式下制造商与再制造商的博弈策略研究

孙 浩，叶 俊，胡劲松，达庆利，王 凯

(1.青岛大学商学院，山东 青岛 266071；2. 东南大学经济管理学院，江苏 南京 211189；3.淮海工学院商学院，江苏 连云港 222005)

不同决策模式下制造商与再制造商的博弈策略研究

孙 浩1，叶 俊1，胡劲松1，达庆利2，王 凯3

(1.青岛大学商学院，山东 青岛 266071；2. 东南大学经济管理学院，江苏 南京 211189；3.淮海工学院商学院，江苏 连云港 222005)

在考虑产品回收再制造的闭环供应链中，原始制造商如何应对外部再制造商的竞争威胁是其面临的重要决策问题。针对由制造商和再制造商组成的两周期闭环供应链系统，在两种竞争模式(具有专利授权机制的竞争模式以及无专利授权机制的竞争模式)以及合作模式下探讨了制造商和再制造商的最优博弈策略。运用逆向归纳法推导和比较三种决策模式下的产品价格，给出再制造商从事回收再制造的临界条件，结合数值算例分析消费者偏好对均衡解及渠道成员利润的影响。研究表明：(1)从环境绩效的角度分析，无专利授权竞争模式下的回收率最高，其次是合作模式，最低是具有专利授权的竞争模式,三种模式下的旧产品回收率均随消费者偏好的增加而增加；(2)从渠道效率的角度分析，合作模式下的闭环供应链系统总利润最高，其次是具有专利授权的竞争模式，最低的是无专利授权竞争模式。无专利授权竞争模式下的渠道总利润随消费者偏好的增加而减少，其他两种模式下的渠道总利润随消费者偏好的增加而增加；(3)从原始制造商的角度分析，当其可利用再制造专利授权机制保障自身利益时，并无动机与再制造商进行合作；相反，当制造商不具备专利授权保障时，其愿意与再制造商合作，但再制造商利润又将比合作前受损，因此需提供合理的契约机制确保合作模式的有效实施。本文研究结论可为现实中制造商合理选择与再制造商的竞争与合作策略提供理论支持。

再制造；闭环供应链；竞争；合作；专利授权；定价策略

1 引言

近年来，再制造闭环供应链的社会效益、经济价值和环保效益已得到政府、企业界和消费者的高度认可，与此同时，学者们也对其进行了广泛的研究，具体涉及到闭环供应链的网络设计、生产计划、库存控制以及定价策略等方面[1]。其中，产品定价策略作为影响企业收益的关键环节，更是其中的焦点问题，现有文献从不同的市场结构、时间周期以及单一或差异定价模式等视角展开分析，提供了诸多有益的定价方法和管理结论。

目前，在新制造产品与再制造产品的定价模式方面，尽管存在诸如日本柯达公司将再造照相机以新品价格出售的案例[2]，但由于绝大多数消费者对再造品质量和性能的估计低于新品，致使企业往往将其以新品的折扣价进行销售。所以，相比于单一定价策略，理论界对产品差异定价策略的研究更具实践指导意义。诸多学者基于消费者效用理论，分别在单周期、多周期以及无穷期背景下，对同时从事新品生产和旧品再造的垄断制造商的差异定价策略进行了全面的探讨，不仅给出了以消费者偏好系数为参量的产品定价值，而且验证了再制造将使企业获取额外的盈利[3-9]。

