不同权力结构下闭环供应链决策主体市场行为比较分析

蔡晓倩 林翊

摘  要：针对制造商和供应商组成的两级再制造闭环供应链，运用了Stackelberg博弈方法，对比分析了不同渠道权力结构下，正向供应链和逆向供应链下制造商和供应商的最优决策，得出如下的研究结果：闭环供应链中具有主导权的一方都拥有议价权，进而影响到产品零售价、旧产品回收价和零部件批发价;零部件的有效回收率对博弈双方的决策都有较大影响;相同渠道权力结构下，供应商在正向供应链中的利润要高于闭环供应链，制造商无论是在自身主导或供应商主导的情形下，回收再制造都能获得丰厚利润。最后通过算例分析进一步验证文中结论。

关键词：S-M两级再制造;闭环供应链;Stackelberg博弈

中图分类号：F273.7    文献标志码：A    DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.15.029

Abstract： Aiming at the two-level remanufacturing closed-loop supply chain composed of manufacturers and suppliers， the Stackelberg game method is used to compare and analyze the optimal decision-making of manufacturers and suppliers under the forward supply chain and reverse supply chain under different channel power structures， and the following research results are obtained： The dominant party in the closed-loop supply chain has bargaining power， which in turn affects the retail price of products， the recycling price of old products and the wholesale price of parts. The effective recovery rate of parts has a great impact on the decision-making of both sides of the game. Under the same channel power structure， suppliers are more profitable in the positive supply chain than in the closed-loop supply chain， and manufacturers can recycle and remanufacture profitably， whether they are led by themselves or suppliers. Finally， the conclusion is further verified by case analysis.

Key words： S-M two-stage remanufacturing; closed-loop supply chain; the Stackelberg game

0  引  言

閉环供应链作为绿色供应链的重要一环，不仅能为企业创造经济价值，还有助于实现资源再循环[1]。根据中国家用电器研究院所颁布的数据显示，2021年我国产品理论报废量约为2.08亿台，而废弃电器电子产品的处理数量却仅有0.87亿台，拆卸后产生的危废类产物约25万吨。显然，循环再利用废旧电子产品及拆解后的大量废料，有利于改善生态环境恶化和资源短缺问题。因此，研究闭环供应链再制造问题将有助于推动经济效益、环境效益和社会效益的高度统一。

目前，关于闭环供应链（CLSC）的再制造研究主要集中在产品再制造，CLSC主体从制造商与零售商，回收商拓展至供应商和消费者[2-3]，研究视角包含了不同权利结构下回收渠道的选择[4]，政府奖惩机制[5]，专利授权[6]以及信息不对称[7]等，研究方法囊括了斯塔克尔伯格模型[8]、演化博弈[9]和鲁棒优化模型[10]等。值得注意的是，电器类产品拆卸后往往可分为有效零部件（制造商回收后可再加工为产品）和无效零部件（供应商回收后可再加工为零部件）。因此，探讨再制造问题时应考虑供应商参与的情形。针对供应商参与两级再制造问题，丁斌等[11]分析了供应商参与或不参与零部件再制造对闭环供应链决策的影响。Yu等[12]对比分析了闭环供应链中制造商产品再制造和供应商零部件再制造的利润差异。在引入第三方回收商的前提下，冯章伟等[13]讨论了闭环供应链成员的决策与收益问题。此外，还有一些研究者通过构建供应商参与下的两级再制造模型，分别探讨了有无碳排放限制[14]、不同渠道权力结构[15]、不同回收渠道[16]以及有无专利保护[17]对闭环供应链成员决策和利润的影响。

尽管上述文献研究了供应商参与两级再制造的问题，但都没有将相同权利结构下的正向供应链与闭环供应链进行纵向比较，以此来权衡供应链成员的最优策略。此外，这些文献大多都没有将回收市场当做独立市场来进行研究。

基于上述情境，本文针对单一制造商和供应商构成的绿色闭环供应链，以不回收的情形为参照，重点分析相同渠道权力结构下，S-M两级再制造闭环供应链的定价决策，试图找出企业实施两级再制造闭环供应链最优决策的条件。具体分析了以下问题：（1）与正向供应链相比，两级再制造闭环供应链对零件批发价格、产品销售价格和供应链主体利润的影响。（2）考虑到电器类产品的回收特征，假设了回收市场为独立市场的情况下，研究了有效零件的比例对供应链决策的影响。研究结果对探讨和分析S-M两级再制造闭环供应链的最优决策问题具有较强的现实意义。

