政府补贴下竞争型WEEE闭环供应链定价决策研究

郭军华，王陌语，刘 佳

(华东交通大学 交通运输与物流学院，江西 南昌 330013)

一、引 言

废旧电子电器设备(Waste electrical and electronic equipment，WEEE)，也称电子废弃物，是被丢弃或终止使用的电子电器产品。WEEE中包含大量有毒有害物质，如果不采用正规的方式回收处理则会给环境带来巨大风险。此外，WEEE中资源丰富，如果回收处理方式得当，能够带来丰厚的再利用再生产等经济价值[1]。WEEE的回收处理问题一直是全球关注的热点，世界经合组织(OECD)、欧盟、德国等都相继出台了相关法律法规[2-3]。作为电子电器产品消费大国的中国，目前的WEEE回收处理的整体水平还较低。这是因为，废旧产品进行污染较低的拆解处理需要较高的技术水平并投入较高的成本。而在我国，大量的企业认为组织废旧品回收工作是一种额外的负担，不愿意主动承担环境保护的责任，而那些以高价回收WEEE的小商贩则成了消费者处理废旧电子产品的优先选择。然而，这些小商贩都是不具备拆解资质的不合格回收商，仅追求低成本高利润，会对环境产生巨大影响。为规范WEEE的回收和处理并扶持正规拆解企业，国务院于2008年发布了《废弃电器电子产品回收处理管理条例》(以下简称《条例》)，并在2012年推出了《废旧电器电子产品处理基金征收使用管理办法》[4-5](以下简称《办法》)。《条例》和《办法》的出台对我国生产回收企业的决策产生了重大影响。

针对WEEE回收处理法规、EPR(Extended Producer Responsibility，生产者责任延伸)制度、WEEE回收渠道等问题已有大量研究成果。Wang[6](2010)和 Chung 等[7](2011)对我国WEEE回收的相关政策法规和制度进行了梳理。Abdulrahman 等[8](2014)认为，考量我国废旧电子电器产品回收体系存在的弊端和障碍可以从管理、金融、政策法规和基础设施四个方面进行。倪明[9](2014)等认为，供需网理论与WEEE回收再利用相结合能够帮助企业克服自营、联盟、外包等模式的缺点，具有多种优势。周杰和陶小芳[10](2016)在EPR背景下，对随机需求下销售-回收型闭环供应链进行了研究，设计了收益共享契约以实现利润最大化和EPR效益水平最大化两个目标。刘克宁和宋华明[11](2017)指出，EPR制度设计要充分考虑研发方的低碳研发技术水平、碳税税率、生产者和研发者在回收减排中的重要度。郑艳芳和周文慧等[12](2017)认为，我国EPR制度设计要充分考虑正规回收渠道和非正规回收渠道之间的竞争问题。刘慧慧和黄涛等[13](2013)，建立了WEEE的双渠道回收竞争模型，给出了正规与非正规渠道均衡时的回收定价和翻修比例。公彦德和达庆利等[14](2016)发现，处理基金在制造商和拆解企业之间分配比例的变化，影响供应链节点企业的利润。李春发和朱浪梅[2](2017)指出， EPR制度下，设置以环境效益最大化为目标的补贴比例及基金缴纳额度时要充分考虑企业成本结构、消费者结构、消费者效用和废旧产品回收处理能力。马祖军和胡书等[15](2016)指出，政府规定制造商的最低再生利用率对CLSC成员的最优经营策略，以及CLSC总利润、消费者剩余和社会福利产生的影响不同。王玉燕和申亮[4](2018)认为，回收处理基金背景下，WEEE闭环供应链结构重组形成了四种主导模式。上述研究为电子电器闭环供应链奠定了坚实的基础，然而除了郑艳芳及刘慧慧等[12，13]探讨了正规与非正规回收渠道之间的竞争问题，考虑回收处理市场竞争环境的研究仍较少。与前述文献相比，本文从效用角度，在合格与不合格回收商竞争的环境下，让顾客自己选择回收商，并将回收处理过程的环境影响纳入考量。