以上研究对原始制造商从事再制造持有充分的肯定态度，但现实中的情况却并非如此，大量实证文献表明：鉴于在管理、技术及人员等方面的不足，很少有原始制造商愿意实施再制造；相反，市场上存在诸多独立的第三方再制造商，他们并不从事新产品的研发和生产，但却热衷于回收再制造[10]。如Hauser对美国再制造市场的调研结果显示：在超过2000个再制造企业中，原始制造商所占比例仅为6%[11]。在我国，截止到2015年底国家发改委已批准长城汽车股份有限公司等28家企业作为再制造试点单位，其中绝大多数有权回收再造旧产品并销售再制造产品[12]。另可预计在十八大提出的生态文明建设战略要求下，未来还将有更多的再制造企业获得授权。因而在这种情形下，再制造商的再制造品将与原始制造商的新产品形成竞争关系，进而蚕食新产品的市场份额与利润，那么原始制造商应采取何种措施来应对再制造商的威胁从而保障自身利益？这是原始制造商面临的重要决策问题。针对此问题，学者们亦展开了深入研究。Ferguson[13]提出了制造商抵御再制造商进入市场的旧产品强制收购策略，在该策略下，制造商优先回收旧产品但并不实施再制造。Webster[14]与Mitra[15]分别探讨了回收法规或政府补贴等宏观因素对制造商与再制造商竞争和差异定价的影响，研究发现尽管存在蚕食效应，但当满足某些条件时制造商并不排斥再制造商进入市场，甚至二者能够达到双赢。Wu Xiaole[16]从两原始制造商竞争环境下再制造商的市场进入问题研究中得到了类似的结论，其发现不具备再制造能力的原始制造商反而可从再制造商的市场进入行为中获益，且多再制造商进入市场可能优于单一再制造商进入市场。Wu[17]和曹晓刚[18]提出制造商可在产品设计过程中确定合理的可拆卸性水平来应对再制造商的威胁。黄宗盛[19]认为制造商可采取技术创新策略提高行业准入门槛来限制再制造商的竞争。陈章跃[20]分析了当市场中存在策略型消费者时制造商如何通过产品质量决策抵御再制造商的竞争。熊中楷[21]建议制造商应设置专利保护费用来规避产权泄露的风险和削弱再制造商的竞争威胁，并进一步验证在收益共享—费用共担契约下，专利许可机制有助于实现再制造盈利在渠道成员间的合理分配。在其基础上，易余胤[22]分析了固定专利许可费和单位专利许可费两种专利模式对成员利润和消费者效益的影响。Hong Xianpei[23]研究了与易余胤[22]类似的问题，其中综合考虑了制造商与再制造商的旧产品回收竞争等因素。曹晓刚[24]探讨了混合需求下考虑专利保护因素的闭环供应链定价与协调。Zou Zongbao[12]比较了再制造业务外包和专利授权两种模式下制造商与再制造商的最优决策。在外包模式下，制造商委托再制造商回收和再制造旧产品，但再制造商并不具备再制造产品的销售权；而在专利授权模式下，再制造商向制造商交纳专利许可费后可回收再制造旧产品进而销售再制造产品。研究结论表明：当消费者对再制造产品的认可程度较低时，再制造商偏好于授权模式，相反其更愿意选择外包模式。许民利[25]认为原始制造商应结合自身的品牌优势及成本差异等因素来选择自行再制造或授权给再制造商进行再制造。

以上文献对本文研究具有重要的借鉴意义，然而其均是从制造商与再制造商竞争的角度，探讨制造商如何应对再制造商的威胁，却很少从合作的角度分析双方能否实现共赢。设想若再制造商在回收再制造旧产品后不选择销售，而是将其转卖给制造商，由制造商同时负责两种产品的销售，此时再制造商的收益是否比竞争情形更优？制造商是否乐意接受这样的合作？环境绩效与闭环供应链整体收益又将如何变化？目前仅有王凯[26]在再制造商主导闭环供应链的市场结构下比较了合作与竞争两种模式的优劣，发现合作模式对制造商更有利，而竞争模式对再制造商更有利。但在当前实际中，更常见的是原始制造商作为市场主导者而再制造商处于从属地位，那么此时制造商是否愿意放弃渠道主导权来获取再制造产品的销售权？专利权在其中扮演着怎样的角色？这是本文所关注的焦点问题。此外，在模型求解方面，尽管文献[4, 26]等建立了两期博弈模型，但其均假定决策者为短视者，求解时采用从第一期到第二期顺序优化的方式。而现实中的决策者往往具有前瞻性，其以两周期的总收益为目标，在第一期决策的同时就考虑该决策对第二期的影响。因此，当决策者为远视者时，其如何制定最优决策？这是亟待解决的另一关键问题。

