考虑绿色偏好和政府补贴/碳税的第三方再制造模式

冯章伟, 肖条军, 牟善栋

(1.宁波大学 商学院,浙江 宁波 315211; 2.南京大学 工程管理学院 行为决策与控制实验中心,江苏 南京 210093; 3.中央财经大学 商学院,北京 100081)

0 引言

随着人民日益增长的优美生态环境需要和再制造技术发展以及政府政策的出台,更多的制造型企业外包回收与再制造业务[1]。其中,报废汽车、家电和电子产品作为数量庞大而价值可观的废旧产品最受关注。目前,我国年报废汽车约500万辆,报废“四机一脑”1600万台,报废手机2000万部,每年产生约8亿吨固体废物[2]。在造成资源浪费的同时,这些电器电子垃圾对于空气、土壤和动植物造成了危害。因此,发展回收与再制造产业对于促进经济发展和保护生态环境都具有显著效益。

考虑到社会分工和规模效应,很多制造商专注新产品研发与生产,不愿自己回收与再制造废旧产品,而是委托第三方再制造商(3PR)完成,即构建第三方再制造模式(外包或授权),且已经成为业界的常态[3-6]。例如,卡特彼勒为路虎建立了一个全球再制造中心,专门负责路虎废旧汽车的回收和再制造业务,在完成再制造后,路虎支付外包费用并回购这些产品并在市场上进行贴牌销售。而有些制造商将再制造产品的销售业务也授权给了3PR,例如,苹果将废旧的部分型号iPhone和iPad的回收再制造和再销售业务全部授权给了富士康。

为进一步鼓励制造商选择第三方再制造模式,不同国家制定了干预机制指导闭环供应链的运作。例如,西方国家通过征收碳税来实现温室气体减排的目的。在实施“中国制造2025”的初始阶段,企业受到政策等外部因素的影响较大,引入政府补贴/碳税机制可以促进企业的转型升级,将更多精力投入到制定企业再制造战略上。对于补贴或碳税机制,申成然等[7]考虑再制造知识产权保护问题,并发现政府补贴能够有效增加回收量。YENIPAZARLI[8]研究了碳排放税对能够再制造自己产品的制造商的最优生产的影响,并探索最优碳排放税来实现经济、环境和社会效益的三赢。王道平等[9]以政府对制造商碳排放情况进行奖惩为背景,研究了政府碳排放奖惩的差别定价。

闭环供应链管理不仅要考虑供给侧关注的第三方再制造模式和政府补贴/碳税机制,还要考虑需求侧的消费者表现出的绿色消费行为。绿色消费有利于促进再制造产品销售,更多的企业将会受益于绿色消费观念并树立良好企业形象[10]。在再制造研究中,GU等[11]考虑了消费者对于不同产品价值的分类。ATASU等[12]将消费者分为普通和绿色消费者,并发现当绿色消费者比例较大时,制造商会明显提高再制造产品的价格来获取更多的利润。

综上所述,政府会采取补贴或碳税机制来鼓励制造商选择外包或授权(例如,上海采取补贴机制以实现其“扩大开放100条”的第47至49条,即创新发展高端绿色进口再制造,其对象就包括在上海建厂的卡特彼勒),并以此促进循环经济。在两种政府干预机制和外包或授权模式下,绿色消费者表现出特定的购买偏好,表现在:(1)得益于卡特彼勒成熟的再制造技术和政府补贴,贴牌销售的路虎依然广受绿色消费者的欢迎;(2)以富士康的维修技术为后盾,旗下子公司爱锋派对再制造iPhone和iPad进行再销售,这些再制造产品与原机型外观和功能一致、性能略有降低但价格也有所降低,经常被抢断货。基于以上案例和消费者行为偏好以及政府运作,研究考虑绿色偏好和政府补贴/碳税的第三方再制造模式,具有强烈的现实需求,也引出了本文的研究话题。

对于第三方再制造模式的研究主要集中在外包模式,涉及到授权模式的是以专利授权为主[6,7],而本文考虑的授权是指授予3PR再制造产品的生产与销售权[3,13]。不同于ZOU等[3]和FENG等[4]的研究,ZOU等[3]只在计算社会福利时考虑了消费者剩余而未将消费者行为因素纳入影响机制的研究中,FENG等[4]虽然考虑了消费者行为因素却并未考虑政府干预机制。与以往相关文献的对比见表1。

表1 与以往相关文献的对比

本文创新点体现在研究视角和建模上,第一,从消费者行为因素、政府干预机制运作的视角深入研究再制造过程中Stackelberg博弈的内在机理。第二,在建模上有所优化:(1)将废旧产品数量与再制造产品数量的关系进行刻画,并用KKT条件求得均衡解;(2)在两种第三方再制造模式的对比下引入了消费者行为偏好和政府干预机制,将行为决策和社会运作刻画到了相关研究中。在此基础上,得到了一些关键结论:(1)虽然政府补贴机制有利于制造商和3PR,但长期而言,社会福利会很低,最终使政府改变策略选择碳税机制;(2)在碳税机制的外包模式下,3PR无利可图,此时,只要授权模式有利可图就可以实施。