1  符号说明与假设

1.1  模型符号说明

ω：零件的单位批发价格;m：制造新零件的单位耗材费;c：供应商制造零件的单位制造费;c：制造商制造产品的单位制造费;β：有效零件比例;G=G+δl：市场回收函数;G：回收总量;G：无偿回收数量;δ：回收价格弹性系数;l：市场单位回收价格;l：供应商回收单位无效零件的价格;D=a-bp：产品市场需求函数;π：供应链成员i在j情形下的利润函数，i∈s，m，j∈1，2，其中：i=s表示为供应商，i=m表示为制造商。j=1表示正向供应链情形，j=2表示逆向供应链情形。

1.2  模型描述与假设

本文考虑由一个制造商和一个供应商组成的S-M两级供应链。在正向供应链中，供应商购买原材料制造零部件并销售给制造商，制造商将零部件制造成产品销售到市场上。在逆向供应链中，制造商回收并拆解旧产品将有效零部件直接用于再制造产品，无效零部件售卖给供应商作为再制造新零件的原材料。两级再制造闭环供应链如图1所示。

本文将基于以下假设来展开研究：

假设1：本文考虑两种渠道权力结构，以供应商为主导的Stackelberg博弈和以制造商为主导的Stackelberg博弈。假设2：再制造的零部件和产品与新制造的零部件和产品无实质区别，并且销售价格一致。假设3：产品的市场需求函数D=a-bp，a为潜在的市场需求，b为价格弹性，表示消费者对价格的敏感程度。假设4：市场的回收函数G=G+δl，G为无偿回收数量，δ为回收价格弹性，表示消费者对回收价格的敏感程度。假设5：再制造的经济前提为：ω>m+c>l>m>l。其中，ω>l是制造商回收再制造的利益驱动，m>l是供应商回收再制造的利益驱动，m+c>l是供应链系统回收再制造的利益驱动，因为制造商对旧产品的回收是为了替代批发的零部件，因此有l>m。

2  正向和闭环供应链决策模型

2.1  正向供应链决策模型

正向供应链中供应商与制造商的利润函数为：

π=ω

-m-cD=ω

-m-ca-bp                                      （1）

π=p-ω

-cD=p-ω

-ca-bp                                     （2）

情形1：供应商是主导者，制造商是跟随者

决策顺序为：供应商先确定批发价格ω，随后制造商决定零售价格p。

运用逆向归纳法解得变量均衡解：

ω=， p=， D=                          （3）

情形2：制造商是主导者，供应商是跟随者

决策顺序为：制造商先确定零售价格p，随后供应商决定批发价格ω。假设供应商的零售批发价为ω，则制造商生产的单位新品利润q=p-ω。

运用逆向归纳法解得变量均衡解：

ω=， p=， D=                         （4）

由于p>ω+c>m+c+c，可得如下性質：

性质1：在正向供应链中，制造商主导和供应商主导时的产品销售价格相等p

=p

，市场需求也相等D

=D

，供应商主导的批发价大于制造商主导的批发价格ω

≥ω

。

2.2  闭环供应链决策模型

闭环供应链中供应商与制造商各自的利润函数为：

π=ω

-m-cD-βG+

m-l1-βG                                    （5）

π=p-ω

-cD+ω-l

βG+l1-βG                                    （6）

情形3：供应商是主导者，制造商是跟随者

决策顺序为：供应商先确定批发价格ω，制造商决定零售价格p和废旧产品回收价格l。

由价格p以及制造商回收价l的一阶二阶条件与海赛矩阵可知，利润存在极大值，并运用逆向归纳法解得变量均衡解：

ω=                                （7）

p=+ω， =+ω， D=                         （8）

由ω>m+c>l>m>l以及p>ω+c>m+c+c，可得以下性质与推论：

性质2：在供应商主导的闭环供应链中，最优零部件批发价ω，最优产品零售价p与l成反比（或负相关），制造商商品回收价与l成正比（或正相关）。

性质2证明：==-<0，=>0，得证。

推论1：在供应商主导的闭环供应链中，供应商可以通过压低无效零件的回收价格l来维持零部件的高定价，当供应商降低l来提高零部件批发价格后，会导致下游制造商提高产品价格来保证自身利润。此外，在回收市场中，供应商对无效零部件的回收价直接影响到制造商对旧产品的回收价，l增大时，制造商回收产品有利可图，会选择主动提高l来增加产品的回收量。

