考虑基金政策的闭环供应链回收模式决策研究

李倩文，陈浩然，马晨昊，石 伟

阜阳师范大学商学院，安徽阜阳,236037

随着科学技术的不断发展，电子电器产品的更新换代越来越快，由此产生的资源短缺和环境污染问题也逐渐受到社会的重视，因此产生由生产—销售—回收一系列的可持续发展式的闭环供应链应运而生。废旧产品被称为“放错地方的资源”，对废旧品的忽视不仅导致资源的浪费，还会对人体和环境造成影响，对此，我国也相应出台了相应的政策，引导消费者、企业组织和社会共同关注重视废旧产品对环境造成的影响，增强各组织对废旧品的回收、回收渠道、拆解及再利用的重视。

目前，这种将产品正向销售与逆向回收相结合的闭环供应链管理模式在国内外许多公司广泛实践应用并取得了成功[1-2]。回收模式的选择对整个供应链的效益至关重要，闭环供应链中废旧产品的回收模式得到了很多国内外学者的广泛研究。Savasken等[3-4]研究了制造商、零售商和第三方回收商这些主体参与负责的单一回收模式下的最优决策，结果发现零售商负责的回收模式最优，并对零售商的回收模式进行优化改进。Liu等[5]、Hong等[6]进一步构建了闭环供应链的双重回收渠道，即制造商和零售商、制造商和第三方回收商、零售商和第三方回收商混合回收渠道，研究了最优混合回收模式的选择问题。Giri等[7-8]研究了双渠道销售和双渠道回收的闭环供应链定价决策,并研究了制造商从收集商和回收商处收到废旧品和废旧品材料两种不同形式的物品进行再制造，回收不足的从备用供应商处进行采购。曹柬等[9]将再造品成本作为内生变量，分别讨论了制造商回收、零售商回收和回收商回收三种模式下新产品与再造品的产量以及废旧产品的回收量决策。

以上对闭环供应链的研究是关于单销售、双销售、单回收、双回收和多回收渠道选择的比较分析，没有引入政府政策的研究。在闭环供应链系统下，有基于政府“以旧换再”补贴政策，构建零售商公平中性、零售商公平关切下是否考虑服务水平提升的研究[10]；政府大都制定了给予补贴以鼓励回收再制造活动的政策[11]；也有建立无政府政策、财政政策与环境规制政策下的博弈模型，比较分析新产品、翻新产品的产量与价格最优决策[12]；为了研究政府对提高回收率的有效性，文献[13]构建并分析了无政府介入、奖惩机制下以及税收——补贴机制下逆向供应链模型。

从以上文献可知，在闭环供应链中，考虑政府因素的研究主要存在于单一对象，针对政府对某一企业关于回收拆解进行补贴的研究相对较少，公彦德等[14-15]针对政府根据电器电子产品拆解数量补贴拆解企业的现状，同时为了激励制造商参与再制造的积极性，将上缴基金和对拆解企业进行补贴引入到闭环供应链中来，相对于有拆解资质的制造商来说，探讨了不同回收模式与拆解补贴的关系，后期对不同的补贴对象进行了优化；刘志等[16]研究了政府基金政策对闭环供应链运行决策、运行效率、最优产品设计决策、生产决策及利润的影响。在基于回收渠道选择、政府补贴、拆解企业、基金处理的情况下，侯玉梅等[17]研究电器电子产品闭环供应链的最佳回收模式，在制造企业能够进行回收拆解再制造的情况下，考虑到了政府补贴和上缴基金两种政策下的情况，并对最优决策进行了分析。王玉燕等[18]研究了制造企业不具有拆解资质、具有拆解资质下的多元化主导模式，分析了新政策下电器电子产品闭环供应链结构的重组，并对其运行模式的修正进行了研究。

