双渠道回收成本差异下的闭环供应链定价策略与协调机制

朱晓东,吴冰冰,王 哲

(1.南京信息工程大学管理工程学院，江苏 南京，210044;2.南京航空航天大学经济与管理学院，江苏 南京，210016)

1 引言

技术进步以及消费者对产品要求提高导致新产品正以更快的速度被引入市场，与此同时也产生了更多的寿终(End of life，EOL)产品需要进行环保友好处置[1]。废弃电子电气产品具有潜在的环境风险和资源价值。一方面废旧产品中含有大量的危险物质，如砷、镉、铅等，处理不当会导致污染物的释放，产生“二次污染”。另一方面，废旧产品中含有多种可以回收循环的可再利用材料，具有很高的资源价值。因此，构建和完善废旧产品回收处理体系是减少EOL产品环境危害，实现资源循环利用的必然选择。我国的废旧产品回收起步晚于其他发达国家，发展现状不容乐观，回收体系各环节还亟待完善。废旧产品的回收定价与供应链协调直接影响到再制造闭环供应链的运作效率，研究供应链定价和协调问题对社会、环境、企业都具有重要意义。随着“互联网+”时代的到来，除传统的线下零售商回收、商贩回收以外，各种基于互联网平台的线上第三方回收平台如雨后春笋般涌现，如爱回收、回收宝等。华为、联想等原始设备制造商在生产责任者延伸制度激励下纷纷开展独立的回收或以旧换新业务，他们或依托于自身线上商城回收，或委托第三方回收平台回收，逐步形成了线上回收商和线下零售商共存的双回收渠道。后向回收渠道供应链与前向销售渠道供应链最终形成完美的闭环供应链。“互联网+”背景下研究废旧产品多渠道回收对推动生产者责任延伸实施,推进生态文明建设具有现实意义。

互联网回收渠道的出现对传统回收渠道产生了冲击，其最大特点是回收成本更低。互联网回收省去了回收站、交易市场等中间环节，极大提高了运营效率，降低了运营成本，最大程度上保持了平台的轻模式。但是传统渠道依然有存在的必要性，回收渠道的多样化对于扩大回收产品数量有重要影响。渠道间回收成本差异加剧了竞争，本文研究了回收渠道成本差异对双渠道供应链定价的影响。另一方面，回收产品价值恢复方式是多样的。质量高的回收产品可以通过再制造后获利，而质量低的回收产品可以通过拆解再利用获利。因此，考虑回收产品回收处理方式不同，研究了回收产品可再制造比例对双渠道供应链的定价影响。供应链决策方式影响供应链的运作效率，集中决策下供应链效率更优。分散决策下通过契约协调可以实现双渠道回收闭环供应链的帕累托改进。因此，本文设计了收益成本共享契约来解决双渠道回收供应链中的“双重边际化”问题，具有适用性和现实意义。

与本文相关的文献研究主要集中在闭环供应链定价和供应链契约协调两个方面。在产品定价方面，Savaskan等[2]以制造商、分销商为回收承担者，探讨如何选择回收渠道以及确定再制造产品的定价决策。陈军和田大钢[3]研究了由制造商和分销商组成的闭环供应链下产品回收模式选择问题，分析了不通模式下的订货价格和收益情况。赵敬华和林杰[4]研究了政府补贴不同对象时闭环供应链销售渠道和回收渠道的定价问题，对比了不同补贴对象影响系数对各主体利润和定价的影响。许民利等[5]等考虑了风险偏好对双渠道的决策影响，研究了不同风险偏好对双渠道定价策略的影响。曹晓刚等[6]将产品设计纳入闭环供应链框架中，研究两周期带约束条件下的再制造系统的生产和定价策略。Luo Zheng等[7]研究了两个品牌差异制造商通过同一分销商销售产品，构建了横向和纵向竞争下的定价决策模型，分析不同权利结构对产品定价的影响。Yoo和Kim[8]构建了一个包含制造商、分销商和翻新处理商的三级供应链，考虑各种可能供应链流程组合，引入了五种不同供应链结构，比较五种模型在产品定价和绩效的不同。Wei Jie等[9]利用博弈论研究了一类具有对称和非对称信息结构的闭环供应链的最优决策问题，探讨了在对称和非对称信息条件下，制造商和分销商如何对批发价格、零售价格和回收率做出决策。Gan等[10]构建了由制造商、分销商和回收商组成的短生命周期产品闭环供应链定价模型，新产品通过传统途径销售，再制造品通过制造商直销，研究发现再制造品接受程度和直销渠道偏好影响了供应链的定价。Abbey等[11]基于消费者偏好进行大量的试验来模拟新产品和再制造产品的最优定价，发现当再制造品进入市场时，新产品的最优价格将会上涨，通过新产品的最优定价，制造商可以减轻蚕食和增加获利。