性质3：在供應商主导的闭环供应链中，零部件批发价格ω、产品零售价格p与有效回收率β之间成反比。

性质3证明：==，分母8b+βδ>0，令M=-bG-δa-b

c-m+2

l

-2

l-m=-bG-δa-b

c+1-

2l

-m;由于<1（产品市场大于回收市场，由弹性公式可得<1）易得：maxM=M|=-bG

-a-b

c+1-

m=-bG-δa-b

c

+m-m。又因为a-b

c

+m-m>a-b

c

+m+c>a-bp>0，故maxM<0， 因此?ω

/?β<0。

推论2：在以供应商为主导的闭环供应链中，有效回收率β的大小直接影响了供应商对零部件的批发价格定价以及制造商对产品的销售定价。当β增大时，交由供应商的无效回收零件会减少，此时供应商会选择提高无效零件回收价格l来增加无效零件的回收量，导致零部件批发价格的降低，进而促使制造商通过降低产品销售价格的方式来扩大自身产品的市场占有量。

情形4：制造商是主导者，供应商是跟随者

决策顺序为：制造商先决定零售价格p和废旧产品回收价格l，随后供应商决定批发价ω。

与情形3同理，可求得如下均衡解：

=                              （9）

p=                            （10）

ω=                               （11）

D=a-bp=                         （12）

同理，根据绿色闭环供应链前提条件ω>m+c>l>m>l以及p>ω+c>m+c+c，可得以下性质结论：

性质4：在制造商主导的闭环供应链中，零部件批发价格ω，产品销售价格p与l成反比，制造商回收价与l成正比。

性质4证明：==-<0，=>0，得证。

推论3：在以制造商为主导的闭环供应链中，对无效产品的回收定价直接影响了制造商对产品的销售定价。闭环供应链中，制造商对产品销售价p以及无效零部件回收价l销售价降低带来的损失，此时制造商会有降低产品价格来换取市场的趋向。由于该模式下供应商对零部件批发价没有议价权，只能通过降低批发价的方式薄利多销。此外，在回收市场中，制造商可以通过提升无效零部件的回收价格来增加利润，为了获得更多的无效零部件，制造商需要适当地提高产品回收价格来收取更多的回收产品。

性质5：在制造商主导的情况下，产品批发价格ω、产品零售价格p与有效回收率β之间成反比。

性质5证明：==，分母2βδ+2b>0，令N=-2bG-aδ+bδ

c

-m-c+δ2b+δ

l=-2bG-δa-b

c

-m-c-2-

l

;同理<1，maxN=N|=-2bG-δa-b

c-3-

m-c。又因为a-b

c-3-

m-c

>a-b

c

+m+c>a-bp>0，故maxN<0，因此?ω/?β<0。

推论4：在以制造商为主导的闭环供应链中，当有效回收率β增大时，市场需求不变的情况下制造商会减少对供应商零部件的需求，进而促使供应商降低零部件的批发价格来促销。此外，β增大时，交由供应商的无效回收零件会减少，在再回收利益的驱动下，此时供应商会选择提高无效零件回收价格l来增加无效零件的回收量，而为扩大产品的市场占有率制造商会通过降低产品价格的方式来占领更多市场。

2.3  正向与闭环供应链纵向比较分析

性质6：在供应商主导下的正向与闭环供应链的纵向比较中不难算出：

（1）当l≥m-时，ω≤ω，p≤p且D≥D;

（2）当lω，p>p且D

性质6证明：ω-ω=; p-p=; 令ω-ω=p

-p

>0，有δb1-βm-2

l-βδ

a-bc-βbG>0，解得：l

推论5：闭环供应链与正向供应链价格大小受到市场容量a和零部件回收价格l的影响。值得注意的是，当商品潜在市场容量a足够大时，m-总是小于0的，故只会存在ω≤ω，p≤p且D≥D这一种情况。

性质7：闭环供应链供应商的零件批发价格要小于正向供应链零件批发价格，即ω≤ω。闭环供应链制造商的产品零售价格也小于正向供应链产品零售价，即p≤p，且有D≥D。

性质7证明：ω-ω==p-p;因为p>ω+c>m+c+c>c-m-c，则a-bp

+c

m+c

+c

c

-m-c。易知：ω-ω<<0。

推论6：在制造商主导的情况下，闭环供应链中制造商的零部件来源不仅局限于供应商，还可以通过使用回收产品的有效零部件来进行再制造，导致闭环供应链中供应商会通过降低零部件批发价格来维持自己的销量。与此同时，由于制造商可以通过压低零部件的批发价格ω