目前关于回收渠道决策的研究较多，考虑政府政策的闭环供应链也较多，但是考虑制造企业有无拆解资质、能否参与回收再制造、有拆解资质的企业是否参与回收等的研究较少。鉴于以上问题，本文研究了无拆解资质的制造企业不参与回收与拆解，由有资质的拆解企业进行专业的拆解，但拆解企业投入主要时间和精力高质量高环保地拆解废旧品，不参与回收，因此，拆解企业委托零售商与第三方回收商合作回收，并探讨政府基金对这种模式的影响，分析闭环供应链的最优决策。

1 问题描述与模型假设

制造商在不具备拆解资质的情况下，产品可以进行直接销售和间接销售，但是不能参与拆解回收产品，因此，制造商从拆解商处购买回收回来可再利用的原材料进行再制造，降低了生产成本，但是生产新产品和再造品都会产生有害物污染环境和大气。根据基金政策规定制造商每生产单位产品，都需要向政府上缴处理基金A，其次政府再补贴给拆解企业。拆解企业具有拆解资质，专注于拆解工作，并不参与回收业务，拆解委托回收企业进行回收，为了避免出现回收竞争，拆解企业委托给其他企业进行回收的转移支付价相同，回收企业主体之间可以相互合作，互利共赢。本文假设的是正向供应链中制造商为主导者，零售商追随者；逆向供应链中，拆解商为主导者，作为共同参与回收的零售商和第三方回收商为追随者。拆解商委托给零售商单独回收、第三方回收商单独回收、第三方回收商和零售商混合回收的模型如图1所示。

图1 基金政策下的三种回收模式

本文假设与符号说明如下：

假设1：制造商生产新产品和再造品的单位成本分别为cn和cr，新产品的单位成本比再造品要高，即cn>cr[3,4,19]，这表示制造商从拆解商处购买拆解处理好的再制造原材料，进行再造品销售可从中获利。

假设2：制造企业生产新产品和再造品需要缴纳单位处理基金A，λA表示政府通过处理基金对拆解处理废旧品的单位进行补贴，且政府对拆解企业的补贴额度要大于制造企业的缴纳额度，让拆解企业觉得有利可图才会进行回收拆解，因此模型中λ>1，λ为单位补贴率[18]。

假设3：新材料生产的产品和利用废旧材料生产的产品是同质的[3,4,20]，价格相等，因此制造商生产的新产品和再造品以同一个价格批发给零售商，制造商以直销价pm批发给零售商，零售商以零售价pr进行销售。

假设4：零售商是最接近消费者群体的一端，回收方面有很大的优势，同时第三方回收商有专业的鉴定废旧产品的资质，回收的质量和数量都能得到保证，也有不同的优势，假设双方优势均等，因此双方回收都有基本回收量，即kh。

假设5：η表示拆解回收废旧品中具有再利用价值的比例简称为废旧品的再利用率，0<η<1；拆解废旧品的单位处理成本为cj；为了使其不会对环境造成二次污染，将拆解中不具有再利用价值的废旧品进行友好处理，处理单位费用为cb，且cb>0，同时假设政府的补助λA>(cj+cb)，可以弥补企业友好处理废旧产品的处理成本。

表1 符号与说明

2 模型构建与求解

本文中的拆解企业以拆解废旧产品从政府处得到基金补贴，再出售给制造商从中赚取差价，制造企业能从拆解后可再利用的原材料进行再生产中节省成本，这表示企业从事回收工作、拆解废旧品进行再利用均是有利可图。本文假设零售渠道的需求量为：Dr=ks-a1pr-a2(pr-pm)，直销渠道的需求量为：Dm=a2(pr-pm)，销售市场总需求量函数为：D=Dm+Dr=ks-a1pr[19]。

2.1 R模型

首先制造商决定批发价格w、直接销售价格pm和给予拆解商已经拆解好的零部件的回收转移支付价crr；拆解商决定提供给零售商的回收价为bdr；然后零售商决定零售价pr和对消费者的回收价br。零售商、拆解商和制造商的利润分别为：

(1)

(2)

(3)

