考虑服务水平投入的E-闭环供应链决策模型研究

田 源，杨 莹

(北京交通大学 经济管理学院，北京 100044)

一、引 言

当前阶段，电子商务的市场潜力及其利润空间的增大，使得越来越多的制造商选择开拓线上销售模式，形成了E-供应链体系[1]。同时，由于生产者责任制要求制造商负责销售产品的回收再处理等活动，制造商需要通过电商合作伙伴发布废旧产品信息或进行回收。电子商务模式下的产品逆向回收过程与正向销售过程相结合，形成了E-闭环供应链[2]，根据参与E-闭环供应链的电子商务企业类型的不同，本文将平台型电商企业及零售型电商企业单独参与的供应链分别称为MP-E闭环供应链及MR-E闭环供应链。

不同于传统的以线下渠道为主的闭环供应链，E-闭环供应链对服务水平的要求更高，例如，除基本广告营销服务外，还需提供更多仓储、配送以及退货物流等服务，从而对E-闭环供应链的运营提出了更多挑战。一方面，对于制造企业来说，面对复杂的供应链环境，能否实现利润增长的目标是其决定是否选择开通线上销售及回收渠道的基础考虑；而在选择线上渠道时，迫于电商间的竞争等因素，选择与哪类电商(平台电商或零售电商)合作才更有利于目标的实现，也是制造企业的重要战略决策。另一方面，迫于服务竞争已经成为电子商务环境下E-闭环供应链竞争的主要因素之一，供应链成员如何在既能满足市场需求、又能实现自身目标或供应链目标的基础上进行服务水平决策也是决定供应链运作成功与否的重要因素。本文将以此为出发点，深入分析不同能力水平的传统制造企业在参与提供不同服务的E-闭环供应链时的最优决策问题，为E-闭环供应链服务水平决策、传统制造商线上销售及回收渠道选择提供决策参考。

二、文献综述

目前，针对闭环供应链及E-供应链的研究已经引起了国内外学者的广泛关注，并取得了一些研究成果。

在闭环供应链决策研究方面，如Savaskan等[3](2006)重点对闭环供应链中的回收问题进行了研究，发现制造商主导市场时零售商负责回收的模式最优。Giovanni[4](2014)的研究再次验证了上述结论。孙明波等[5](2014)以电子产品行业为例，研究了由制造商领导的闭环供应链的协调问题。陈全朋等[6](2018)在此基础上进一步对闭环供应链的回收定价问题进行了研究。但以上研究均假定市场由一方主导，而易余胤[7](2009)分别在制造商主导、零售商主导以及无领导的3种市场力量结构下探讨了传统再制造闭环供应链博弈决策问题。在此基础上，易余胤[8](2010)又从集中决策及分散决策比较分析的角度对闭环供应链决策问题进行了研究。而近年来，有关闭环供应链的研究不再局限于其本身，相关学者开始考虑不同因素对其决策的影响，如袁旭梅等[9](2018)研究信息分享对闭环供应链价值及决策的影响。郑本荣等[10](2018)研究了供应链成员的社会责任投入行为对闭环供应链决策的影响。但以上研究均是以由制造商与线下零售商组成的传统供应链为研究对象进行的相关决策研究，并未对电子商务环境下的E-供应链问题进行探讨。

在E-供应链的研究方面，研究主要集中于E-供应链理论及供应链决策方面。在E-供应链基本理论方面，Werbach[11](2000)提出了一种基于互联网的联合模型，以促使企业在电子商务环境下注重调整企业商业战略。在前人研究基础上，肖剑[12](2010)研究了在E-供应链中制造商与零售商的合作策略问题。随后袁文龙[13](2013)研究指出成功的E-供应链管理可提高企业竞争力。Valverde等[14](2015)以电子制造行业为例证明了E-供应链管理在提高企业绩效方面的优势。基于E-供应链管理的优势，Siddiqui等[15](2015)从理论层面为企业向E-供应链的转型提供了指导。以上理论研究极大促进了E-供应链的发展，但从博弈理论角度对E-供应链决策问题的研究近年来才受到相关学者的关注，如王玉燕等[16](2016)研究了分别在制造商及零售电商主导市场情况下的E-闭环供应链的定价与协调问题。在此基础上，王玉燕等[17](2018)又将一种平台型电商企业参与的E-闭环供应链作为研究对象，从公平关切角度进行了相关主体的决策研究。