针对以往研究的不足，本文在考虑决策者具有前瞻性的基础上，探讨制造商与再制造商在两种竞争模式(制造商具备或不具备专利授权保障)以及合作决策模式下的两周期最优博弈策略，然后通过理论推导和数值算例将三者进行比较，进而得到相应的管理学启示。

2 模型描述与假设

2.1 模型描述

图1给出了制造商与再制造竞争模式与合作模式下的两周期闭环供应链产品流量图。其中，第一周期制造商生产和销售新产品；第二周期，在竞争模式下，若制造商具备专利授权保障，则再制造商向制造商缴纳专利许可费后回收、再制造和销售再制造产品(中国以及西欧案例[24])，相反若制造商不具备专利授权保障，则再制造商无需交纳专利许可费即可从事以上活动(在美国，再制造商无需经原始制造商的授权即可从事回收再制造[26])，制造商仍只生产和销售新产品，两种产品在市场上形成竞争；在合作模式下，再制造商回收再制造旧产品后并非自行销售，而是通过一定的价格将其转卖给制造商，由制造商在市场上同时销售这两种产品。

图1 制造商与再制造商竞争与合作模式下的两周期闭环供应链产品流量图

2.2 参量定义

A：市场容量，两期相同，即不考虑市场扩张或缩容等因素。

cn：新产品生产成本，两期相同；

cr：第二期再制造商的单位再制造成本；

f：具有专利授权的竞争模式下再制造商向制造商缴纳的单位专利许可费用；

w：合作模式下制造商向再制造商回购再造品所支付的单位转移价格；

θ：消费者对再制造产品的偏好系数，0<θ<1；

τj：j决策模式下第二期再制造商对第一期旧产品的回收率，0≤τj≤1；

Ij：j决策模式下第二期再制造商在旧产品回收过程中所产生的固定投资成本，假设Ij=B(τj)2，其中B为回收规模系数[4,7,22,26]；

c：第二期再制造商的单位回收成本；

2.3 相关假设

假设1：制造商与再制造商均是追求利润最大化的理性决策者，风险中性且信息完备。

3 三种决策模式下的博弈模型建立与求解

3.1 具有专利授权的竞争模式

在具有专利授权的竞争模式下，制造商与再制造商的博弈顺序为：第一阶段：制造商决定第一期的新产品价格；第二阶段：制造商设置单位专利许可费和第二期的新产品价格；第三阶段：再制造商确定第二期的旧产品回收率与再制造产品价格。采用逆向归纳法求解该三阶段博弈的子博弈精炼纳什均衡。

(1)

(2)

相应的Lagrange函数为:

(3)

进而得到其KKT条件为:

(4)

由式(4)易知当λS=0时，第二个等式无法成立，故仅需考虑λS>0的情况，联立可得:

(5)

(6)

(7)

(8)

命题1表明在具有专利授权的竞争模式下，制造商第二期的新产品价格与第一期定价无关，而再制造产品价格与第一期定价相关。专利许可费与消费者偏好正相关，即消费者对再制造产品的认可程度越高，制造商收取的专利许可费就越高。因而专利许可机制能够很好地保障制造商利益。

命题2：在具有专利授权的竞争模式下，若要保证τS*>0，需满足条件θcn>cr+c。

命题2表明在具有专利授权的竞争模式下，当且仅当消费者偏好θ>(cr+c)/cn时，再制造商才从事回收再制造。否则当θcn≤cr+c时，再制造商从事回收再制造无利可图，其最优回收率为0，此时问题退化为制造商的两周期生产定价问题。鉴于本文主要分析原始制造商应对再制造商的竞争威胁，故不考虑θcn≤cr+c的情况。以下均假设命题2成立。

(9)

(10)

(11)

(12)