2.2 T模型

首先制造商决定批发价格w、直接销售价格pm和给予拆解商已经拆解好的零部件的回收转移支付价ctt；拆解商决定提供给第三方回收商的回收价为bdt；然后零售商决定零售价pr；同时第三方回收商选择给予消费者的回收价为bt使自己的利润最大化。零售商、第三方回收商、拆解商和制造商的利润分别为：

(4)

(5)

(6)

(7)

2.3 R-T模型

首先制造商决定批发价格w、直接销售价格pm和给予拆解商已经拆解好的零部件的回收转移支付价crt；拆解商决定提供给零售商和第三方回收商的回收价为bdr和bdt；然后零售商决定零售价pr和对消费者的回收价br；同时第三方回收商给予消费者的回收价为bt使自己的利润最大化。零售商、第三方回收商、拆解商和制造商的利润分别为：

(8)

(9)

(10)

(11)

利用逆向归纳法对以上三种模型进行求解，令B=λAh+kh-hcb(1-η)+ηh(cn-cr-cj)，可得最优结果。

3 最优结果的对比分析

通过模型构建并求解，得出的最优决策可知，正向物流不受回收模式的影响。在三种回收模式中的批发价格、销售价格、制造商从拆解商处购买再造品的材料价均相等，拆解商考虑到对回收企业进行支付回收价的公平性，对三种模式下的回收价格均相等。因此，在下文中针对回收价格、回收数量和利润进行对比分析，并探讨了基金政策对批发价、零售价、回收转移价、回收价以及需求量和回收量的作用。通过对比分析可以得到如下结论。

从结论1可以看出，单一回收模式下没有竞争对手，出现垄断市场，一旦出现竞争对手，就会提高价格拉拢消费者，占据市场份额，在混合模式下的回收有利于增加消费者的效用；混合回收模式下总的回收量大于单一回收模式，一方面是回收商付出的回收努力程度比较高，一方面是因为竞争的原因，通过竞争提高回收价，因此会增加总回收量；混合回收模式下总的利润大于单一回收模式，综合来讲，混合回收更有利于供应链的发展。

从结论2可以看出，在正向物流中，制造企业不参与回收拆解，因此得不到政府的基金补贴；为了环保工作，生产产品要上缴基金，所以制造企业只能通过提高批发价格和直销价格来获得利润，以弥补上缴基金的损失，但制造企业也可以从拆解商处低价获得再制造的材料，能节约一部分成本；零售商高价批发产品，也通过提高自己的零售价格来赚取利润。

从结论3可以看出，拆解企业拆解的废旧品越多，得到的补贴就越多，但拆解商不参与回收，只能从回收企业处获得废旧品进行拆解，因此，拆解企业支付给回收企业的转移价格越高，回收企业越有动力参与回收，进而支付给消费者的回收价也高，总之，基金补贴对于回收价格均是起到正向作用；拆解商拆解的能够再制造的材料越多，就会想办法进行销售给制造企业，如果定价太高，会减少再造材料的库存积压销售不出，明智的做法就是低价出售给制造企业，这样能保证拆解好的产品和材料能够得到很好的销售，不仅得到了政府的补贴还能获得出售产品的利润；同时作为制造企业，生产新产品和再造品，购买再造品的材料价格越低，从拆解企业中购买的数量越多，越能够形成长久的合作关系，促进双方工作的有序进行。

从结论4可知，随着上缴基金的增加，批发价格、销售价格均上涨，导致消费者的需求减少，在电器电子产品行业，阶段性的出现涨价销售量低，降价销售量高的情况也是正常现象，每个阶段也会根据现状进行调节。同样，随着基金补贴的增加，回收价格提高，回收量增加，在废旧品市场广泛的情况下，价格高低受到的影响都不大，但是在销售量减少，达到报废产品的数量变少的匮乏市场中，提高回收价格获取能够拆解的废旧品的数量就显得尤为重要。