以上文献主要分析了传统闭环供应链的定价与协调、集中与分散决策及E-供应链管理对企业绩效提高的影响等问题。但大多数学者没有同时分析目前存在的由制造商分别与两种电商企业合作所形成的两种不同E-闭环供应链，本文在相关研究成果基础上，结合电子商务环境下E-闭环供应链对服务水平的高要求特点，建立了综合考虑产品价格、服务水平及市场权力结构的两种E-闭环供应链决策博弈模型，并以不考虑服务水平投入的传统供应链决策模型为比较基础，在3种闭环供应链决策模式下探讨E-闭环供应链服务水平决策、制造商线上渠道选择问题。

三、模型描述与符号说明

(一)模型描述

下面分别对两种E-供应链的构成以及供应链成员之间的关系进行说明。其中，MP-E闭环供应链是指由制造商(M)、平台型电商(P)及消费者构成的供应链；MR-E闭环供应链是由制造商(M)、零售型电商(R)及消费者构成的供应链。

1.MP-E闭环供应链决策模型

MP-E闭环供应链决策模型,如图1所示。

MP-E闭环供应链中产品的销售模式不同于传统供应链，平台电商只起中间媒介的作用，并不进行产品的实际销售与回收，而是由制造商借助平台发布产品的销售及回收信息，进行产品的直销以及对有价值的废旧品进行回收再制造，同时，平台收取一定比例的佣金作为报酬。在现实中当平台与不同企业合作时，该比例会有不同程度浮动。因此，模型中假设佣金根据制造商的销售收益而定。在逆向物流中，回收活动主要由制造商自己负责，当产品回收后制造商负责将有价值的废旧产品加工再制造形成再造品与新产品同时投放市场。

2.MR-E闭环供应链决策模型

MR-E闭环供应链决策模型，如图2所示。

MR-E闭环供应链相当于传统线下供应链的线上模式，即由零售电商取代线下零售商的角色，与传统供应链不同的是，MR-E闭环供应链中的零售商不仅提供产品销售服务，也同时承担产品销售与回收的正逆向物流服务等。与MP-E闭环供应链不同，在MR-E闭环供应链中由零售电商负责产品回收的主要原因是相比于制造商，零售电商企业一般具有强大的物流网络，可以利用已有的物流网络资源进行产品回收，易于实现规模效应。

(二)基本假设

1.假设制造商、电商企业均基于完全信息,即彼此完全清楚对方的成本、定价策略等信息。

2.与Savaskan等[18](2004)的研究假设一致，新品与再制品无差异，两者以相同的价格销售。

3.制造商在回收废旧品时会进行严格检测，以确保每件产品都可再制造，即没有废弃处理。

4.假设产品(包括新品与再造品)市场需求为零售价格的线性减函数,电商服务水平的线性增函数。

5.假设废旧产品的回收量为市场回收价格的线性增函数。

(三)符号说明

cm，cr分别为制造商生产新产品与再造品的边际生产成本；c=cm-cr表示制造商生产单位再造品节约的成本。

p，p0分别为产品零售价和废旧品回收价；w，b分别为MR-E闭环供应链中制造商的批发价格和给予电商企业的回收补贴；β，n分别表示为在MP-E闭环供应链中，平台提供销售服务的佣金比例β，β随制造商市场权力的增加而减小(0<β<1)，及回收一件产品制造商所支付平台的佣金n。

Q为市场需求量,在E-闭环供应链中的市场需求不仅与产品价格有关、还与电商服务水平有关[20]，假设Q=D-ap+φf，D表示潜在市场最大需求量，a>0为价格敏感系数,φ表示服务水平弹性系数,Q0为废旧产品回收量。借鉴前人研究中假设回收量仅与回收价格有关[21]，表示为Q0=kp0；δ为废旧产品回收率，其中δ=Q0/Q。根据以上假设及符号说明可得以下利润函数：

1.MP-E闭环供应链各成员利润

制造商利润：

(1)

电商企业利润：

(2)

供应链总利润：

(3)

为保证以上问题实际意义，限定p>cm>cr+p0>p0>0 表示制造商进行废旧产品二次加工的总成本小于新产品的制造成本，ak>βφ2，表示平台企业收取的佣金大于其提供服务付出的成本。

2.MR-E闭环供应链各成员利润

制造商利润：

(4)

电商企业利润：

(5)

