退役汽车回用件分类分级定价策略研究

赵 璐，李明波

(1.武汉理工大学 汽车工程学院，湖北 武汉 430070；2.武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070；3.湖北力帝机床股份有限公司，湖北 宜昌 443099)

随着汽车保有量和产销量的提高，退役汽车的数量逐年增加，如何实现退役汽车的高效循环利用已成为迫切需要研究的重要课题。目前，汽车退役后零部件的处理方式主要有直接回用、再制造、再循环、能量回收和填埋等。为了充分发挥退役汽车的循环利用效率，实现资源、环境与经济效益的最大化，在退役汽车再利用过程中，开展回用件分类分级的管理便显得十分必要。

长期以来，围绕退役汽车单一再利用方式特别是再制造逆向供应链系统的研究工作较多，普遍忽视了再利用效率最高的直接回用这一循环利用方式的研究。在再制造回收渠道选择、回收与定价决策方面，孙嘉轶等[1]通过构建与销售数量和回收价格都相关的回收数量函数，研究了再制造闭环供应链回收渠道的选择；洪宪培[2]和Savaskan[3-4]等运用博弈论对多种再制造供应链模型的回收渠道选择和定价策略问题展开研究；张玲等[5]考虑了在再制造成本不确定的情况下，不同回收模式的对比分析；在再制造产品与新产品的差异定价上，Guide等[6]得出新产品和再制造产品的支付意愿存在差异，并对渠道决策有显著的影响；曹晓刚[7]等研究竞争型制造商和单一零售商构成的再制造系统的价格-产量决策模型；孙浩[8]和郭军华[9]等研究了新产品及再制造产品支付意愿差异下闭环供应链的定价策略；包晓英等[10]在研究支付意愿差异下闭环供应链定价策略的同时，运用了协调机制使供应链最优。对于闭环供应链的不确定问题，Ferguson等[11]考虑回收的退役产品质量不确定性，并假设服从某概率分布，假设再制造费用和质量等级服从线性分布，求得供应链中成员的最优定价策略；Teunter等[12]假设回收产品质量等级服从多项式分布，并求解出回收产品定价策略；Wei 等[13]考虑产品的回收数量、市场需求、回收价格的不确定性，建立了一个模糊的闭环供应链系统，分析制造商的回收渠道选择和定价策略。

以上文献均未涉及以直接回用为再利用方式的逆向供应链系统。随着家用车的普及和汽车更新换代速度的加快，退役汽车的规模和质量水平也在逐步提升，直接回用这一再利用方式所占比例正在快速提升，已经成为一种资源环境效益最高、经济性最好的再利用途径。为此，笔者根据在回收拆解企业主导下消费者对再制造件和直接回用件认知度的不同，基于退役汽车回用件分类分级博弈模型研究回用件和再制造件的定价机制，并对直接回用和再制造再利用方式的经济性展开比较，以期为退役汽车回用件分类分级管理及再利用工作提供理论支持。

1 退役汽车分类分级博弈模型构建

1.1 研究背景

长期以来，我国的退役汽车回收市场管理粗放，秩序较为混乱，消费者对回用件质量信心缺失，直接回用比率非常低下。退役汽车的分类分级管理就是对回用件的质量水平进行有效的评估、分析与报告，以帮助潜在使用者判断回用件是否满足自身的使用要求[14]，提高直接回用件的利用率。

为了深入了解退役汽车回收拆解及再利用现状，针对北京市3家回收拆解企业进行了实地调研，调研的3家企业年均回收拆解量20 000余台，由于限牌及鼓励更新换代政策的影响[15]，车主大多为提前或主动报废，回收的报废车辆状况良好。

以退役汽车回用件分类分级管理基本要求和实际调研数据为基础，建立退役汽车分类分级博弈模型，并对产品的定价决策和协调机制进行研究。为简化分析过程，本模型中只涉及退役汽车的直接回用(再使用)和再制造两部分[16]，并将汽配城、维修厂、个人直接使用者统一简称为消费者，故模型中只涉及回收拆解企业、消费者、再制造企业3个主体。

