闭环供应链协调策略比较研究

刘 越，王建华 （江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013）

0 引 言

随着科技和生产力的快速发展，电器电子产品开发、生产、使用和更新换代的速度变得越来越迅速，废弃产品越来越多，环境承载达到极限等问题日益凸显。例如，欧盟于2003年颁布的WEEE指令[1]；国内2011年实施《废弃电器电子产品回收处理管理条例》[2]，说明了各国政府和企业对环境保护的重视。

国内外学者从多角度对闭环供应链管理问题进行了研究，得出丰富的管理结论。当前关于闭环供应链协调策略比较的研究，以市场需求确定与否为背景，可以分为确定需求背景下闭环供应链协调策略比较和不确定需求背景下闭环供应链协调策略比较。

（1） 确定需求背景下闭环供应链协调策略比较。Savaskan、Bhattacharya和Van（2004）[3]研究了闭环供应链中供应商、零售商以及第三方回收商负责回收的三种回收模式比较；Savaskan和Van（2006）[4]将零售商竞争机制引入闭环供应链协调策略研究中，发现零售商间竞争程度会直接影响到产品回收渠道的选择；姚卫新（2004）[5]等以产品回收再制造条件下逆向物流的第三方回收、供应商回收和零售商回收等回收模式进行了比较研究；王发鸿和达庆利（2006）[6]以电器电子行业为例，构建了三种废弃电器电子产品回收再制造处理模型；周永圣和汪寿阳（2010）[7]分析了政府监控下，不同回收模式会对供应链正向渠道的决策行为及废旧产品回收率产生较为显著的影响；韩小花（2016）[8]研究了闭环供应链回收渠道的协调决策过程；Shulman、Coughlan和Savaskan（2017）[9]研究了双边垄断模式下回收渠道结构对供应链效益及回收政策的影响；彭宁和吴迪（2015）[10]不仅研究多种双渠道回收对比，还研究最优双渠道与单渠道间的相关关系。

（2）不确定需求背景下闭环供应链协调策略比较。计国君（2011）[11]等考虑产品回收后再制造的产品市场需求不确定，继而构建供应商、零售商和第三方回收商等回收再制造模型；郭军华、李帮义和倪明（2014）[12]分别对供应商回收、零售商回收及第三方回收三种不同回收模式下的闭环供应链协调策略进行比较分析。

综上所述，文献[3]至[12]比较研究了供应链系统主体对回收模式的选择，但市场需求假设是确定性的，与闭环供应链实际面对的市场需求存在较大差距。所以，目前对多种多渠道回收情形的比较研究较少。

1 问题描述与模型假设

1.1 问题描述

正向供应链中，供应商以价格w将产品批发给下游的零售商，然后零售商以价格Pr将产品销售至市场；而逆向供应链中，供应商回收模型的回收率为τ，第三方回收模型的回收率为τ'，生产者责任组织回收模型的回收率为τ''，然后供应商以转移支付价格b回购废旧产品并进行再制造。

1.2 模型假设

（1）供应商生产新产品的单位成本为Cm，生产再制造产品的单位成本为Cr，Cr＜Cm，δ=Cm-Cr表示供应商的再制造单位成本节约。为保证模型的合理性和经济上的可行性，需要满足条件b小于等于δ[3-4]。

（2）依据文献[3]的假设，新产品与再制品在质量、功能、价格和效用上完全相同。

（3） 废旧产品的回收率均满足0≤τ，τ'，τ''≤1，根据文献[3]的研究，供应商的单位平均生产成本可以表示为（1-τ） Cm+τCr=Cm-δτ。所有回收废旧产品均用于再制造，各自的回收成本可表示为C（τ ）=kτ2，表明随着回收率的提高，回收成本增加且增加的速度变快。K（ k＞0）表示规模参数。

（4）本文采用线性的需求函数形式，对于单渠道供应链，需求函数为D=φ-αpr，其中φ表示潜在市场容量，α表示市场需求对价格的反应。

（5）供应商为渠道Stakelberg领导者，零售商和第三方回收商均为跟随者。

2 单渠道分散化决策模型

2.1 第三方回收模型

在第三方回收模型中，供应链模型各组成部分博弈如下：首先，供应商确定产品的批发价格和对废旧产品回收转移支付价格；其次，零售商根据供应商的最优决策选择产品的销售价格，同时第三方回收商确定废旧电器电子产品的回收率。供应商、零售商和第三方回收商的决策模型如下：

该博弈结构为完全信息条件下的动态博弈，因此存在子博弈精炼纳什均衡，容易验证供应商的利润函数是关于w和b的联合凹函数，零售商的利润函数是关于Pr的凹函数，第三方回收商的利润函数是关于τ'的凹函数，模型存在最优解。则单渠道闭环供应链回收模型系统的均衡解为：

均衡解下的最优市场需求为d'：

供应商、零售商和第三方回收商对应的均衡利润为e、e'和e''：

1.3 统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行统计分析。计数资料采用率或百分比表示，两组比较用卡方检验。正态分布的计量资料描述采用两组比较采用t检验；非正态分布的计量资料描述用中位数(M)和四分位数间距(P25-P75)表示，组间比较采用秩和检验。多因素分析采用Logistic回归分析，计算其OR值，P<0.05为差异有统计学意义。

