基于专利保护下闭环供应链的快递包装回收定价研究

田立平，李璐璐，李文龙

(北京物资学院 信息学院，北京 101149)

随着网络技术的发展，网络购物已成为人们最常用的购物方式，也带动了快递行业的迅速发展。然而却引起了快递包装胡乱堆积，不仅造成环境的破环，而且还形成了资源的浪费。国家为解决快递包装问题所带来的环境问题，国家质检总局、国家标准委发布了新修订的《快递封装用品》系列国家标准，根据减量化、绿色化、可循环的要求，对快递包装减量提出新要求。为了与国家政策保持一致，快递包装生产商对快递包装进行回收再制造处理。随着回收渠道和再制造技术的成熟和发展，出现了专业的回收再制造企业。这无疑分了生产商的一杯羹。但是，在回收和再制造的过程中不得不考虑专利权的问题，如佳能公司就以Recycle Assist公司销售再生墨盒侵犯其专利为由提起诉讼，最终以佳能公司胜诉而告终，从而揭示了知识产权在废旧产品再利用中的重要地位。那么对于生产商和再制造商而言，专利保护政策能否使得他们各自获得最理想的收益成为业内学者关注的热点。

近年来，国内国外掀起了闭环供应链研究的热潮。Savaskan等[1]研究了3种回收模式下闭环供应链如何决策以及如何选择回收渠道的问题。Majumder等[2]研究了面临再制造商竞争时，制造商的定价决策和再制造决策。Guide等[3]讨论了制造商和再制造商竞争时决策变量的作用。Webster等[4]研究了不同回收法律对制造商和再制造商定价和盈利的影响。Mitra等[5]讨论了政府补贴如何在制造商和再制造商之间分配的问题。但这些文献都没有考虑OEM再制造专利许可权的影响。Reiko等[6]讨论的专利许可合同中只包含一个固定费用。郑本荣等[7]基于博弈论的方法建立专利保护下双渠道闭环供应链的定价与协调，对集中和分散两种决策进行了分析和对比，发现在分散决策下系统的效率并不理想，并通过共享契约作了改进。田真平等[8]研究在消费者对新产品和再制造产品存在差异的情况下，在专利保护基础上集中决策的效率高于分散决策的问题。高攀等[9]针对二手产品的专利保护问题，研究了原生产商与二手商的竞争策略。闻卉等[10-11]在专利保护环境下研究了带有再制造竞争的闭环供应链定价决策问题,在集中决策和分散决策两种情形下探讨了原生产商、两个再制造商和零售商的定价决策问题，针对零售商具有价格领导权并且考虑专利保护的闭环供应链进行分析。曹晓刚等[12-13]在新产品需求为随机需求，再制造产品需求受销售价格影响的混合需求条件下，研究了受专利保护的再制造闭环供应链的定价与协调问题并在双渠道闭环供应链背景下，基于消费者对传统零售渠道和网络直销渠道需求偏好的不一致，考虑渠道之间的竞争，研究了双渠道闭环供应链的定价及协调决策问题。申成然等[14-15]考虑在专利完善市场存在的再制造知识产权保护问题，分析了受专利保护下政府补贴回收再制造的两种机制，通过比较不同模式下供应链各方的最优决策和均衡收益，发现再制造所带来的成本节约是再制造活动中最直接的驱动因素。

综上分析，发现以往研究中存在两个问题。

1) 大多是在专利保护政策下研究分散和集中两种模式的利润问题，忽视了专利保护模式和非专利保护模式相比是否有优势的情况。

2) 较少对生产商和再制造商同时参加回收再制造并存在竞争关系的情况进行阐述。

基于此，本文将对专利保护模式和非专利模式下以及二者存在竞争关系的情况下的各营运方的获利情况进行分析。

1 模型的描述与假设

本文考虑由一个生产商、一个再制造商、一个物流服务商组成的闭环供应链系统，生产商既可以进行新产品的生产又有能力对废旧回收快递包装进行再制造，同时为了保护快递包装的制造专利，生产商向再制造商收取专利保护费用。再制造商负责快递包装的废旧品回收与再制造。物流服务商在购买快递包装时既可以向生产商购买也可以向再制造商购买。假设一个废旧品可以生产一个再制造品，新的快递包装品与再制造品在质量和性能上没有差别，以相同价格出售。假设所有再制造品均能销售出去。由于快递包装物制造成本低，制造方式简单，所以本文不考虑再制造商无专利保护时的技术障碍。本文分别构建了在专利保护下生产商不回收，再制造商回收并向生产商交付专利费用(MS模式)、非专利保护下生产商不回收，再制造商回收不交付专利费用(MR模式)以及专利保护下生产商和再制造商同时进行回收再制造并存在竞争关系(MC模式)3种模型。

