基于回收物流成本的不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策研究

夏文匯，宋文權(quán)

(重慶理工大學(xué) 管理學(xué)院，重慶　400054)

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基于回收物流成本的不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策研究

夏文匯，宋文權(quán)

(重慶理工大學(xué) 管理學(xué)院，重慶400054)

針對回收物流成本要素對不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈及其節(jié)點企業(yè)決策的影響問題，運用博弈論方法構(gòu)建了由制造商和零售商組成的集中式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈，以及分散式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈模型。研究表明：在分散式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈中，消費者更傾向于零售商主導(dǎo)的市場結(jié)構(gòu)；僅僅考慮零售價格，消費者會更加偏好于集中式的閉環(huán)供應(yīng)鏈?zhǔn)袌鼋Y(jié)構(gòu)；制造商承擔(dān)回收物流成本增加產(chǎn)生的利潤損失會轉(zhuǎn)嫁給零售商，并且導(dǎo)致零售商直接提高產(chǎn)品銷售價格而引起市場廢舊品回收率的降低。Nash均衡狀態(tài)容易受到制造商和零售商利己行為的影響，占據(jù)主導(dǎo)地位的一方會打破市場的均衡狀態(tài)。通過算例計算，對比分析了回收物流成本變動對回收率、銷售價格、批發(fā)價格，以及閉環(huán)供應(yīng)鏈節(jié)點企業(yè)最優(yōu)利潤的影響。

閉環(huán)供應(yīng)鏈；回收物流成本；權(quán)力結(jié)構(gòu)；博弈論

隨著人們消費觀念的轉(zhuǎn)變、環(huán)保意識的增強(qiáng)及全社會對資源浪費問題的日益關(guān)注，廢舊品的回收再制造受到了各級政府及企業(yè)的高度重視。回收物流在產(chǎn)品回收再處理過程中的經(jīng)濟(jì)價值逐步得到顯現(xiàn)，企業(yè)主動進(jìn)行廢舊品回收再制造的動力來源于實際的經(jīng)濟(jì)利益[1]。于是，如何有效規(guī)避回收物流過程中的各項成本開支(倉儲、運輸、包裝等)成為企業(yè)必須重視的環(huán)節(jié)。本文研究的主要問題就是回收物流成本如何對閉環(huán)供應(yīng)鏈回收再制造產(chǎn)生影響，以及對不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策產(chǎn)生的影響。

一、文獻(xiàn)綜述

回收物流屬于逆向物流的組成部分，國外已有的關(guān)于回收物流的研究多是在逆向物流的框架下進(jìn)行的，且研究范圍較廣。在逆向物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方面，F(xiàn)onseca在考慮企業(yè)的逆向物流基礎(chǔ)設(shè)施、逆向物流隨機(jī)性及運輸成本等因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個逆向物流計劃實施的綜合性模型，該模型關(guān)注的焦點集中在逆向物流網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本最低化和該網(wǎng)絡(luò)對閉環(huán)供應(yīng)鏈影響最小化的雙目標(biāo)上[2]。處于產(chǎn)品生命周期末端的廢舊品，其本身也具有相對較低的剩余價值，這種特性也直接影響到廢舊品回收處理方式的選擇。Chiara分析了廢舊品剩余價值損失以及回收時間價值的損失對逆向物流閉環(huán)供應(yīng)鏈利潤的影響，發(fā)現(xiàn)對于那些剩余價值相對較低的廢舊品應(yīng)當(dāng)回收再循環(huán)利用，而對于那些剩余價值相對較高的廢舊品，應(yīng)當(dāng)在回收再加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行再銷售[3]。在逆向物流績效評估方面，Monhammed和Walid給出了逆向物流綜合評價指標(biāo)和平衡積分卡，以此來對那些已經(jīng)實施逆向物流活動企業(yè)的績效進(jìn)行考核，為企業(yè)逆向物流管理的進(jìn)一步改善提供了參考依據(jù)[4]。國內(nèi)關(guān)于回收物流的研究也較為豐富。伊長生和關(guān)學(xué)斌展開了基于模糊——隨機(jī)規(guī)劃需求的WEEE回收物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究[5]。朱丹研究了廈門市的餐廚垃圾回收物流問題，并設(shè)計了基于回收系統(tǒng)參與各方價值共贏的城市餐廚垃圾回收物流系統(tǒng)[6]。狄衛(wèi)民和趙冬研究了廢舊家電回收物流網(wǎng)絡(luò)的功能需求問題，將政府部門、企業(yè)股東和消費者三方的利益訴求進(jìn)行綜合考量[7]。在計算回收物流成本方面，周揚和周三元將作業(yè)成本法運用到回收物流成本的計算，并結(jié)合快運企業(yè)的實際情況介紹了該方法的優(yōu)點[8]。在當(dāng)下的循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究熱點視角層面，劉國秋等人將循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念嵌入到包裝物的逆向物流回收模式中，構(gòu)建了包裝物逆向回收物流的4種模式——包裝物生產(chǎn)商、包裝物使用商、包裝行業(yè)同一回收以及第三方回收商負(fù)責(zé)回收[9]。