综上所述，在目前我国废旧电子电器产品回收的相关制度约束下，考虑合格回收商与不合格回收商进行竞争的电子电器闭环供应链决策有待进一步研究。因此，本文在政府回收处理补贴背景下，基于消费者对回收渠道的偏好度不同，将回收处理过程对环境的影响纳入考量，构建了合格与不合格回收商竞争的电子电器闭环供应链，分析回收商竞争环境下EPR制度对闭环供应链、制造商、合格回收商和不合格回收商的最优定价、回收量及利润的影响，并进一步分析消费者渠道偏好、合格回收商拆解处理WEEE的环境属性值以及回收处理补贴对闭环供应链、制造商及各回收商的影响。本文的研究结论将对政府EPR制度的完善、有资质的合格回收商竞争力的提升、闭环供应链的定价决策提供理论支撑。

二、问题描述和假设提出

该闭环供应链由一个制造商与相互竞争的两个回收商组成。制造商M同时生产新产品(耐用品)与再制造产品。两个回收商分别为：具有政府支持的正规回收商Q与不正规回收商U。这是因为，经过回收商Q处理过的废旧品对环境的污染较低，是政府认可的具有拆解资质的合格回收商；而回收商U，由于其设施设备及技术水平等问题，经过该企业处理过的产品对环境污染较大，因而不具备拆解资质，在现实生活中我们称其为“黑商贩”(以下简称不合格回收商U)。EPR下由制造商主导、合格/不合格回收商相互竞争的闭环供应链模型如图1所示。

本文的基本假设如下：

假设1：合格回收商Q与不合格回收商U处理产品的成本分别为cQ/cU，且由于合格回收商对废旧品拆解处理污染较小，技术水平与投入成本较高，因此cQ>cU。

假设2：pQ和pU分别表示回收商Q和回收商U支付给消费者的单位回收价格，由于不合格回收商成本较低，为了抢占市场增加利润，其回收价格大于合格回收商价格，即pU>pQ。

假设3：政府为了扶持具有拆解资质的正规企业，打击“黑商贩”，保护环境，对合格回收商实施补贴政策。设每单位处理补贴为s，该补贴来源于废旧电器处理基金。

假设4：假设制造商生产新产品的单位成本为ct=c+cd，其中，c为产品生产成本，cd为政府向制造商收取的单位处置费用。

假设5：r为回收商拆解处理废旧品所获得的有效原材料，即回收商处理每单位WEEE的收益[16]。为保证回收商有利可图，有cU

Conrad[18](2005)的研究表明，产品不同，生产及使用方式也不同，因此，造成的环境影响不一；Bansal等[19](2003)假设产品对环境的初始影响值为D，经过一定的技术处理后优化了对环境的影响，对环境产生了大小为e的友好度，也就是说产品经过正确处理后对环境的影响变为D-e，参考陈晓红等[20](2016)得到假设 6。

假设6：环境质量属性是指产品在生产过程采取了环保措施所减少的污染程度，即对环境的友好度，由于合格回收商与不合格回收商拆解处理废旧品的科技、手段不同，在此过程中对环境产生的影响也不同。假定eQ和eU分别指两个回收商拆解处理废旧品的环境属性值，即处理WEEE过程中表现出对环境的友好度，并且满足eQ>eU；消费者对产品单位环境质量的支付意愿为θ，θ∈[0,λ]，λ<1，λ为消费者为单位产品环境质量愿意支付的最大值。

假设7：消费者只通过市场上Q和U两家回收商处理WEEE，消费者需求即为回收商的回收量，且回收的废旧产品全部用于再制造，即再造率为1。

假设不同的消费者对于废旧电子电器产品估值存在差异，只有当回收商给出的回收价格大于消费者对废旧产品的估值时，消费者才愿意参与回收。为了方便计算，假设市场上潜在回收量标准化为1[12]。由此，可得消费者将废旧电子电器产品售给回收商Q或U的效用函数分别为：UQ=αv+θeQ-pn+pQ；UU=(1-α)v+θeU-pn+pU。其中，v为产品质量，满足均匀分布v∈[0,1][21]；α为消费者对正规回收渠道的偏好度，0<α<1[12]。

当UQ>UU且UQ≥0时，消费者选择将WEEE售给合格回收商；当UQ

(1)

(2)