本文中所涉及的字母含义如下。

ｐ为物流服务商向消费者提供物流服务过程中所收取的那部分快递包装费用，本文后续称为销售价。

ｗ为生产商或者再制造商给物流服务商的批发价格。

2 专利保护下的定价模型(MS模式)

本文考虑在Stackelberg模型下，生产商、再制造商、物流服务商三者的定价等问题。在Stackelberg模型中，生产商为领头企业，再制造商和物流服务商为尾随企业，也就是说生产商先确定快递包装的批发价格和专利保护费用，从而使得生产商的利润最大化，物流服务商根据批发价格确定销售价格，再制造商根据确定回收价格，因此，这是一个完美信息动态博弈，存在唯一的子博弈精炼纳什均衡。运用逆向归纳法进行求解，在此过程中生产商不进行回收再制造，再制造商进行回收再制造，同时向生产商交付专利许可费，即的情况。下面给出物流服务商、生产商、再制造商的利润函数

结论1计算可以得到生产商、再制造商、物流服务商的最优策略

在最优策略条件下，生产商、再制造商、物流服务商以及整个供应链的最优利润为

3 非专利保护下的定价模型(MR模式)

在此过程中生产商不进行回收，再制造商进行回收再制造且无需向生产商交付专利费用，即情况。同样在Stackelberg模型下，运用逆向归纳法进行求解。以下给出生产商、再制造商以及物流服务商的利润函数

结论2经过计算可以得到生产商、再制造商、物流服务商的最优策略

在最优策略条件下，生产商、再制造商、物流服务商以及整个供应链的最优利润为

4 MS与MR模式比较

下面对两种模式进行比较分析。

结论3将生产商或再制造商给予物流服务商的批发价格进行比较，可知专利保护下的批发价格高于非专利保护的批发价格。在专利保护下，由于再制造商交一部分专利费用给生产商，所以他会提高批发价格来弥补利润。而在非专利保护时，再制造商无需缴付专利费用，故再制造商会减少批发价格，以增加物流服务商的批发量来提高利润。将二者的利润进行比较，发现当进行专利保护时制造商利润较高。

由结论3可以看出，专利保护下生产商的批发价格和总体利润都比非专利保护时高，所以生产商会选择专利保护情况进行回收。

5 专利保护下的竞争模型(MC模式)

在专利保护下的竞争模型中，生产商与再制造商均负责快递包装的回收再制造，同时再制造商向生产商缴纳专利费用且二者存在竞争关系。生产商的回收量为再制造商的回收量为生产商、再制造商及物流服务商的回收利润分别为

运用逆向归纳法进行求解，生产商和再制造商的最优决策和利润分别为

结论4

1) 在专利保护竞争模式下，由于物流服务商没有参与到竞争过程，故快递包装的批发价格、销售价格以及物流服务商的总利润都没有受到影响。

2) 当自身回收能力h无限增加时，MS模式与MC模式下再制造商的回收价格趋于一致，且等于生产商的一半。即在不提升技术设备，不进行额外补贴的情况下，无论竞争与否，再制造商的最终承受能力一定，由于生产商是市场的主导者，获利最多。

3) 生产商的回收价格始终高于再制造商的回收价格。从消费者角度，为获得更大收益，应尽量将快递包装交给生产商。

4) 再制造商的利润在MC竞争模式下有所降低，主要是因为在竞争过程中与生产商争夺消费者，提高回收价格，但却并没有得到理想回收量，致使回收成本加大，利润降低。主要影响因素是生产商的竞争能力。

5) 专利保护竞争模式下的专利保护费用高于非竞争模式下，生产商的竞争成本来源于第三方缴纳的专利保护费用。

综上分析，专利保护竞争模式下，生产商的利润增加，再制造商的利润减少，但闭环供应链的总利润增加。对于生产商而言，选择MC回收模式最优，但是考虑到再制造商在竞争过程中的利润损失，生产商应给予第三方利润补贴。