1 模型描述和基本假设

1.1 模型中的参数说明

v:新产品的价值;

δ:再制造产品对于新产品的价值折扣率;

βr:消费者对再制造产品的绿色偏好度;

η:回收成本规模系数;

ci:i产品的单位生产成本,i∈{n,r},n表示新,r表示再制造;

b:补贴机制下政府为3PR每生产一件再制造产品提供的单位财政补贴;

c:碳税机制下政府向零售商每销售一件新产品征收的单位碳排放税;

φ:生产单位再制造品与单位新产品所产生的碳排放量的比值。

1.2 系统描述与研究假设

考虑由单一制造商、零售商和3PR组成的闭环供应链,制造商是领导者并决定采取外包或授权模式,3PR负责废旧产品的回收,产品销售在不同模式下由不同成员负责。考虑政府为3PR每生产一件再制造产品提供单位财政补贴,或向零售商每销售一件产品征收相应的单位碳排放税。经济结构图见图1和2。

(a)外包模式 (b)授权模式图1 采取补贴机制的闭环供应链

(a)外包模式 (b)授权模式图2 采取碳税机制的闭环供应链

假设1假设消费者潜在市场需求为1,消费者认为新产品的价值是v,v～U[0,1]。消费者对于再制造产品存在一个相对于新产品的价值折扣率δ<1[15]。参照ATASU等[12]的研究,消费者是短视的,每个消费者在每个阶段最多购买1个产品,不会比较两个阶段的效用,只在第二阶段比较购买新产品和再制造产品的效用。

假设2参照ABBEY等[16]的研究,消费者对于再制造产品存在绿色偏好βr,且需要保证消费者购买产品的效用为正,即pr-βrλ>0。此外,绿色消费行为体现消费者对新产品和再制造产品的环境绩效的偏好[17],在模型中,用回收率λ刻画环境绩效,而βr体现消费者对环境绩效的偏好程度。

假设3为保证再制造需求为正,再制造产品的价格不能太高,即pr≤δpn+βrλ[4]。

假设4补贴机制下政府为3PR每生产一件再制造产品提供单位财政补贴b且b≤cr[18]。

假设5碳税机制下政府向零售商每销售一件新产品征收单位碳排放税c,单位再制造品与新产品的碳排放量比值为φ<1[14]。

假设63PR通过设置回收站等措施回收废旧产品,因此,需要付出回收成本,将回收成本刻画为回收率的二次函数形式即ηλ2/2[19]。

假设7废旧产品存在用于再制造的零部件,因而再制造产品生产成本低于新产品,即cr

基于以上假设,第一阶段,消费者对于新产品的效用函数是U1=v-p1,考虑到消费者是短视的且第一阶段新产品数量只起到再制造产品数量约束的作用,所以,需求函数是D1=1-p1且满足Dr≤λ·D1。

第二阶段,消费者对于两种产品的效用函数分别是Un=v-pn和Ur=δv-pr+βrλ。当Un>max{Ur,0},即(pn-pr+βrλ)/(1-δ)≤v≤1,消费者购买新产品;当Ur>max{Un,0},消费者购买再制造产品;否则,消费者不会购买任何产品。需求函数是Dn=1-(pn-pv+βrλ)/(1-δ)和Dr=(δpn-pr+βrλ)/[(1-δ)δ]。

第一阶段,在制造商决定新产品的批发价格w1后,由零售商决定新产品的零售价格p1。第二阶段,①外包模式下博弈顺序:首先,由3PR宣布单位外包费用tO;接着,由制造商决定新产品和再制造产品的批发价格wn和wr;然后,由零售商决定新产品和再制造产品的零售价格pn和pr;最后,由3PR决定废旧产品的回收率λ。②授权模式下博弈顺序:首先,由制造商制定新产品的批发价格wn和单位授权费用tA;然后,由零售商制定新产品的零售价格pn;最后,由3PR决定再制造产品的零售价格pr和废旧产品的回收率λ。

2 均衡分析

第一阶段制造商和零售商的利润函数为

πM1=(w1-cn)·D1

(1)

πR1=(p1-w1)·D1

(2)

2.1 情形1—采取补贴机制的外包模式

尽管再制造产品具有低制造成本和低碳排放的双重优势,但是消费者往往对再制造品的质量存在偏见。此外,零售商或3PR销售的再制造品会抢夺新产品的市场份额。这些都在一定程度上抑制了企业参与再制造生产或销售的积极性,而政府补贴(可视为激励机制)可有效引导再制造产业的发展。

制造商、3PR和零售商的利润函数为

(3)

(4)

(5)