退役汽车在回收拆解企业完成拆解、检测、寿命评估以及分类分级等过程后，将根据其结构和性能情况分为不同的质量等级，一般分为一级回用件、二级回用件和三级回用件。一方面，再制造企业是回收拆解企业的用户，后者为前者提供生产原料，另一方面，在市场上，直接使用件和再制造产品存在共同市场，回收拆解企业与再制造企业之间存在竞争关系。因此，通过分析回收拆解企业、再制造企业以及消费者三者构成的市场关系，建立退役汽车分类分级管理后直接使用件和再制造件间的博弈模型，可以为建立最优定价策略和协调机制提供依据。

1.2 模型构建

分类分级管理中业务主体及其关联关系如图1所示。

图1 退役汽车回用件分类分级闭环供应链模型

退役汽车分类分级模型中使用到的数学符号如表1所示。

1.3 模型假设

假设1：消费者只购买一级回用件。据对国内20余家年拆解量在10 000辆的回收企业进行统计，目前全部企业收入中，回用件的销售份额只占10%左右，比例很少。为简化模型，假设消费者只购买一级回用件，并称为直接使用件，再制造企业可以购买所有等级的回用件。

假设2：消费者对直接回用件、再制造件和新件的认知存在不同，且均匀分布在[0,1]之间。这里只讨论直接回用件和再制造件的差异，根据相关学者的研究[4，17]，直接回用件和再制造件的需求量为式(1)和式(2)：

qn=Q-Sh+βSr

(1)

qr=Q-Sr+αSh

(2)

假设3：为简化模型，假设退役汽车零部件全部分类分级后作为回用件，以废钢铁形式再循环部分的利润忽略不计。假设二级回用件的价格为一级回用件价格的50%，三级回用件的价格为二级回用件价格的50%，即为0.5Sh和0.25Sh。

假设4：假设回收渠道的投资费用是回收拆解企业回收率的凹函数，采用Savaskan[3]、Hong[18]以及Atasu[19]等在再制造闭环供应链的研究内容的假设，把回收渠道费用设为回收率的二次函数，即为CL×τ2。

假设5：在不考虑因回用件的质量等级不同带来的再制造加工成本差异下，假设回用件的质量等级越高，销售价格越高，再制造所需的单位原材料成本越高，即Crh>Crm>Crl；由于分类分级前的检测过程相同，与回用件的质量水平无关，故假设单位检测费用均为n。

假设6：假设再制造企业坚持以销定产的经营策略，回用件无库存积压。回收拆解企业未销售完的回用件全部以废旧钢铁的形式进入再循环渠道。

假设7：假设每个消费者只购买一件再制造产品或者直接回用件[4]。

假设8：假设回收拆解企业和再制造企业规模均相对较小，均无主导市场能力，它们之间存在纳什(Nash)均衡博弈，故自身的决策行为均依赖于对方决策。回收拆解企业的决策量为直接回用件的价格Sh和回收率τ，再制造企业的决策量为再制造件价格Sr。

2 分散式决策

在分散式决策中，回收拆解企业和再制造企业都以各自的利润最大化为目标。因此，在这一博弈模型中，两者同时行动，回收拆解企业确定直接回用件的销售价格Sh和回收率τ，再制造企业同时确定再制造件的销售价格Sr。其中，回用件的单位销售额为(Ph+0.5Pm+0.25Pl)Sh，再制造件的单位修复成本为CrhPh+CrmPm+CrlPl，再制造件的单位总成本(Ph+0.5Pm+0.25Pl)Sh+CrhPh+CrmPm+CrlPl，为方便描述，令X=CrhPh+CrmPm+CrlPl，Y=Ph+0.5Pm+0.25Pl。

基于上述分析，回收拆解企业和再制造企业的利润额可分别表示为：

π回收拆解=qnSh+qrYSh-Qτn-CLτ2

(3)

π再制造=qrSr-qr(YSh+X)

(4)

由假设2并考虑式(3)的一阶条件，可得回收拆解企业的最优响应函数为：

(5)

(6)

(7)

故再制造商和回收拆解企业的利润函数π再制造、π回收拆解分别为：

(8)

(9)