三、模型计算

依据逆向归纳法，首先分析回收商的决策。记πQ和πU分别为回收商Q和U的利润，有

πQ=(r+s-cQ-pQ)qQ，πU=(r-cU-pU)qU

(3)

引理1两个回收商的最优价格分别为

(4)

(5)

当0

(6)

(7)

此时，回收商Q和U的最优利润为

+cteU+cUeQ+eQr+2eQs-eQv-eUr-eUs)2

(8)

-cteU+3cUeQ-cUeU-eQr+2eQs-3eQv+eUr-eUv)2

(9)

其中，

接下来，分析制造商的决策。记πM为ERP(ct,s)下制造商的利润，则制造商的决策模型可表示为

(10)

将式(6)代入上式，易得制造商的最优价格与利润为

(11)

(12)

闭环供应链系统的最优利润为

-cteU+3cUeQ-cUeU-eQr+2eQs-3eQv+eUr-eUv)2

(13)

四、模型分析

针对上述模型展开分析，可以得到如下命题：

命题1消费者对正规回收渠道的偏好度越高，合格回收商的回收量越高，回收价格越低；不合格回收商的回收量越低，回收价格越高。同时，新产品的价格越高。

证明：

命题1得证。

命题1表明消费者对渠道的偏好度对合格回收企业及制造商均产生正面影响，引导消费者将WEEE出售给合格回收商有助于推进符合政府规制的电子电器闭环供应链的形成。随着消费者对正规回收渠道的偏好度提高，合格回收企业的回收价格降低，回收量增大，合格回收商的竞争力提高；此时，制造商可以通过适当提高定价来增加利润，提高了制造商参与WEEE闭环供应链的动力。

命题2政府给予合格回收商的WEEE处理补贴越高，合格回收商的回收价格和回收量越高；不合格回收商的回收量降低，回收价格提高。同时，新产品的价格提高。

证明：

命题2得证。

命题2表明闭环供应链上各成员的决策会受到政府WEEE处理补贴的影响。政府补贴的提高，可以提高合格回收商的回收量，降低不合格回收商的回收量，从而有效提高合格回收商的竞争力，实现环境保护和资源节约。

证明：见附录1

命题3表明政府EPR制度的实施，能有效提高WEEE闭环供应链系统利润。政府有理由促进消费者对正规回收渠道的认识与接受，以实现保护环境、节约资源目的的同时避免与闭环供应链系统及成员利润相冲突。

证明：见附录2

命题3和命题4表明消费者环保意识的增强，即消费者对正规回收渠道的偏好提高时，有助于政府推行EPR制度。政府应设置合理的补贴金额(0

命题5政府实施EPR制度，即0

证明：见附录3

命题5表明合格回收商的回收价格随着合格回收商拆解处理废旧品环境属性值的增大而降低，不合格回收商的回收价格随之增大。这是因为，政府实施EPR制度，使消费者认识到环境保护的重要性，越来越多的消费者愿意将WEEE出售给合格回收商，使得合格回收商可以降低回收价格增加利润，并进一步提高回收处理过程对环境的友好度；更多的消费者选择正规回收渠道，不合格回收商不得不提高回收价格提高其市场竞争力。此时，新产品价格降低，消费者最终受益于WEEE环境质量的提升。

命题6随着合格回收商拆解处理废旧品的环境属性值增大，合格回收商的回收量减少，不合格回收商的回收量增加。

证明：见附录4

命题6表明仅提高合格回收商拆解处理废旧品环境属性值会降低合格回收商WEEE回收量。这是因为，随着合格回收商拆解处理废旧品环境属性值的提高，合格回收商的回收价格降低，不合格回收商的回收价格提高，消费者为了个人利益，会选择将WEEE出售给回收价格更高的不合格回收商。这表明，选择单方面提高消费者对渠道的偏好度或仅改善合格回收商对废旧品拆解处理的环境属性值都不利于企业长远发展，企业应与政府通力合作，提高消费者对正规回收渠道的偏好度，同时，适度提高合格回收商对废旧品拆解处理的环境属性值，实现双赢。