3.2 无专利授权的竞争模式

在无专利授权的竞争模式下，除第二阶段制造商仅决定第二期的新产品价格外，其余决策变量及博弈顺序与专利授权模式相同。

(13)

(14)

(15)

3.3 合作模式

在合作模式下，制造商与再制造商的博弈顺序为：第一阶段：制造商决定第一期的新产品价格；第二阶段：再制造商确定第二期的旧产品回收率与再制造产品的转移价格；第三阶段：制造商决定第二期的新产品价格和再制造产品价格。同样可采用逆向归纳法求解该三阶段博弈的子博弈精炼纳什均衡。

(16)

命题5表明在合作模式下，制造商第二周期新产品的价格与再制造商设置的转移价格以及第一期的决策均无关，而再制造产品的价格与转移价格正相关。

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

通过分析命题1至命题6，可以得到三种模式下最优定价的相关性质。

命题6表明：相比于另外两种决策模式，无专利授权竞争模式下的第一期新产品价格最高，第二期新产品价格最低，二者分别高于和低于单期环境下无回收再制造时的新产品最优定价(A+cn)/2；而另外两种模式下的第一期新品价格均低于(A+cn)/2，第二期新品价格均等于(A+cn)/2。其主要原因在于：在具有专利授权机制的竞争模式下，制造商同时拥有渠道主导权和专利权，双重权力使得制造商能够有效抵御再制造商的竞争；在合作模式下尽管制造商失去了主导权，但由于具有销售权，亦可避免再制造产品的蚕食效应。因此在以上两种模式下，制造商并不介意在第一期设置相对较低的新产品价格，从而在第二期为再制造商提供相对较多可回收再制造的旧产品，相反再制造品数量的增加可为其利润提升提供契机；此外，制造商也无需降低第二期的新产品价格来应对再制造品的竞争，而是保持在无回收再制造情形下的新产品最优定价水平即可。然而在无专利授权的竞争模式下，制造商仅具有渠道主导权，再制造商的威胁将迫使其在第一期提高新产品价格来限制旧产品的数量，并在第二期降低新品价格以减弱再制造品的蚕食效应。进一步分析，与合作模式相比，制造商更愿意在具有专利授权竞争模式下继续降低第一期的售价来为第二期提供更多可回收的旧产品，这表明在抵御再制造商的竞争方面，渠道主导权和专利权的双重作用要大于单一的销售权。

鉴于模型的复杂性，再制造产品价格、回收率以及双方利润的比较将结合数值算例进行分析。

4 数值算例

本节首先针对同组参数比较三种决策模式下的均衡解，假设某电子产品的相关参数为：A=50，cn=20，cr=5，c=1，B=200，θ=0.7，所得结果如表1所示。

从表1可以看出，无专利授权竞争模式下的第一期新产品价格最高，第二期新产品价格最低，旧产品回收率、再制造产品数量以及再制造商利润均最高，制造商利润和系统总利润均最低。该结果表明当制造商仅拥有渠道主导权时，其无法有效抵御来自再制造商的竞争威胁，此时再制造商从事回收再制造的积极性非常高，制造商被迫提高第一期新产品价格以尽可能少地为再制造商提供回收再制造的机会，并通过降低第二期新产品价格、减少边际利润的代价缓解再制造品的蚕食效应。但这仍于事无补，最终的结果是再制造品的引入严重蚕食了新产品的市场份额并压缩了制造商的利润空间，闭环供应链的渠道总收益亦最低。但从环境绩效与消费者利益的角度分析，该种模式产出了最高的旧产品回收率和回收量，且第二期消费者能够以相对较低的价格购买较多的新产品和再制造产品。