总的均衡利润为E：

2.2 生产者责任组织回收模型

在生产者责任组织回收模型中，供应商、零售商和生产者责任组织回收商的决策模型如下：

该博弈结构为信息共享条件下的动态博弈，因此存在子博弈精炼纳什均衡，容易验证供应商的利润函数是关于w和b的联合凹函数，零售商的利润函数是关于Pr的凹函数，生产者责任组织回收商的利润函数是关于τ''的凹函数，模型存在最优解。则单渠道闭环供应链模型的均衡解为：

均衡解下的最优市场需求为d''：

供应商、零售商和生产者责任组织回收商对应的均衡利润为g、g'和g''：

总的均衡利润为G：

3 单渠道集中化决策模型

在单渠道集中化决策模型中，供应商与零售商共同确定电器电子产品的最优销售价格，联合第三方回收商确定其对应的回收率。此时整个闭环供应链回收模型系统基于生产者责任组织回收模型的利润最大化决策模型为：

易验证函数是关于变量Pr和τ''的联合凹函数，模型存在最优解。将上述公式分别对Pr和τ''求一阶导数并联立方程，可得到集中决策下的单渠道闭环供应链回收模型的均衡价格，回收率与需求为：

根据文献[12]，供应商、零售商和第三方回收商决定的回收率需满足0≤τ''≤1，参数k满足4k≥δ αδ+φ-αcm（ ），闭环供应链回收模型系统的均衡利润Q为：

4 案例实证分析

基于上述的理论研究，接下来探讨集中决策与分散决策两种情形下的闭环供应链回收模型的实效性与现实意义，赋值即量化指标，进行案例实证分析。具体的参数取值如表1。

表1 模型参数赋值

（1）由图1可知：分散化决策情形下的第三方回收模型系统中，随着再制造单位成本节约δ的增加，供应商、零售商和第三方回收商各自利润也随之增加并且供应商利润（e）大于零售商利润（e'）大于第三方回收商利润（e''）。

（2）由图2可知：分散化决策情形下的生产者责任组织回收模型系统中，随着再制造单位成本节约δ的增加，供应商、零售商和生产者责任组织回收商各自利润也随之增加并且零售商利润（g'）大于生产者责任组织回收商利润（g''）大于供应商利润（g）。

图2

图1

（3） 图3表明：当10≤δ≤20的时候，随着再制造单位成本节约δ的增加，集中决策情形下的闭环供应链回收模型系统的总利润与分散决策情形下的供应商回收模型、第三方回收模型和生产者责任组织回收模型系统中各自总利润也随之增加，而且集中决策情形下的闭环供应链回收模型系统的总利润（Q ）远远大于分散决策情形下的生产者责任组织回收模型系统的总利润（G ）大于分散决策情形下的第三方回收模型系统的总利润（E ）大于分散决策情形下的供应商回收模型系统的总利润（J）。

图3

5 研究总结及建议

本文针对供应商、零售商、回收商所组成的三级闭环供应链系统：首先，通过求解得到不同回收模型的均衡、节点企业及闭环供应链回收模型系统的最优利润，揭示集中决策与分散决策两种情形下闭环供应链回收模式的渠道选择决策；其次，针对分散化决策供应链回收模型存在“双重边际化”效应的问题，采取集中化最优决策，探讨单渠道即闭环供应链回收模型的协调问题；得出结论，集中化生产者责任组织回收模型是闭环供应链回收模型系统最优的决策选择。

本文在需求函数建立的过程中并未考虑产品质量、产品价格、回收路径节点和供给等诸多不确定性因素，所以，后续研究的工作重点将集中于不确定性需求及其回收背景下的相关闭环供应链回收决策模型研究。

[1]赵晓敏，冯之浚，黄培清.闭环供应链管理——我国电子制造业应对欧盟WEEE指令的管理变革[J].中国工业经济，2004(8)：48-55.

[2]王岩.废弃电器电子产品回收处理行业管理政策探讨[J].再生资源与循环经济，2009(6)：23-26.

[3]Savaskan R C，Bhattacharya S，Van Wassenhove L N.Closed-loop supply chain models with product remanufacturing[J].Management science，2004，50(2)：239-252.

[4]Savaskan R C，Van Wassenhove L N.Reverse channel desig：The case of competing retailers[J].Management science，2006，52(1)：1-14.

[5]姚卫新.再制造条件下逆向物流回收模式的研究[J].管理科学，2004，17(1)：76-80.

[6]王发鸿，达庆利.电子行业再制造逆向物流模式选择决策分析[J].中国管理科学，2006，14(6)：44-49.

[7]周永圣，汪寿阳.政府监控下的退役产品回收模式[J].系统工程理论与实践，2010，3(4)：615-621.

[8]韩小花.基于制造商竞争的闭环供应链回收渠道的决策分析[J].系统工程，2016，28(5)：36-41.

[9]Shulman J D，Coughlan A T，Savaskan R C.Optimal Reverse Chanel Structure for Consumer Product Returns[J].Maketing Science，2017(6)：1-15.

[10]彭宁，吴迪.面向再制造的废旧产品回收渠道模式研究[J].工业工程，2015，17(2)：70-77.

[11]计国君.不确定需求下有价差时再制造回收模式研究[J].中国流通经济，2011(5)：41-45.

[12]郭军华，李邦义，倪明.不确定需求及WTP差异下的再制造回收模式选择[J].软科学，2014，26(4)：131-135.