云平台下考虑企业社会责任的闭环供应链回收模式研究

罗中驰远， 李芳

（上海理工大学管理学院，上海 200093）

一、引 言

随着产品的更新换代，产品的生命周期越来越短，导致大量的废旧产品产生，造成了极大的资源浪费，而逆向环节的回收是解决这个问题的有效办法之一。本文提出云平台主导回收模式：制造商委托云平台进行废旧品回收，云平台作为资源池，收集用户上传的有关废旧产品的信息，制造商通过云平台对符合回收资质的废旧品进行回收再制造。为了探讨云平台下不同回收模式的优劣，本文考虑加入第三方回收商。第三方回收模式因其专业化程度和规模效应受到广泛关注，田立平等以废旧汽车回收为例，研究第三方回收企业对闭环供应链利润的影响[1]；杨爱峰等假设原始设备制造商和第三方再制造商之间存在竞争，建立了以双方闭环供应链利润最大化为目标带约束条件的古诺博弈模型[2]；谢萍萍等考虑供应链成员的互惠偏好特征研究了制造商委托第三方进行产品回收模式[3]；李春发等研究废旧手机回收的政府决策问题，构建政府与第三方回收商行为决策的演化博弈模型[4]。基于上述分析，本文考虑构建云平台下不同回收模式的闭环供应链决策模型。

现如今，企业扮演的角色发生了巨大的变化。企业不仅仅是商业角色，更是一个社会角色。企业社会责任（Corporate Social Responsibility，简称CSR）在这样的背景下逐渐成为各国企业共同关注的话题。CSR要求企业在经营活动中不能只顾着自身的经济利益，还要重视对其利益相关者、消费者、环境及社会的贡献。目前，已有学者将CSR和供应链结合进行研究，刘珊等研究了不同权力结构下具有CSR的闭环供应链定价决策问题[5]；郑本荣等研究了供应链成员的四种不同的CSR投入行为对闭环供应链决策的影响[6]；李新然等基于再造品销售难的现状，探究了制造商对再造品进行质量努力与零售商CSR对闭环供应链定价决策的影响[7]；姚锋敏等为了研究销售努力程度与定价决策对实施CSR的影响，构建了考虑企业社会责任的闭环供应链的定价决策模型[8]；公彦德等从供应链成员对不同CSR承担模式的偏好程度的角度出发，探讨承担社会责任对供应链决策的影响[9]。上述研究均是探讨承担CSR对供应链决策的影响，鲜有研究探讨CSR对闭环供应链回收的影响问题，本文将在基于云平台的闭环供应链回收模型中考虑CSR，得出CSR行为影响回收决策的相关结论，以期为决策提供建议。

传统的供应链呈链式结构，信息传递效率低，而云平台和供应链的结合很好地解决了这个问题，云平台下的供应链通过云端实现了资源和信息的共享，加快了信息在供应链中的传递。云平台这一概念是由李伯虎院士[10]于2010年首次提出，此后大多数研究主要集中于通过算法改进解决云平台下的调度问题[11]，但是也有学者对云平台应用于供应链展开研究，张兴隆等基于云平台的动态供应链构建模型，根据订单匹配最合适的节点企业[12]；杨欣等基于云制造平台运营商主导的Stackelberg博弈，提出了云制造模式下供应链环境治理的协调机制[13]；李芳等将云制造供应链与蝙蝠算法相结合，建立了供应链选择的三维结构模型[14]。以上研究均是云平台与正向供应链的结合，与闭环供应链的结合有待进一步研究。

为区分已有研究，本文建立了加入云平台的考虑企业社会责任的闭环供应链决策模型，对云平台主导回收模式（CM）、第三方回收模式（R）和混合回收模式（CMR）进行对比分析，得出不同回收模式对云平台下考虑CSR的闭环供应链的决策影响，并得出有关最优回收模式的结论。本文的研究旨在回答下列几个问题：①在三种不同的回收模式下，制造商CSR承担程度θm及云平台CSR承担程度θc对各决策变量、供应链成员利润和社会福利的影响；②三种不同的回收模式会对云平台下考虑CSR的闭环供应链产生怎样的影响？哪一种回收模式更优？