≤ω

来降低自己的制造成本，因此，制造商在保证自己利润的同时可以通过适当的降低价格p

≤p

来获取更大的市场份额D

≥D

。

3  数值算例分析

本节将进一步通过数值算例来验证前面的性质。此外，考虑到闭环供应链下供应商、制造商的收益难以直接比较，算例分析也能协助我们获取更多的决策信息。其中，默认参数设置如下：

c=c=1，m=2，a=20，b=2，G=1，δ=1.2，由于各参数之间需满足不等式ω>m+c>l>m>l，由此可进一步假设ω≤ω。为了方便比较，各参数之间不考虑量纲差异。此外，本节以有效回收率β为横坐标，取值范围为0.1～0.95，每次决策间隔为0.05。

图2和图3说明正向供应链中产品的销售价格和零部件的批发价格均高于闭环供应链，这是由于在闭环供应链中两者的利润不光来源于零部件和产品的销售，还能从回收环节获利。因此，在保证自身利润的前提下，两者会有降价的动机来提高产品的市场占有率。此外，在闭环供应链中，随着β的增大，制造商主导情形下的零部件批发价和产品销售价的下降速率要明显低于供应商主导的情形，这是由于在制造商主导的情形下，随着β的增大，制造商能够从回收再制造中赚取更多的利润，且制造商有价格领导权，不需要通过大幅降价的方式来保证自己的利润。此外，在制造商主导的情况下，供应商零部件的定价已经相对较低（贴近成本价），自身降价空间较小。

本节设置的参数都是有不等式ω>m+c>l>m>l约束的，由前文可知l的取值范围为2

由图4、图5以及表1可知无论制造商主导还是供应商主导，制造商在闭环供应链中的利润都要远高于正向供应链，因此制造商在利益的驱动下会选择进行回收再制造，而无论两者谁主导的情形下，供应商在正向供应链中的利润都要比逆向供应链高，此时供应商更倾向选择不进行回收再制造。此外，从供应链总体利润来看，闭环供应链的总体利润要大于正向供应链的总体利润，且在本节设置的参数下，供应商主导的闭环供应链总体利润要大于制造商主导的情形，但决策双方利益难以协调时，供应链将无法实现效率最大化。

4  结束语

本文假设了一个供应商和一个制造商组成的两级再制造闭环供应链的场景，建立了正向供应链和闭环供应链两种模型，考虑了供应商主导和制造商主导的两种情形，并通过横向和纵向比较研究了不同渠道权力结构下供应链的最优决策与收益问题。针对本文所研究的两级再制造下闭环供应链情形，提出如下见解：

（1）针对供应商拒绝参与回收再制造的行为，可以通过建立合理的协调机制，即制造商可以选择用利润补偿（幅度不小于π-π）的方式激励供应商参与回收再制造，以此来实现互利共贏。

（2）针对制造商进行回收再制造时对供应商的利润产生冲击的情况，供应商可以考虑直接面向市场进行回收或与制造商合作进行回收再制造，建立健全多种回收方式，降低制造商的再制造行为对其零部件销售量产生的影响。

（3）针对双方博弈过程中，易造成囚徒困境的局面，以及因企业逐利而忽略环境效益的问题，可以考虑通过引入绿色度补贴、绿色研发成本补贴和环保税等政府奖惩机制来调动各参与方加入绿色闭环供应链的积极性。

（4）在闭环供应链中，零部件的批发价格、产品销售价格、市场需求等决策与β密切相关。因此，闭环供应链的所有成员都要着重关注β，以便各参与方灵活调整经营策略。

最后，本文仍存在一定的局限性，现实中，文中所提及的各种参数的变化要比单一的参数设置更复杂，还有待进一步的研究。此外，如何实现共赢状态，如何建立相应的协调机制，仍是未来研究的一个重要方向。

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收稿日期：2023-01-03

基金项目：福建省高校人文社科研究基地互联网创新研究中心（闽江学院）基金项目“电子商务环境下‘一带一路绿色供应链合作研究”（IIRC20190101）

作者简介：蔡晓倩（1995—），女，福建泉州人，福建师范大学经济学院硕士研究生，研究方向：供应链管理;林  翊（1973—），男，福建福州人，福建师范大学经济学院，副教授，博士，硕士生导师，研究方向：管理科学与工程、电子商务管理。

引文格式：蔡晓倩，林翊. 不同权力结构下闭环供应链决策主体市场行为比较分析[J]. 物流科技，2023，46（15）：118-123.