回收渠道竞争方面，Liu Huihui等[12]建立了基于质量的双回收渠道竞争模型，其中正式回收商和非正式回收商进行价格竞争，分析了政府补贴正式回收商对双渠道回收价格的影响。为了研究产品回收的绩效，Zhou Wenhui等[13]构建了制造商负责产品销售和两回收商负责产品回收的两周期模型，研究发现立法改善了环境绩效，但降低了制造商和回收商的总体利润，可能会减少消费者的盈余。Esenduran等[14]考虑了回收商和制造商的回收成本差异，研究了独立回收商和承担回收责任的制造商之间的回收竞争情况， 分析了产品回收法对制造商和回收商的影响以及政府如何有效实施回收法。正规回收商往往因为技术和回收成本昂贵而无法获得废旧产品供应，Zheng等[15]等考虑政府补贴正规回收商，构建了正规回收商和非正规回收商的两周期竞争模型，发现当补贴小时，非正规回收商垄断回收市场，当补贴适中时，两者共存，当补贴较大时，正规回收商垄断市场。

在供应链契约协调方面，Li Jian等[16]研究了由回收商、再制造商和两完全信息共享的分销商组成的三级逆向供应链中不同供应链主体的协调策略，讨论了四种不同的协调策略，并对不同模型的最优决策进行了详细比较分析。He Yi等[17]考虑了参考效应对消费者购买行为的影响，建立了需求受参考价格和参考质量影响的集中和分散供应链，通过基于质量改进工作的总成本分摊合同进行了供应链协调。张汉江等[18]构建了政府、制造商、再制造商和回收者的三级闭环供应链模型，利用委托代理理论设计了再制造商对回收商的回收激励契约。江世英和李随成[19]构建了包含制造商和分销商的绿色供应链模型，分析了四种不同权利结构下供应链主体的定价和产品绿色化决策，构建了收益共享契约，并分析了收益共享系数对参数的影响。

国内外学者大多研究制造商、分销商或第三方再制造商回收废旧电子产品，针对线上回收商的研究较少。线上回收商和分销商同时回收废旧产品时，不同回收渠道运营成本差异，对回收产品组合价值恢复方式的现实情况有待深入研究。此外，广大学者对供应链契约协调主要是采用收入共享契约机制，但是往往忽视了回收过程中的运营成本。因此，本文综合考虑分销商和线上回收商的运营成本差异，以及回收产品的组合价值恢复方式，对比分散决策和集中决策来分析制造商、分销商和线上回收商的利润变化，并通过灵敏度分析考察可再制造比例、回收渠道竞争系数、消费者回收价格敏感系数和差异化回收成本对利润、回收量、回收价格等的影响。本文在引入收入共享契约的基础上，进一步对分销商和线上回收商的运营成本作为费用分担，从而实现了供应链的帕累托改进。

下文由四部分组成，第二部分介绍了论文的研究问题、相关假设和符号。第三部分分别构建了集中决策和分散决策的双渠道回收闭环供应链模型，并进行了求解。第四部分利用收益成本共享契约对分散决策供应链进行了协调，实现了帕累托改进。第五部分用数值算例分析了可再制造比例、消费者价格敏感系数、渠道竞争和差异化回收成本对定价和利润的影响。