证明：见附录5

命题7表明当消费者对正规回收渠道的偏好较高，合格回收商的单位处理成本与不合格回收商的单位处理成本之间满足关系式cU

五、数值模拟

本部分将通过相关数值算例验证并补充上述模型所得结论。令c=0.7897,ct=0.7985,eU=0.1,cQ=0.0235,cU=0,r=c=0.7897，λ=0.5,v=0.9[16]，并通过调节参数α,s,eQ的变化来验证和探讨上述决策结果。

1.当eQ=0.99,α∈(0,1),s∈(0,1)时，新产品价格及各回收商的回收价格与回收量的变化趋势如图2所示。由图2可知，新产品的价格随着α和s的增大而增加；合格回收商的回收价格随着α的增大而减小，随着s的增大而增加，其回收量随着α和s的增大而增加；不合格回收商的回收价格随着α和s的增大而增加，回收量随着α和s的增大而减少。这说明，提高消费者对正规回收渠道的偏好及政府给予的处理补贴能有效地提高合格回收商的市场竞争力。

3.当α=0.6,s∈(0,1),eQ∈(0.2,1)时，制造商、各回收商及系统利润变化趋势如图4所示。由图4可知，制造商、各回收商的利润总体呈减小趋势；闭环供应链系统总利润随着eQ的增大先减少后增加。这说明通过提高合格回收商废旧品拆解处理的环境属性值来实现环境保护是一个长期过程。虽然短时间内，供应链成员利润降低，但从长远发展来看，有助于EPR实现环境保护、资源节约的同时提高闭环供应链系统总利润。这就需要政府设置合理的补贴，提高供应链成员参与积极性，同时注意提高消费者对正规回收渠道的偏好度，促进企业自发转型。

六、结论与启示

(一)主要研究结论

本文在政府EPR制度下，以由单个制造商和两个回收商组成的电子电器产品闭环供应链为研究对象，考虑市场回收渠道存在竞争，根据消费者效用最大化原理，运用博弈论方法对闭环供应链定价决策进行分析，研究结果表明：

1.政府实施EPR制度，即政府给予合格回收商补贴将有助于增强合格回收商的市场竞争力；当补贴增大到某一个阈值时，不合格回收商被挤出市场，合格回收商垄断市场。此外，随着补贴的增加，各回收商的利润提高。

2.消费者对回收渠道的偏好对制造商、各回收商及系统利润产生正面影响，即制造商、各回收商及系统利润均随着消费者对正规回收渠道偏好度的提高而增加。

3.合格回收商拆解处理废旧品的环境属性值对供应链成员的影响不同。虽然短期来看，制造商及各回收商的利润随着合格回收商拆解处理废旧品环境属性值的增大而减小，但长期来说闭环供应链系统总利润增加。

(二)启示

1.政府补贴不仅有利于维护良好的市场环境，且有利于企业提高废旧产品再利用价值。政府应设置合理的补贴比例，提高供应链成员，特别是合格回收商参与WEEE回收的积极性，促进电子电器产品闭环供应链的形成。

2.应提高消费者对合格回收商的偏好。政府应与企业通力合作，加大宣传，在促进供应链成员参与积极性的同时提高消费者对正规回收渠道的认识与接受，最终实现环境保护、资源节约。

3.实现环境保护是一个长期坚持的过程，提高合格回收商拆解处理废旧品的环境属性值在短期内可能有损企业利益。但放眼未来，不仅能帮助企业获得良好的口碑，更好的扩展市场，实现企业利润的提升，且最终总系统利润增大，社会环境效益显著。政府可以设置有效的奖惩机制，并帮助企业提升产品处理技术来促进企业的发展。

七、结 语

实施EPR制度是实现绿色发展的有效途径，但当前回收再制造在我国仍然举步维艰。这一方面是因为企业的回收制造技术及意识还有待提升，消费者对再制造产品认可度仍然不高；另一方面是由于存在大量无资质的不合格回收商对有资质的合格回收商产生具大的竞争。本文正是在此背景下展开的研究，为如何促进企业回收再制造以及不合格回收商竞争下闭环供应链如何进行应对提供理论指导。后续研究将从以下两点进行扩展：(1)在多制造商及多回收商情景下，考虑制造商与回收商的合作，运用合作博弈理论，研究闭环供应链的定价决策；(2)在回收不确定、需求不确定等环境下，考虑合格制造商与不合格制造商的竞争问题。