表1 三种决策模式下的均衡解与成员利润

在另外两种模式下，制造商均可有效抵御再制造商的威胁，但二者亦有所差别。具体而言，与具有专利授权的竞争模式相比，合作模式下的旧产品回收率、再制造产品数量以及再制造商利润更高，原因在于合作模式下第二期再制造商成为Stackelberg主从博弈的领导者，尽管需将再制造产品交由制造商销售，但其可通过制定合理的转移价格来保证自身收益，因而具有较高的回收再制造积极性；相反，对于制造商而言，尽管在合作模式下取得了产品销售权，但却是以同时失去渠道主导权和专利权为代价的，与其这样，还不如在掌握主导权的基础上进一步利用专利授权机制应对再制造商的竞争。从闭环供应链总体收益的角度分析，合作模式下的渠道总利润高于具有专利授权的竞争模式；从消费者的角度分析，合作模式下的再制造产品价格低于具有专利授权的竞争模式，即消费者能以较低的价格购买较多的再制造品，此外合作模式下两种产品的总供应量亦更大，因而该两种决策模式相比合作模式更优。

然后分析消费者偏好系数θ对最优决策及成员利润的影响(仅考虑命题2的限定条件θcn>cr+c即再制造商从事回收再制造的情形)，结果如图2至图3所示。

如图2所示，无专利授权竞争模式下的第一期新产品价格随消费者偏好系数的增加而增加，原因在于消费者对再制造品偏好程度的提高意味着再制造品价值和再制造商竞争力的提升，此时将更加迫使制造商提高第一期新品价格来减少可供再制造商回收再造的旧产品数量。而在另两种决策模式下，第一期的新产品价格均随消费者偏好系数的增加而降低，这是因为在该两种模式下制造商均具有足够的权力来保障自身收益，可供回收旧产品数量的增加和再制造品价值的提升反而有利于制造商。进一步将二者进行比较，具有专利授权竞争模式下的第一期新产品价格低于合作模式，且价差随消费者偏好系数的增加而拉大，这也验证了命题7的正确性；三种决策模式下的回收率、再制造品价格以及合作模式下的回购转移价格均随消费者偏好系数的增加而提高，即消费者对于再制造产品认可程度的提高激发了再制造商从事回收再制造的积极性并增强了其议价能力。

图2 三种决策模式下消费者偏好对均衡解的影响

图3 三种决策模式下消费者偏好对渠道成员及闭环供应链总利润的影响

如图3所示，无专利授权竞争模式下的制造商利润与渠道总利润最少，且均随消费者偏好程度的增加而降低；再制造商利润最高，且随消费者偏好系数的增加而增加。该结论与前面的分析相一致。即从原始制造商的角度分析，当无法享有专利授权机制保障时，其愿意选择与再制造商合作。换言之，相比于渠道主导权，再制造产品的销售权对制造商利润提升的作用更加明显。而从再制造商的角度分析，在合作模式下其利润将比合作前受损，但考虑到渠道总利润增加了，因此可提供合理的契约机制来促进合作模式的有效实施。

将合作模式与具有专利授权的竞争模式相比较可知：合作模式下的制造商利润低于具有专利授权的竞争模式，且该利润差随消费者偏好系数的增加而持续拉大，甚至当偏好系数高于0.8时，合作模式下的制造商利润不升反降；与之相反，合作模式下的再制造商利润与渠道总收益均高于具有专利授权的竞争模式，且随着消费者偏好系数的增加该优势将更加明显。这充分表明当制造商享有再制造专利授权机制保障时，其并无动机与再制造商进行合作。即相比于单一的销售权，渠道主导权和专利权的双重作用对制造商利润提升的作用更加明显。但另一方面，再制造商具有合作的意愿，渠道总利润的增加亦为双方合作提供了契机。