4 数值分析

为了直观描述闭环供应链各成员中相关参数对最优决策的影响，下面进行数值分析。模型中的参数赋值如下：cn=300，cr=150，cj=50，cb=20，kh=50，ks=1 000，h=3，L=0.7，θ=0.5，S=0.3，A=35，λ=3，η=0.7，a1=1.5，a2=0.8，各种模式下的最优结果见表2、表3。

表2 最优决策解

表3 最优数量解和利润解

由表3可知，三种模型下，批发价、销售价、转移支付价、从拆解商处购买再造材料成本的价格均相等。不同的是在混合回收下，回收价高于单一回收下的价格，验证了结论1的正确性，这说明混合回收模式，更能刺激回收商回收工作的积极性，对于消费者而言，单一回收模式下回收被垄断，消费者相比较废旧品不回收，回收废旧品既能获得额外收益，还能为环保做贡献，选择回收的情况，但是消费者没有选择回收价格的权力，但是在混合回收中，存在多个回收企业，相互竞争的市场下消费者能从中获得更多的利益。

三种回收模式下，销售量都相等，不受回收模式的影响，但在混合回收下总的回收量更多，总的利润也更多。因为非垄断市场，回收废旧产品的价格提高，得到的回收量就越多，供应链各成员的利润也就越高，总的利润相应的得到提高。

各种参数对供应链利润、供应链总回收量、供应链销售量的影响如图2、3和4所示。

图2 基金政策对供应链利润的影响

由图2可知，供应链整体总利润均是与基金政策保持正相关关系，从图中可以了解到，拆解企业对委托回收主体的待遇相同，因此单一主体回收的总利润相等；在第三方回收商和零售商混合回收下的总利润总是大于单一回收下的总利润，这说明混合回收对各个主体的收益都有好处，所以供应链各成员都偏向于混合回收的模式；从中可以发现基金政策对供应链的制造、回收、拆解、再制造的正向作用效果明显。

由图3可知，随着回收价格的增加，回收量增加，消费者得到的购买废旧品的价格越高，消费者环保意识越强，主动将废旧品卖给回收企业的积极性越高，价格的提高对消费者的废旧产品的回收有极大的促进作用；显然，在非垄断回收状况下，有竞争力企业进行混合回收，有利于消费者选择回收主体的权利，给消费者提供了不同偏好的主体选择。

图3 回收价格敏感系数对供应链总回收量的影响

由图4可知，销售量随着消费者对销售价格敏感系数的增加而降低，制造的销量比零售商的销量缓和一点，零售商的销售量直线下降，因为零售商是供应链系统中最接近消费者的一端，批发价格的上升会导致零售商上调销售价格，否则会产生无盈利现象，但是消费者的敏感度极高，一旦价格上涨，对于持久耐用使用周期长的电器电子产品，消费者会减少对其进行购买，等到做活动或者降价时在进行购买，因此会导致某一阶段的销售量降低。

图4 销售价格敏感系数对供应链销售量的影响

5 结 论

本文研究了不具有拆解资质的制造企业不参与回收与拆解，从拆解商处购买再制造材料进行再制造，且生产产品需上缴基金；拆解企业不参与回收，委托第三方回收商回收、零售商回收和两者混合回收，且拆解企业进行拆解可以得到基金补贴的闭环供应链系统。通过求最优解进行仿真和敏感性分析，得出结果如：(1)三种回收模式下，单一回收模式各有优势，拆解企业对单一回收主体支付的回收价相同，第三方回收商和零售商混合回收下的模式在回收量和利润上要优于单一主体的回收，在回收价格上也更有利于消费者。(2)制造商从拆解商处购买的再造品的材料价格和销售量与处理基金保持负相关关系，其它最优决策均与基金政策成正相关关系，基金政策在闭环供应链中发挥了极大的正向激励作用。(3)回收价格敏感系数与回收量是正相关关系，销售价格敏感系数与销售量是负相关关系。总的来说，在混合回收模式下的情况对闭环供应链整体更有利，在下一步研究中将优化拆解企业与回收企业和制造企业不同结构下的研究，以及基金政策对拆解企业和回收企业同时分别补贴的研究。