2 问题描述和符号说明

本文构建了由制造商、分销商和线上回收商组成的两级闭环供应链，如图1所示。假设市场中新产品和再制造品无差异，消费者对新产品和再制造品不进行区分[2]。在销售环节，制造商以批发价格w将产品销售给分销商，分销商再以价格p把产品出售给消费者。在回收环节，分销商以价格pr从消费者手中回收废旧产品，同时线上回收商以价格pt从消费者手中回收废旧产品。最后，制造商以价格pm从分销商和线上回收商处回收全部废旧产品。为了保证各主体可获利，则有pm>pt，pm>pr和w>p。实践中，联想电脑采用了上述回收模式，其回收渠道分别为线下分销商服务站和“爱回收”的线上回收商。

图1 双渠道回收闭环供应链运作模式

为了刻画销售环节中产品价格与需求关系，引入需求函数q=α-βp。回收环节中制造商委托分销商和线上回收商进行回收。为了刻画两种渠道间的回收竞争，分销商和线上回收商的回收函数分别为qr=m1pr-m2pt和qt=m1pt-m2pr, 其中m1表示消费者对回收价格的敏感系数，m2表示分销商和线上回收商的回收渠道竞争系数。

销售环节中制造商新产品生产成本用cn表示，再制造品生产成本用cr表示，则cn-cr表示再制造节约成本。回收环节中分销商和线上回收商回收成本不同，分别为s1和s2。假设所有消费后产品都可以被回收再利用，且产品残值不为0。

由于废旧产品质量水平不同，能够用于再制造的废旧产品比例为k[20]，剩余的1-k部分将用于拆解处理，拆解获得的原材料和零部件用于销售获利，单位获利用v表示。

文中符号说明如下所示：

表1 符号说明

3 模型构建与求解

基于双渠道回收闭环供应链的运作框架，分别研究供应链集中和分散决策下的制造商定价决策。分散决策下供应链各主体以自身利润最大化为目标，集中决策下供应链各主体以供应链整体利润最大化为目标。下面分别对集中和分散决策进行建模和求解。

3.1 分散决策模型

分散决策下制造商、分销商和线上回收商各自追求自身利润最大化。制造商与分销商、线上回收商进行Stackelberg模型博弈，制造商是市场领导者，分销商和线上回收商是追随者。在决策顺序上，制造商首先决定批发价格w和回收价格pm，分销商和线上回收商随后分别决定销售价格p、回收价格pt和pr。

对于制造商而言，制造商利润主要包括两部分：一部分是销售环节制造商销售产品获利，另一部分是废旧产品再制造和拆解再利用获利。因此，制造商的利润函数为：

v(1-k)(qr+qt)-pm(qr+qt)

(1)

对于分销商而言，分销商利润主要包括两部分：一部分是销售环节分销商销售产品的销售获利，另一部分是接受制造商委托回收废旧产品获利。因此，分销商的利润函数为：

(2)

对于线上回收商而言，获取利润的唯一途径是接受制造商委托回收废旧产品获利。因此，线上回收商的利润函数为：

(3)

3.2 集中决策模型

集中决策下制造商、分销商和线上回收商统一决策，实现整个闭环供应链系统的利润最大化，此时，闭环供应链总利润等于制造商、分销商和线上回收商三个主体的利润和，即总利润模型为：

Maxπ=(p-cn)q+k(cn-cr)(qr+qt)+

v(1-k)(qr+qt)-prqr-ptqt-s1qr-s2qt

(4)

4 基于收益成本共享契约的供应链协调

与分散决策相比，集中决策下双渠道供应链系统利润水平更高。双重边际化问题导致了分散决策供应链总体利润的损失。因此，本文引入了收益成本共享契约进行供应链协调，其中制造商需要承担分销商和线上回收商的全部回收运作成本，获得1-θ倍的分销商销售收益。分销商获得θ倍销售收益并且不承担回收运作成本，线上回收商不承担回收运作成本。此时，各个决策主体的利润水平都应该大于分散决策时利润水平，三方才能都有动力去执行这个协调契约，协调模型如下：

(1-θ)(p-w)q-pm(qr+qt)-s1qr-s2qt

(5)