6 算例分析

为了更好地验证上述结论的正确性，用实例进行运算，并分析总结。假设

图1和图2为专利保护与非专利保护2种回收模式下，快递包装生产商以及闭环供应链的利润随k以及h的变化情况。

通过图1和图2可以看出，在MS和MR 2种回收模式下，快递包装生产商以及整个闭环供应链的利润随着k及h的增加而增加。消费者的环保意识的提高，可以增加回收量，降低回收成本，减少废旧快递包装所带来的环境危害，具有很好的环境效益。而消费者对回收价格敏感程度，是调动消费者参与废旧快递包装回收的重要因素，回收方通过提高回收价格，刺激消费者将自己的废旧快递包装卖给回收方，增加回收方的回收量。由于专利保护费与回收量直接挂钩，快递包装生产商以及整个闭环供应链利润增加，而对于消费者不仅可以获得收益，还可以腾出空间，一举两得。MS回收模式下快递包装生产商以及整个闭环供应链的利润始终高于MR回收模式时的利润。图1和图2充分验证专利保护回收模式对于快递包装生产商以及整个闭环供应链的益处，且图1和图2增长趋势相同，说明快递包装生产商增加的利润起主要作用。

图1 2种模式下生产商的利润随k、h的变化情况Figure 1 The change of manufacturer's profit with k and h under two modes

图2 2种模式下总利润随k、h的变化情况Figure 2 The change of total profit with k and h under two modes

图3为MS和MC回收模型的回收价格随自身回收能力的变化情况。从图3可见，竞争回收模式下生产商的回收价格最高，再制造商的回收价格次之；非竞争模式下再制造商的回收价格最低，且3种回收价格最终均趋于平衡。其中再制造商的回收价格均趋于1，竞争模式下生产商的回收价格趋于2。即随着h的不断增加，生产商的回收价格是再制造商的2倍，且再制造商的回收价格在两种回收模式中最终趋于一致。

图3 2种模式的回收价格随h的变化情况Figure 3 The change of recovery price with h in the two modes

图4为MS与MC两种回收模式，闭环供应链总利润随自身回收能力h的变化情况。生产商参与竞争回收模式有助于整个闭环供应链利润的提升，随着自身回收能力或者消费者对回收价格敏感程度的增加，闭环供应链的利润呈现递增趋势。

图4 2种模式的总利润随h的变化情况Figure 4 The change of gross profit of the two modes with h

由于竞争因素，再制造商和生产商会相继提高回收价格，以激励消费者出售手中的废旧快递包装，由于回收价格的提高，大大刺激消费者，纷纷参与到废旧快递包装回收的活动中，使得废旧快递包装的回收量增加，继而整个闭环供应链的利润也会增加。这不仅有助于消费者获得额外收益，而且减少了废旧快递包装的胡乱丢弃，并且也能够让废旧快递包装物尽其用，此行为具有一定的环境效益，提升环保理念。

7 结束语

随着科技的不断进步，大量网购快递包装泛滥成灾，其带来的环境污染和资源浪费不容忽视。本文基于此，研究一个生产商、一个再制造商以及一个物流服务商的闭环供应链快递包装回收系统。考虑无专利保护和有专利保护以及专利保护下生产商与再制造商存在竞争关系的3种模式下快递包装的定价和回收决策模型，运用逆向归纳法对模型进行求解，分析不同回收模式下的定价和回收策略，发现：废旧快递包装回收方的利润与消费者环保意识和消费者对回收价格的敏感程度相关，其中消费者环保意识的提高有助于回收方利润的增加，当时，随消费者对回收价格的敏感程度增加而增加；当时，随消费者对回收价格的敏感程度增加而减少。而与消费者对回收价格敏感程度无关；专利保护下快递包装的批发价格、销售价格以及回收价格均高于非专利保护回收模式；生产商以及整个闭环供应链的利润在专利保护政策回收模式下较优；专利保护竞争模式下，生产商的利润增加，再制造商的利润减少，但闭环供应链的总利润增加。最后，通过数值仿真验证了结论的正确性。研究结果不仅丰富了闭环供应链的理论研究，而且也对快递包装生产商选择适合的回收定价模式具有借鉴意义。

以下几个方面还有待研究；本文是在完全信息条件下进行研究的，以后可以在不完全信息下进行深一步研究；本文仅考虑了单一生产商、再制造商以及物流服务商组成的供应链，可以拓展到多个生产商、再制造商以及物流服务商进行研究；可以考虑新产品和废旧品需求与零售价和回收价呈非线性关系的情况。