6 结语

本文针对由原始制造商和再制造商组成的两周期闭环供应链系统，在两种竞争模式与合作模式下探讨了制造商与再制造商的最优决策。运用逆向归纳法推导和比较三种决策模式下的产品价格，给出再制造商从事回收再制造的临界条件，结合数值算例分析消费者偏好系数对均衡解以及渠道成员利润的影响。研究结果表明： 1)从环境绩效的角度分析，无专利授权竞争模式下的回收率最高，其次是合作模式，最低的是具有专利授权机制的竞争模式，三种模式下的旧产品回收率均随消费者偏好的增加而增加；2)从渠道效益的角度分析，合作模式下的闭环供应链系统总利润最高，其次是具有专利授权的竞争模式，最低的是无专利授权的竞争模式。无专利授权竞争模式下的渠道总利润随消费者偏好的增加而减少，其他两种模式下的渠道总利润随消费者偏好的增加而增加；3)从原始制造商的角度分析，当其可利用再制造专利授权机制保障自身利益时，并无动机与再制造商进行合作；相反，当制造商不具备专利授权保障时，其愿意与再制造商合作，但再制造商利润又将比合作前受损，因此需要提供合理的契约机制来确保合作模式的有效实施。

进一步的研究方向是将模型扩展至随机需求环境以及有限多期或无穷期的情形。

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ResearchontheGameStrategiesfortheOEMandtheRemanufacturerUnderDifferentDecisionStructures

SUN Hao1, YE Jun1, HU Jin-song1, DA Qing-li2, WANG Kai3

(1.School of Business, Qingdao University, Qingdao 266071, China;2.School of Economics and Management, Southeast University, Nanjing 211189, China;3.Business School, HuaiHai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China)

In s closed-loop supply chain (CLSC) with collection and remanufacturing of old products, how to deal with the competitive threat from the external remanufacturer is an important issue for the original equipment manufacturer (OEM). For a two-period CLSC system comprised of an OEM and an independent remanufacturer, the optimal game strategies of both parties are discussed under three different decision structures: two types of competitive mode (competition with remanufacturing patent licensing and competition without remanufacturing patent licensing) and cooperative mode. In all three modes, the OEM produces and sells the new products in the first period. For the competitive mode with patent licensing, the remanufacturer collects and remanufactures the EOL products after the OEM’s patent authorization in the second period, and then sells them in the market competing with the OEM. Otherwise, under the competitive mode without patent licensing, the remanufacturer can engage in these activities without the OEM’s authorization. For the cooperative mode, the remanufacturer transfers the remanufactured products to the OEM, and then the OEM sells the two kinds of products simultaneously. Backward deduction method is used to derive and compare the optimal prices under the above three modes. The condition under which the remanufacturer engages in collection and remanufacturing is given. The impact of consumer preference for the remanufactured products on the equilibrium solutions and the profits of channel members are analyzed combined with numerical examples. The results show that: (1) From the perspective of environmental performance, the collection rate under the competitive mode without patent licensing is the highest, and then is the cooperative mode, the lowest is the competitive mode with patent licensing. The collection rates under all three modes increase in the consumer preference. (2) From the perspective of channel efficiency, the cooperative mode yields the highest system profit, and then is the competitive mode with patent licensing, the worst is the competitive mode without patent licensing. The total system profit under the competitive mode without patent licensing decreases in the consumer preference, whereas increases in the consumer preference in two other modes. (3) From the perspective of the OEM, he has no motive to cooperate with the remanufacturer if he can take advantage of the patent licensing mechanism to guarantee his own interest. On the contrary, he prefers to cooperate with the remanufacturer without patent licensing, but which meanwhile leads to the profit loss of the remanufacturer. So the reasonable contact should be provided to ensure the operations the cooperative mode. The conclusion of this paper can provide theoretical supports for the OEM to select reasonable competitive strategies or cooperative strategies with the remanufacturer in reality.

remanufacturing; closed loop supply chain; competition; cooperation; patent licensing; pricing strategies

1003-207(2017)01-0160-10

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.01.017

2015-06-02；

2016-06-25

国家自然科学基金资助项目(71202142，71371102，71273149)；国家社科基金重大项目(13&ZD147)；中国博士后科学基金面上项目(2016M592150)；青岛市博士后应用研究项目(2015175)

胡劲松(1966-)，男(汉族)，湖北京山人，青岛大学商学院院长，教授，博士生导师，研究方向：行为运作管理，E-mail：hujinsong@qdu.edu.cn.

F274

A