且Dr≤λ·D1。

消费者剩余和社会福利函数为

(6)

(7)

2.2 情形2—采取碳税机制的外包模式

不同于补贴机制的激励作用,政府采取碳税政策也可有效引导再制造产业的发展。这是因为,政府对单位再制造品征收的碳排放税要小于单位新产品,在新产品和再制造品竞争的市场环境中,再制造的低碳特性导致了低碳税,降低了成本,从而提升了自身的竞争力。

制造商、3PR和零售商的利润函数为

(8)

(9)

(10)

消费者剩余和社会福利函数为

(11)

(12)

采取碳税机制的外包模式下很有可能会诱发3PR不参与再制造过程,因为无补贴情形下3PR不会参与再制造,而碳税成本直接加重零售商的成本,从而间接加重了3PR的生产成本,即使3PR提高外包费用仍不足以产生足够的利润来抵消这个成本。

2.3 情形3—采取补贴机制的授权模式

制造商、3PR和零售商的利润函数和消费者剩余与社会福利函数为

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

不同于情形1,授权机制下零售商不能制定再制造产品的销售价格,而制造商也不能制定再制造产品的批发价格。因此,授权模式下零售商的利润必然会受到挤压。

2.4 情形4—采取碳税机制的授权模式

制造商、3PR和零售商的利润函数和消费者剩余与社会福利函数为

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

不同于采取碳税机制的外包模式下可能会诱发3PR不参与再制造过程,在采取碳税机制的授权模式下,虽然碳税成本会直接加重3PR的生产成本,但是3PR可以自己制定再制造产品价格,因此,3PR完全可能产生足够的利润来抵消这个碳税成本。

3 四种不同情形下的决策和利润的对比

基于引理2至5,可以得到命题1至4。

命题3在既不考虑政府任何干预机制(即b=0和c=0),也不考虑消费者的绿色偏好时(即βr=0),制造商、3PR和零售商对于第三方再制造模式的选择或偏好主要取决于新产品和再制造产品的生产成本之间的关系。特别地,当cr=δcn时,制造商选择授权模式,3PR也偏好授权模式,而零售商偏好外包模式;当cr=2(1-cn)(1-δ)δ/(4-3δ)时,制造商选择授权模式,而3PR和零售商均偏好外包模式。

4 数值仿真与管理启示

图3 再制造产品对于新产品的价值折扣率对3PR利润的影响

在现实中,国家发改委等五部委曾以汽车发动机等再制造产品为试点,给相关再制造企业发放一定比例的补贴但设置了上限,使得部分企业不愿意参与再制造。作为政府,既要通过补贴鼓励企业参与再制造,又要建立合理的评估和监督机制,防止骗补情形的出现。

图4 单位碳排放税对制造商利润的影响

图5 单位碳排放税对零售商利润的影响

图6 再制造产品的价值折扣率、单位补贴和单位碳排放税对社会福利的影响

当政府采取补贴机制时,无论制造商选择哪一种再制造模式,政府的社会福利是下降的(即WOb*WA*|b=c=0),即制定合理的碳排放税有益于社会福利的提升。

实践中,3PR对于补贴有更大的偏好,但长期来看,碳税机制终将会替代补贴机制。政府寄希望于通过碳税倒逼企业实行再制造,从而在一定程度上控制资源消耗总量及碳排放增速约束性目标,最终实现“碳达峰、碳中和”的目标。因此,降低再制造成本、提高回收率、与政府议价再制造产品的碳税等是未来实践中的关键。而作为政府,既要注重前期以补贴为主激励企业参与再制造,也要做好长远的规划,制定合理的碳税政策保障企业参与再制造的经济动机,最终实现社会福利的最大化。

5 结语

本研究适用于制造商需兼顾政府干预机制的情形,为企业和政府提供以下建议:

(1)当政府采取补贴机制时,企业之间存在分歧,对于领导者制造商而言,他会选择授权模式,且此时他和3PR是双赢的,但零售商并不是最受益的;当政府采取碳税机制时,只要授权模式有利可图制造商就可以实施,且企业三方是多赢的状态。现实中,实力强大的制造商应当选择授权模式,并说服政府采取补贴机制,为自己谋取最大的利润。

(2)虽然制造商在政府采取补贴机制的授权模式下利润最大,且此时它和3PR是双赢的,但是,政府的社会福利并不高;企业三方在政府采取碳税机制的授权模式下达到多赢,且相对于采取补贴制下,政府在这种情形下更受益。即使政府采取补贴机制,制造商并不会选择外包模式,而是选择授权模式,此时,政府的社会福利是最小的。现实中,政府应当采取碳税机制,这样制造商会选择授权模式,且政府与闭环供应链各成员是多赢的状态。

未来可以研究政府同时提供再制造补贴和征收碳税对企业再制造运作的调节作用。此外,考虑两个制造商的竞争、双渠道回收和绿色消费者群体分类能够发现新的管理启示。