供应链总利润：

(6)

其中，MR、MP分别代表MR-E闭环供应链和MP-E闭环供应链，i=M，E，W分别代表由制造商领导、电商企业领导及无领导的市场力量结构，m，e分别代表制造商和电商企业，*表示最优值。同MP-E闭环供应链，为保证以上问题有意义，有p00。

四、E-闭环供应链决策模型

下面将分别对考虑服务水平投入的MP-E闭环供应链、考虑服务水平投入的MR-E闭环供应链、以及不考虑服务水平投入的传统闭环供应链共3种供应链，在3种不同市场权力结构下的决策进行分析。

(一)考虑服务水平投入的MP-E闭环供应链决策

模型只考虑由一个制造商和一个平台电商组成的供应链。各成员的决策分别如下：制造商决定产品零售价p，制定产品回收计划给出回收价p0，平台提供相应的服务水平f。

1.制造商主导

当一些知名的大型制造企业与平台企业合作时，很容易形成制造商主、平台从的供应链模型。此时各成员决策顺序为：首先制造商给出产品零售价及回收价，然后平台企业根据制造商的定价策略给出服务水平。由于制造商在进行定价决策时同样会考虑到平台企业对其决策的反应，所以采用逆向归纳法进行求解。

命题1在MP-E闭环供应链中制造商主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求及废旧产品市场回收率为

命题1表明，零售价及服务水平会随平台所收取佣金比例增加而有所提高；同时废旧品的回收价格与进行再制造所节约的成本呈正向相关关系，这说明当制造商从再制造中获得更多利润时，也会相应的将利益与市场消费者共享。

2.电商企业主导

当一些实力较弱的制造企业刚开始拓展网络销售渠道时，很容易出现平台企业为主，制造企业为从的供应链系统。此时各成员的决策顺序为：首先平台给出服务水平，然后制造商根据给出的服务水平确定产品的零售价及废旧品回收价。

命题2在MP-E闭环供应链中平台电商主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求及废旧产品市场回收率为

3.无领导者

当制造商和平台实力相当的情况下供应链不存在领导者，此时制造商和平台同时采取行动，制造商决定零售价和回收价，平台电商决定服务水平。

命题3在MP-E闭环供应链中无领导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求及废旧产品市场回收率为

(二)考虑服务水平投入的MR-E闭环供应链决策

模型只考虑由一个制造商和一个零售电商企业组成的供应链。各成员的决策分别如下:制造商决定批发价格w及回收补贴b；电商企业决定服务水平f、产品零售价p及废旧品市场回收价p0。

1.制造商主导

当制造商主导时各成员决策顺序为制造商首先决定产品批发价和回收补贴，然后零售电商根据给定批发价和回收补贴确定产品零售价、回收价及服务水平。

命题4在MR-E闭环供应链中制造商主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求及废旧产品市场回收率为

命题4证明：模型求解思路同MP-E闭环供应链决策模型，采用逆向归纳法进行求解。

2.电商企业主导

当零售电商企业主导时供应链各成员决策顺序为：电商企业首先给出服务水平、产品零售价及回收价，然后制造商根据电商企业的决策给出相应的批发价和回收补贴。采用逆向归纳法进行求解。

命题5在MR-E闭环供应链中零售电商主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求及废旧产品市场回收率为

命题5证明：首先根据制造商利润函数(4)对w和b求导，假设电商企业每销售一单位产品赚取的利润为m，则m=p-w，回收一单位产品赚取的利润为y，则y=b-p0，将p=m+w，及p0=b-y带入(4)式求得反应函数如下：

(7)

bE=cm-cr-p0

(8)

命题5表明，每一单位废旧产品进行再制造而节约的单位成本收益由制造商、零售电商及消费者以1:2:1的比例进行分摊。

3.无领导者

命题6在MR-E闭环供应链中无领导主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求及废旧产品市场回收率为

(三)不考虑服务水平投入的传统供应链决策

为分析比较制造商分别与传统线下零售商合作，以及与零售电商企业合作时的供应链均衡决策关系。现对不考虑电商服务水平投入，仅考虑价格的供应链决策博弈模型进行求解，将其作为基础进行对比分析。在该供应链中市场需求仅受价格影响，即Q=D-ap，制造利润函数同(4)式，零售电商利润函数变为(p-w)Q+(b-p0)Q0，模型求解原理同上。