二、模型构建与假设

（一）模型描述

本模型考虑由政府（G）、制造商（M）、云平台（C）、第三方回收商（R）及消费者（S）组成的闭环供应链。在该闭环供应链中，制造商通过支付佣金P委托云平台发布产品的销售价格pm、质量、外观等信息，消费者可以在云平台上进行消费。制造商委托云平台发布废旧产品回收的信息，并通过云平台进行废旧品回收，制造商回收率为Tcm。制造商也可以通过给予第三方回收商补贴进行废旧品回收，第三方回收商回收率为Tr。另外，政府为了激励制造商进行废旧品回收，会根据其在回收再制造环节的废旧品拆解水平提供补贴B和收取税费A[15]，其运作模式如图1所示。有关CSR承担模式的研究表明[9，16]：制造商和云平台均承担CSR相比于某一方单独承担CSR，云平台服务水平提高，废旧品回收率提高，供应链各成员的利润和社会福利均增加，闭环供应链系统达到最优。基于上述结论，本模型考虑制造商和云平台共同承担CSR的情形，为了简化模型，暂不考虑三方及多方共同承担CSR的情况。

图1 云平台下考虑CSR的闭环供应链运作模式

（二）模型假设

本文的参数假设如表1所列。

表1 参数设置

制造商提高产品可拆解程度后生产单位新产品的成本为Cm＝cm＋ve2，生产单位再制造品的成本为Cr＝cr＋ρe2[14]。产品可拆解程度的提高可以使得回收再制造过程更加方便和环保，政府可以根据制造商在此方面的表现减征税费，减征税费额度为re，以此来激励制造商提高产品可拆解程度和进行产品再制造的积极性，减征额度根据产品可拆解程度e来衡量，e∈（0，1）[17]。云平台服务水平s∈[1+∞），以描述云平台提供信息服务的能力。

本文将供应链成员对社会福利的关注度作为衡量企业实施CSR的标准，并将消费者剩余作为衡量CSR的量化标准。参照经济学中的假设，在市场需求给定后，消费者剩余指消费者愿意支付的一定数量某产品的最高市场价格与实际市场价格之间的差额，体现为企业对消费者的让利行为。社会福利由生产者剩余与消费者剩余两者共同构成，本文将社会福利看作是供应链成员的总收益，即利润和社会效益的总和[18]。在本模型中消费者剩余为：

另外需要特别说明的有：①本模型不考虑差别定价，消费者对新产品和再制品的WTP（支付意愿）相同；②在回收过程中，保证所有回收的废旧品都可以得到利用；③本模型不考虑云平台的期初架构的固定成本，忽略提供信息服务的可变成本，只考虑提供回收服务的相关成本；④本文中的回收和再制造过程仅对企业的经济效益有影响，在企业运营策略的角度来看，不将其视作承担CSR的行为。

由产品需求量D∈（0，α）可得βpm-a＜ys＜βpm。为满足新产品制造成本大于再制造产品生产成本，则需保证cm＞cr。为保证符合实际市场要求，产品销售价格需满足pm＞cm+P+A-re。

三、模型构建与求解

本节根据上述提出的模型分别建立了云平台主导回收模式（CM）、第三方回收商回收模式（R）和混合回收模式（CMR）的决策模型，求出均衡结果并进行对比分析，得出最优回收模式的相关结论。

（一）云平台主导回收模式（CM）

云平台主导回收模式（CM）下，第三方回收商不进行废旧品的回收，即不参与闭环供应链的运转。制造商和云平台均以社会福利最大化作为决策目标，运用Stackelberg博弈求解[19]，博弈顺序为：云平台作为供应链主导者首先确定自己的佣金、废旧品回收率及云平台服务水平，制造商最后再确定产品的销售价格。当制造商和云平台同时承担CSR时，两者会按照一定分摊比例承担相应的CSR，假设制造商分摊比例为h，h∈（0，1），决策问题为：

（二）第三方回收模式（R）

第三方回收模式（R）下，第三方回收商单独进行回收，决策顺序是：云平台先确定自己的佣金和云平台服务水平，然后制造商根据云平台的信息决定自己的产品销售价格及给第三方回收商的费用，最后第三方回收商根据制造商给的费用确定回收率。制造商、云平台和第三方回收商的决策模型为：