(6)

(7)

其中A=k(cn-cr)+(1-k)vB=kcr+(k-1)v。

由于θ1和θ2的解析解过于繁杂，采用数值算例来分析契约协调后供应链利润变化情况。通过调研，本文选取某品牌计算机主机的制造和再制造相关数据进行实例分析，相关参数的取值如下：α=100，β=2，cn=12，cr=4，k=0.7，v=2，m1=20，m2=10，s1=1和s2=0.5。经计算可知收益分享比例必须满足θ∈[0.2,0.6]。协调后的闭环供应链整体和各主体的利润都大于协调之前，且协调后闭环供应链的总利润几乎等于集中决策下总体的利润水平。

图2 销售收益所占比例θ对各主体利润的影响

当分享比例满足θ∈[0.2,0.6]协调契约都是有效的，选取中位数θ=0.4得到协调后的闭环供应链整体和各主体的利润如下：

表2 协调前后利润对比表

由表2可知，经过契约协调后制造商、分销商和线上回收商利润都大幅度增加了，而且闭环供应链的效率从63.19%上升为99.86%，意味着闭环供应链主体之间的利益得到改善，制造商、分销商和线上回收商因为利润增加而有主动参与契约协调的动力。

5 算例分析

为了更为直观有效的叙述和分析前述分析结论，本节利用数值算例进一步补充分析集中和分散决策下制造商定价和获利情况，然后利用灵敏度分析的方法分析了可再制造比例k，消费者对回收价格的敏感系数m1，分销商和线上回收商的回收渠道竞争系数m2对制造商定价和利润的影响。使用前述某品牌计算机主机回收相关实例系数进行算例分析。

5.1 集中决策与分散决策对比分析

本节对集中决策和分散决策模型进行数值仿真，分析探讨供应链定价和获利情况。

由表3和图3可知，集中决策下制造商回收价格pm、分销商回收价格pr、线上回收商回收价格pt都高于分散决策水平。最优零售价格p低于分散决策，这说明集中决策对消费者有利。集中决策下利润大于分散决策。分散决策下双重边际化导致废旧产品回收效果不佳，新产品和再制造产品销售也受到阻碍，这造成了闭环供应链总体利润的损失。

表3 集中和分散决策下最优解对比

图3 集中与分散决策下利润比较

5.2 参数灵敏度分析

(1) 反映回收产品质量的可再制造比例k

由于回收产品的质量水平参差不齐，质量高的产品回收后可以通过再制造获利，而质量较低的产品回收后可以通过拆解再利用获利。一般认为回收产品再制造获利要高于再利用。由图4可知，回收废旧产品中可再制造的比例k越高，回收价格越大，闭环供应链中各主体利润越大。这是因为相对于拆解再利用，回收废旧产品用于再制造更具有价值效益。废旧产品可利用程度越高，则废旧产品回收价值越大，回收价格必然会上升。因为消费者对回收价格是敏感的，出于理性考虑肯定会倾向于高回收价格，更愿意在高回收价格时把手中的废旧产品卖给分销商和线上回收商。此外，随着消费者回收意愿增强，必然会对市场中销售的新产品产生购买意愿，这样将有效刺激电子产品市场需求量的增加，在一定程度上给制造商和分销商带来更多销售收入，整个供应链的总体利润增加，且随着可再制造比例k的增大，总利润增加幅度不断增大。

图4 k对回收价格、利润的影响

(2) 消费者对回收价格的敏感系数m1

由图5可知，随着消费者对回收价格敏感系数m1越来越大，废旧产品回收量不断的增加，供应链总利润和制造商利润增加幅度较大，而分销商和线上回收商的利润虽然有所增加但是增加幅度不大。这是因为当消费者对回收价格越来越敏感的时候，回收主体必须给予消费者满意的高回收价格才能激励消费者把手中的旧产品转卖给分销商或者线上回收商，当用户转卖意愿越高，废旧产品回收量越大，分销商和线上回收商都能获取更多的利润。由于废旧产品的淘汰意味着新产品的热卖，制造商将迎来更广阔的市场需求，再制造的成本获利和新产品售卖使得制造商的利润增加幅度高于其他主体。考虑到回收量的增加带来的高运营成本，分销商和线上回收商利润增加速度相对缓慢。