命题7在不考虑服务水平投入的传统供应链中制造商主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

命题8在不考虑服务水平投入的传统供应链中零售商主导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求为

命题9在不考虑服务水平投入的传统供应链中无领导市场时的决策结果如下：

①零售商、制造商的博弈最优策略分别为

②零售商、制造商的博弈最优利润分别为

③最优市场需求为

五、模型比较及算例分析

根据以上分析得出的最优决策结果，可得如下推论：

(一)不同主导模式下闭环供应链最优决策比较分析

推论1表明，在传统闭环供应链中，当市场零售价格最低时消费者需求最高。而在E-闭环供应链中，在零售价及服务水平的综合影响下，最高市场需求并不是发生在市场零售价格最低时，而提供中高等服务水平的中等价格市场最受欢迎。可以看出在E-闭环供应链中，服务水平的提供已经改变消费者消费偏好，即消费者愿意为获得更好的服务体验而支付更高的价格成本。

推论2表明，不同于MR-E闭环供应链，在MP-E闭环供应链中，市场回收价不受市场权力结构的影响，而MR-E闭环供应链中领导者的存在会降低回收价格。其次，从回收率关系可以看出，在两种E-闭环供应链中，最高市场回收率均发生在市场零售方主导的市场中。

(二)服务水平投入对供应链决策的影响分析

推论3表明, 首先，相比于传统供应链，制造商参与MR-E闭环供应链会获得更高利润，同时供应链总利润也会增加。其次，可以发现MR-E闭环供应链中市场需求高于传统供应链，虽然服务水平的投入会使产品销售价格增加，但由于E-闭环供应链中消费者偏好发生改变，消费者愿意为获得更好的服务体验支付更高的成本，所以会刺激市场需求增加。

推论4表明,在有权力结构存在的市场中，为保证服务水平的投入能够使供应链参与各方均从中受益，则服务水平存在一个阈值，只有当服务水平控制在阈值以内时，供应链成员可以通过提高服务水平增加成员企业及供应链整体利润，一旦超过阈值，则会因为高额的服务成本支出损害各方利润。服务水平阈值大小在不同市场结构中并不同，在制造商领导时其阈值小于电商主导，且阈值大小随价格敏感度的增加而减小，随服务水平敏感度的增加而增加。

(三)MR-MP两种E-闭环供应链比较分析

推论5当0<β<β3时，fMp*

推论5表明,当制造商支付给平台的佣金比例β可以控制在一定水平以下时，从服务水平要求来看，制造商与平台电商合作要优于与零售电商合作，因为市场对供应链服务水平要求较低，对供应链成员企业来说更易于实现。

推论6表明,当制造商支付给平台的佣金比例β可以控制在一定水平以下时，从制造商利润水平来看，制造商选择与平台电商合作所获得的利润要优于与零售电商合作，这表示对于实力较强的制造商，为获得更高利润应选择与平台电商合作。

推论70<β<β6，QMP*>QMR*。

推论7表明,当制造商支付给平台的佣金比例β可以控制在一定水平以下时，从市场需求来看，制造商选择与平台电商合作所实现的市场需求高于与零售电商合作。

(四)算例分析

为验证上述结论的合理性，深入分析模型背后的管理启示，本文进行算例仿真实验。算例分析包括三个部分：一是分析参数a、φ对两种E-闭环供应链均衡决策的影响；二是分析参数β对MP-E闭环供应链均衡决策的影响；三是分析参数β对MP与MR闭环供应链均衡决策关系大小的影响，结合陈全朋等[6](2018)的研究，在进行一定处理后选取初始实验数据见表1。

表1 E-闭环供应链相关参数设置

具体在分析参数β影响时，a=2，φ=1；在分析参数a、φ影响时，β=0.1；在分析参数a影响时，φ=1；在分析参数φ影响时，a=2。

1.参数a、φ对两种E-闭环供应链均衡决策的影响

图3、图4分别反映了参数φ和a的变化对MP-E及MR-E闭环供应链中p、f的影响。首先，可看出若消费者对价格的敏感程度增加，则均衡价格、服务水平均下降；若消费者对服务水平敏感程度增加，则均衡价格、服务水平均增加。这是因为消费者对价格敏感程度增加会导致需求降低，而对服务水平敏感程度增加会导致需求提高。其次，所表现出的不同市场力量结构下的最优决策之间的大小关系可证明推论1成立。