分散式决策下的闭环供应链的总利润为：

(10)

3 集中式决策

在集中式决策闭环供应链中，回收拆解企业和再制造企业均以系统整体利润最大化为目标。根据模型，回收拆解企业和再制造企业的利润可表示为：

MΠ=π回收拆解+π再制造=qnSh-

Qτn-CLτ2+qrSr-qrX

(11)

由假设2知：qn=Q-Sh+βSr，qr=Q-Sr+αSh，考虑式(11)的一阶条件，可得回收拆解企业的最优响应函数为：

(12)

(13)

(14)

故集中式决策供应链的总利润为：

(15)

4 算例分析

分析认知度对销售价格和销售利润的影响。根据调研结果对模型做出如下假设：n=2，CL=5 000，Q=60，Crh=2，Crm=6，Crl=10，Ph=0.2，Pm=0.6，Pl=0.2。在此模型中，再制造费用相对中等水平，回收价格相对较低，检测费用相对中等，二级回用件和三级回用件价格整体相对较低。由于消费者对于再制造件和直接回用件的接受程度不同，因此再制造件的认知度和直接回用件的认知度对销售价格和利润的影响程度将不同，对分散式和集中式的分别影响程度不同。为了更好的对以上问题进行研究，分别做出了分散式和集中式供应链的销售价格和利润对认知度α和β变化的等值线图，如图2～图4所示。

图2 认知度对分散式供应链的销售价格影响

图3 认知度对集中式供应链的销售价格影响

图4 认知度对供应链系统销售总利润的影响

从图2可以看出来，在分散式决策中，再制造件的价格大于直接回用件的价格；认知度越大，价格对认知度的灵敏度越高。直接回用件的价格从76.2元到398元左右，增长率为422.3%，再制造件的价格从82.2元到376元，增长率为357.4%；随着再制造件认知度和直接回用件认知度的增大，直接回用件和再制造件价格均升高，α和β对Sb和Sr的影响均较大，且认知度越大，等值线越密集，说明价格对于认知度的灵敏度越高。这是因为认知度的变化会导致产品需求量的变化，直接回用件和再制造件相互间具有替代性，回收拆解企业和再制造企业具有竞争关系，α和β对Sb和Sr的影响均较大。

从图3同样可以得出图2的结论，在集中式决策中，再制造件的价格大于直接回用件的价格，α和β对Sb和Sr的影响均较大，故再制造件和直接回用件具有替代性，回收拆解企业和再制造企业具有竞争关系。比较图3和图2，集中式决策的产品价格大于分散式决策的产品价格，故分散式决策更能激发消费者的购买积极性。

从图4可看出来，随着α和β的增大，供应链系统的总利润均增大，且分散式决策的总利润更高，增长率更大。利润从7.58万元到54.7万元，增长率为621.6%，在图4(b)中，利润从0.59万元到32.2万元，增长率为476.0%。这是由于分散式决策中，回收拆解企业和再制造企业均考虑自身的利益最大，故存在更大的竞争关系，故分散式决策有利于整个供应链的长远发展。

从以上分析可以看出，再制造件和直接回用件相互间具有替代性，且不管是分散式或是集中式决策，再制造件的价格均高于直接回用件的价格，故对于消费者来说，在零件质量和可靠性均满足的条件下，应选用直接回用件；适当的竞争有利于整个供应链的发展，故对于整个供应链系统来说，应选用分散式决策；分散式决策的产品价格更低，随着退役汽车产业的发展，消费者对直接回用件和再制造件的认知度将提高，为了激发消费者的购买积极性，应选择分散式决策。

5 结论

构建了分散式和集中式两种决策模式下的退役汽车回用件分类分级模型，对不同认知度下的最优定价和供应链系统利润进行了研究，得到各决策变量的最优解。对两种决策下模型的利润值进行了对比分析，从供应链系统和消费者角度对产品选择及其协调机制提出了建议。结果表明：分散式决策中的供应链系统利润更高、产品价格更低，可激发消费者的购买积极性，有利于供应链的长远发展；在两种决策中，直接回用件的价格均较低，故直接回用件比再制造件的经济性更好。