（三）混合回收模式（CMR）

混合回收模式（CMR）下，云平台、制造商和第三方回收商均参与回收环节，模式CM和模式R在回收环节处于竞争关系，互相博弈。制造商的废旧品回收率为Tcm，第三方回收商的废旧品回收率为Tr，需满足Tcm+Tr＜1，即废旧品的回收量要小于产品销售量。制造商对第三方回收商的单位回收补贴为F，此时制造商、云平台和第三方回收商的决策模型为：

四、均衡分析

（一）参数敏感性分析

推论1：随着θm和θc的提高，产品销售价格降低。这是由于制造商和云平台积极承担CSR之后，出于对消费者利益的关注，会降低产品销售价格来提高消费者的收益。

命题2：最优佣金P CM*、P R*和P CM*关于θm正相关，关于θc负相关。

推论2：云平台向制造商收取的佣金随着θm的提高而增加，随着θc的提高而减少。θm提高，制造商会付给云平台更多的佣金，以期云平台能够准确地向消费者提供信息服务；θc提高，云平台则会降低向制造商收取的佣金，通过牺牲自己的利益来增加消费者剩余。

命题3：最优云平台服务水平sCM*、sR*和sCMR*关于θm和θc正相关。

推论3：云平台服务水平直接关系到云平台提供信息服务的好坏、供应链成员进行决策的准确率、消费者进行交易的便利程度及消费者配合进行废旧品回收的积极性。所以无论是制造商还是云平台CSR程度提高，云平台都会在多方的推动下提高平台的服务水平。

推论4：由于国家、社会和企业对供应链中逆向环节的重视，废旧品回收成为企业可持续发展中的重要一环。随着θm和θc的增大，废旧品回收率会不断提高，以满足企业可持续发展的要求。

利润和社会福利的参数相关性分析由于表达式过于烦琐，本文会在仿真分析中进行分析。

（二）模型对比分析

推论5：模型CMR相比于模型CM和模型R，产品的销售价格降低、云平台佣金变高、云平台服务水平提高及废旧品回收率提高。这是由于混合回收模式使得回收市场扩大，制造商为提高产品和废旧品的信息服务质量，提高了给予云平台的佣金，云平台的信息服务水平提高，则废旧品回收率提高。模型CM相比于模型R，产品销售价格相等、云平台佣金提高、云平台服务水平相等、废旧品回收率提高。这是由于云平台主导回收模式（CM）下，制造商和云平台建立了更为紧密的合作关系，制造商会提高云平台的佣金水平，进而提高了废旧品的回收率。

推论6：通过上述对比结果可以得到，模型CMR下的制造商利润、制造商社会福利、云平台利润和云平台社会福利都要高于模型CM和模型R的情形。由命题5的结论可知，模型CMR下的产品销售价格降低、云平台佣金提高、云平台服务水平提高及废旧品回收率提高。在新产品市场保持稳定的情况下，再制造市场份额提高，从而制造商的利润提高，制造商提高了给予云平台的佣金，云平台的利润增加，由于制造商和云平台都积极履行CSR，废旧品的回收率有了显著的提高。模型CM相对于模型R，制造商利润和社会福利提高、云平台利润和云平台社会福利相等、第三方回收商利润也有所提高。这是由于模型CM下的废旧品回收率高于模型R下的情形，再制造市场扩大，所以制造商利润、制造商社会福利和第三方回收商利润会因此有所提高。

五、仿真分析

为了更直观地分析θm，θc，h对各个决策变量、供应链成员利润和社会福利的影响趋势，本章利用MATLAB对模型CM、模型R和模型CMR进行算例仿真。

考虑到汽车制造业是制造行业的集大成者，本文的仿真以汽车制造业为例。根据报废车辆新规中报废车辆具体补贴标准，如表2所列，本文选取1.35升及以上排量轿车的补贴标准来制定政府补贴额度。国家统计局和中商产业研究院数据显示：2020年全国轿车成交额为3.9万亿元，轿车零售数量为2 531.1万辆。由此计算出2020年全国轿车均价为15.4万元，补贴额度是销售均价的11.68%，补贴额度区间为（9.344，10.512），则补贴额度取10。据统计政府向制造商征收的税费一般为10%～17%，税费额度区间为（8，15.3），则税费额度取15。结合我国汽车制造业的CSR现状，并在参照文献[6-9]的基础上选取仿真数据如下：a=100，β=1，y=8，cm=10，cn=8，Δ=4.5，λ=1，A=15，B=10，k=1 000，w=100，r=6，v=5，e=0.5。为简化计算，数值仿真中h取0.5，h的取值不会影响最后的结论。