2.参数β对MP-E闭环供应链均衡决策的影响

图5分析了MP-E闭环供应链中佣金比例β对零售价格p、服务水平f及供应链总利润π的影响。首先，零售价及服务水平均是关于β的增函数，随β增加而增大；其次，在制造商主导的市场中价格及服务水平对β的变化反应更灵敏。具体原因是，制造商主导市场时，平台为赢得与高市场地位制造商合作，愿意为提供较好服务，且一旦制造商主动增加佣金，平台更会全力与其提供最好的服务以维持稳定的合作关系。再次，在MP-E闭环供应链中，当市场被平台电商掌控时，即使制造商愿意与其分享更多利润以促使平台改善服务水平，但平台出于自身考虑，并不允许制造商大幅提高零售价。

最后，供应链总利润随佣金比例β的不断增加表现出先上升后下降的趋势，所以可以看出佣金比例存在阈值，又由于服务水平是β的增函数，所以进一步可以看作服务水平存在阈值，即当供应链服务水平保持在阈值以下时，供应链双方可通过协商提高服务水平进而提高供应链总利润，且阈值在不同市场力量结构中表现不同，因此推论6得证。

3.参数β对MP-E与MR-E闭环供应链均衡决策关系大小的影响

图6分析比较了MP-E与MR-E闭环供应链中服务水平、制造商利润、市场需求的大小关系。从服务水平关系可以看出，当佣金比例(β)小于阈值(约0.3)时，MP-E闭环供应链所需提供的最优服务水平恒低于MR-E闭环供应链，这与推论5中得出的，当0<β<β3时，fMP*

六、结论与启示

(一)研究结论

在综合考虑产品价格、服务水平及市场权力结构的情形下,借助微分博弈理论探讨了E-闭环供应链中供应链服务水平决策与制造商线上渠道选择问题，得到主要结论如下：

1.制造商参与E-闭环供应链更具竞争优势。在服务水平因素影响下，相比于传统闭环供应链，E-闭环供应链中的总利润、制造商利润及市场需求均增加，且消费者会被E-闭环供应链服务水平所吸引。

2.E-闭环供应中的服务水平投入存在阈值。当且仅当服务水平在阈值以下时，E-闭环供应链成员的利润才能够随服务水平的提高而增加，超过阈值后利润将开始下降，且不同市场权力下阈值有所不同，该阈值随价格敏感度的增加而减少，随服务水平敏感度的增加而增加。

3.制造商支付给平台电商的佣金比例存在阈值。当且仅当佣金比例在阈值以内时，制造商与平台电商合作才优于与零售电商合作，不仅能增加企业利润、刺激市场需求、提高废旧产品回收率，而且市场对供应链服务水平要求也较低。反之，与零售电商合作更有利。

(二)研究启示

根据上述结论,可以得到如下启示：

1.传统制造商可以通过开通线上渠道刺激市场需求、提高企业利润。相比于传统供应链，制造商参与E-闭环供应链可提高企业利润，同时也要把握在E-闭环供应链中消费者偏好的变化。

2.E-闭环供应链成员应该充分考虑到服务水平投入的阈值。当服务水平小于阈值，双方才可通过提高服务水平增加企业利润，反之，高额的服务成本投入将损害各方利益。

3.制造商如果实力较强，则应选择与平台电商合作，反之，与零售电商合作更有利。只有当制造商实力较强、可以将佣金比例控制在阈值以内时，与平台电商合作才会获得更高利润。

七、结 语

本文探讨了在E-闭环供应链对服务水平提出更高要求的背景下，服务水平因素对供应链决策的影响，揭示了供应链成员利润随服务水平投入的变化趋势，为供应链成员企业制定战略提供了决策参考。同时，从制造商角度讨论了企业参与E-闭环供应链相对于传统供应链的优势，为制造商开拓市场和提高市场占有率提供了渠道建议。在此基础上，进一步从E-闭环供应链成员的角度，对分别由零售电商和平台电商参与的两类供应链进行对比研究，为制造商开拓线上市场时如何选择合作伙伴提供参考建议。

尽管本文针对以上两类E-闭环供应链的成员决策给出了一些优化建议，但主要探讨了由单一制造商和单一电商企业构成的E-闭环供应链的决策问题，未来可以进一步对“单一制造商同时对零售电商和平台电商”或“多制造商对多电商企业”等供应链决策问题进行探讨，做出更多有益的探索。