图5 m1对回收量和利润的影响

(3) 分销商和线上回收商的回收渠道竞争系数m2

从图6可以看出，随着分销商和线上回收商的回收竞争系数的增大，回收价格不断提高，供应链总利润和各主体利润都随着竞争加剧而减少。这是因为分销商和线上回收商的竞争程度表现在回收价格上。吸引消费者转卖手中废旧产品的最有效刺激是提高回收价格，让消费者认为把废弃产品转卖给回收主体是经济划算的。由于恶性的价格抬高战不仅会导致分销商和线上回收商的利润水平下降，还会间接波及制造商的回购价格，影响到制造商乃至整个供应链的利润水平。

图6 m2对回收价格和利润的影响

(4) 分销商和线上回收商差异化回收成本s1和s2

图7 回收成本s1和s2对利润的影响

图7分析了分销商和线上回收商不同渠道回收成本对制造商、分销商和线上回收商的利润影响。如图7(a)所示，随着回收成本s1和s2的提高，制造商利润随之下降。这是因为线上回收商和分销商将回收成本转移给制造商，提高了转移废旧产品给制造商的回收价格。如图7(b)所示，分销商受自身回收成本提高影响较大，利润随着s1增加显著下降。另外，分销商利润受到线上回收商回收成本的影响，利润随着s2增加而增加。如图7(c)所示，线上回收商受自身回收成本提高影响较大，利润随着s2增加显著下降。另外，线上回收商利润受到分销商回收成本的影响，利润随着s1增加而增加。

6 结语

本文构建了基于制造商、分销商和线上回收商的闭环供应链模型，考虑线上回收商和分销商的回收成本差异，分别对集中分散决策下废旧产品回收定价以及各主体利润契约协调进行研究。结果表明：(1) 集中决策下制造商最优回收价格、分销商回收价格、线上回收商回收价格都高于分散决策，而最优零售价格低于分散决策。(2) 集中决策下整个闭环供应链的利润水平达到最高。双重边际化问题的存在导致了分散决策下供应链效率损失。(3) 回收废旧产品中可再制造比例k越高，回收价格越高，闭环供应链中各主体利润和总体利润越高。随着废旧产品可用于再制造的比例k的增大，总利润的增加幅度不断增大。(4) 随着消费者对回收价格敏感系数m1变大，废旧产品回收量不断增加，供应链总利润和制造商利润增加幅度较大。回收量增加带来的高运营成本导致分销商和线上回收商利润增加速度相对缓慢。(5)随着分销商和线上回收商回收竞争系数m2的增大，回收价格不断增加，供应链总利润和各主体利润都随着竞争加剧而减少。恶性价格战对整个供应链获利有害无利。(6) 分销商和线上回收商之间的成本差异加剧了回收竞争，任何一方回收成本提高都会使对方从中获益，但都会损害制造商利润。

本文设计了制造商与分销商、线上回收商的收益成本共享契约，其中制造商分享销售收益并承担所有回收运营成本，分销商分享销售收益且不承担收集运营成本，线上回收商也无需承担运营成本。通过供应链契约协调能使制造商、分销商和线上回收商的利润都大幅度增加，且各方都有主动实施契约的动力。

本文构建了“互联网+”回收与传统分销商回收的双回收渠道，考虑到分销商和线上回收商回收成本差异，以及回收产品可再制造比例，建立了Stackelberg博弈模型，通过对比分散决策和集中决策分析制造商、分销商和线上回收商的利润变化，并且进一步探讨废旧产品回收协调契约的必要性和有效性。但是，本文仅研究了废旧产品回收渠道成本、零售价格等对回收价格的影响，而没有考虑政府补贴、新产品和再制造产品质量差异因素。因为消费者对再制造品质量的心理预期低于新产品，所以新产品和再制造产品的零售价格存在差异。以后的研究可以在考虑这些因素的影响，丰富对闭环供应链定价和协调的研究。

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