为了满足假设条件Tcm+Tr＜1，则需要制造商CSR承担比例h满足以下关系表达式：

模型CM、模型R和模型CMR关于θm，θc及h的敏感性分析类似，接下来的仿真以模型CMR为例。模型CMR下的供应链成员利润和社会福利的变化趋势如图2所示，满足条件1时，即制造商分配得到的消费者剩余没有对其造成压力时，制造商利润、社会福利，云平台利润、社会福利，第三方回收商利润均随着θm，θc及h的增大而有所增加，即供应链系统总利润和社会总福利在不断增加，实现了帕累托改进。

图2 模型CMR下的供应链成员利润和社会福利的变化趋势

不同模型决策变量的对比结果如图3所示。最优销售价格随着θm和θc的增大而减小，最优佣金随着θm的增大而增加及随着θc的增大而减小。最优制造商回收率和最优第三方回收商回收率随着θm和θc的增大而增大，最优云平台服务水平随着θm和θc的增大而提高。以上仿真结果中有关双因素分析的结论与命题1—4的结论一致，验证了模型仿真的正确性。

不同模型供应链成员利润和社会福利对比结果如图4所示。最优制造商利润随着θm和θc的增大而增大；最优制造商社会福利随着θm和θc的增大而增大；最优云平台利润随着θm的增大而增加及随着θc的增大而减少；最优云平台社会福利随着θm和θc的增大而增加；最优第三方回收商利润随着θm和θc的增大而增加。

图4 供应链成员利润和社会福利随θm和θc的变化及模型间的对比

在满足Tcm+Tr＜1的情形下，由上述仿真结果可知：

分析可得：

（1）模型CMR相比于模型CM和模型R更优。这是由于模型CMR下，云平台主导回收模式（CM）和第三方回收模式（R）共存，并处于良性竞争，促进了回收再制造。制造商积极承担CSR，产品的销售价格会降低，制造商的利润因为市场需求量的增大而增加，其社会福利也显著高于其他两种情形。由于制造商重视供应链的信息服务能力，故增加了给予云平台的佣金，此时云平台的利润增加，由于云平台也积极承担CSR，云平台社会福利也同样增加。另外，模型CMR下第三方回收商的利润也由于废旧品回收率的显著提高而高于模型R下的情形。

（2）模型CM相比于模型R更优。模型CM下的废旧品回收率、制造商利润和制造商社会福利均大于模型R下的情形，其余均衡结果均和模型R下的结果持平。模型R在回收上的专业性具备一定优势，但是模型MR下的制造商和云平台建立了更为紧密的联系，第三方回收商的回收方式较为传统，所以第三方回收商在废旧品回收市场处于劣势。

六、结 论

本文通过构建三种不同的回收模型：模型CM、模型R和模型CMR，来探讨云平台下考虑企业社会责任的闭环供应链的最优回收模式选择问题。结论如下：①闭环供应链承担CSR，在制造商分配得到的消费者剩余没有对其造成压力时，供应链系统总利润和社会总福利在不断增加，实现了帕累托改进。②模型CM优于模型R。模型CM下的产品销售价格、云平台服务水平、云平台利润和社会福利与模型R下的结果持平，但是在佣金、废旧品回收率、制造商利润和社会福利上模型CM更优。原因在于云平台主导回收模式（CM）下，云平台和制造商建立了更为紧密的信息传播链。③模型CMR优于模型CM和模型R。模型CMR下的废旧品回收率提高，销售价格降低，消费者收益增加，云平台服务水平提高，并且制造商和云平台的利润和社会福利更高。原因在于模型CMR下，云平台主导回收模式（CM）和第三方回收模式（R）共存，并处于良性竞争，促进了回收再制造，提高了供应链可持续发展的水平。综合考虑，混合回收模式（CMR）最优。

本文考虑CSR时仅涉及两方，在复杂供应链中，CSR承担应涉及多方，多方承担CSR时的各决策变量、供应链成员利润和社会福利的变化有待进一步研究。在考虑回收模式时仅加入了第三方回收商，而现实中，回收模式多种多样，在基于云平台考虑多种回收模式是未来一个重要的研究方向。