不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的關(guān)于回收物流的研究多是停留在逆向物流體系構(gòu)建的研究范圍中，主要包括復(fù)雜的逆向回收物流網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)的研究、回收物流策略，以及回收物流模式和回收物流成本方法等方面。但針對廢舊品回收再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈中的回收物流成本，在不同權(quán)力結(jié)構(gòu)市場中的影響情況并沒有得到充分研究。此外，在廢舊品回收物流閉環(huán)供應(yīng)鏈的研究基礎(chǔ)上，側(cè)重于回收物流策略和回收物流價格的研究，并沒有完全注意到回收物流策略的適用性，大多學(xué)者缺乏充分考慮回收物流成本的影響。于是，我們構(gòu)建了由單一制造商和單一零售商構(gòu)成的閉環(huán)供應(yīng)鏈以及不同權(quán)力結(jié)構(gòu)市場中的回收物流成本博弈模型，來研究回收物流成本對不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈的決策影響問題。

二、問題描述與模型建立

主要基于單一制造商與單一零售商組成的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策機(jī)制的研究，在文獻(xiàn)[10]的基礎(chǔ)上，提出以下基本假設(shè)：

假設(shè)1：制造商與零售商都是理性的以及風(fēng)險中性，以實現(xiàn)自身利益最大化為目標(biāo)，能準(zhǔn)確預(yù)測市場需求分布函數(shù)；

假設(shè)2：市場上有足夠的廢舊品供零售商回收；

假設(shè)3：回收的廢舊品經(jīng)過重新加工再制造后可以再銷售，且在功能、質(zhì)量和效用上與新產(chǎn)品無差別，并且銷售價格相同。

相關(guān)符號定義如下：

產(chǎn)品市場需求函數(shù)參考文獻(xiàn)[10]，即q=a-βp。其中，q為市場需求量；p為產(chǎn)品的單位銷售價格；a為最大市場規(guī)模；β為價格敏感系數(shù)。w為制造商給予零售商的單位批發(fā)價格；cn為制造商生產(chǎn)新產(chǎn)品的單位生產(chǎn)成本；cr為制造商生產(chǎn)再制品的單位生產(chǎn)成本，因為制造商是理性的，為了有利可圖，有cr

∏M(w)=(w-cn)(a-βp)+

(δ-b-t)qτ

(1)

∏R(p,τ)=(p-w)(a-βp)+

(b-A)qτ-CLτ2

(2)

∏SC=(a-βp)(p-cn)+

(a-βp)(δ-t-A)τ-CLτ2

(3)

三、集中式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈決策分析

在集中式的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策中，制造商與零售商兩者共同決定產(chǎn)品的銷售價格以及回收率，二者均以閉環(huán)供應(yīng)鏈最大化利潤為目標(biāo)。

負(fù)定，為嚴(yán)格凹函數(shù)，存在唯一最優(yōu)解,證畢。

命題2:集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈中，當(dāng)產(chǎn)品銷售價格p和廢舊品回收率τ分別為：

(4)

(5)

將式(4)、(5)代入式(3)，可以求出制造商承擔(dān)回收物流成本下，集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈的最優(yōu)利潤為：

命題3：在集中式的閉環(huán)供應(yīng)鏈中，隨著制造商承擔(dān)的單位回收物流成本的增加，零售商的產(chǎn)品最優(yōu)銷售價格單調(diào)遞增，廢舊品的最優(yōu)回收率單調(diào)遞減。

證明：因為

四、分散式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈決策分析

(一)制造商主導(dǎo)的Stackelberg博弈決策分析

在市場經(jīng)濟(jì)中，因行業(yè)壁壘、知識壟斷，特別是利益沖突等因素的存在，零售商與供應(yīng)商之間普遍存在信息不對稱的現(xiàn)象[13]，供應(yīng)商與零售商出于自身利益最大化考慮，相互之間進(jìn)行動態(tài)博弈[14]。在制造商為主導(dǎo)者的情形下，制造商和零售商的兩階段博弈過程為〈{M,R},(w,p,τ),(πm,πr),H〉，其中w為制造商的策略選擇，p和τ為零售商的策略選擇，H表示博弈次序如下：

首先，制造商按自身利潤最大化的原則確定單位產(chǎn)品最優(yōu)批發(fā)價格(w*)。然后，零售商根據(jù)制造商的決策來確定單位產(chǎn)品最優(yōu)銷售價格和廢舊品最優(yōu)回收率(p*,τ*)。

采用逆向歸納法解決制造商的Stackelberg博弈問題。通過計算，可得制造商主導(dǎo)的Stackelberg下的各決策變量的最優(yōu)解以及制造商、零售商和閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤為：

(二)零售商主導(dǎo)的Stackelberg博弈決策分析

在零售商為市場主導(dǎo)者的情形下，制造商和零售商的兩階段博弈次序如下：

首先，零售商按自身利潤最大化的原則確定最優(yōu)銷售價格以及最優(yōu)回收率(p*,τ*)。然后，制造商根據(jù)零售商的決策，由自身利潤最大化的原則確定最優(yōu)的批發(fā)價格(w*)。

通過計算，零售商主導(dǎo)的Stackelberg下的各決策變量的最優(yōu)解以及制造商、零售商和閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤為：

(三)Nash均衡博弈決策分析

在Nash均衡博弈市場中，零售商與制造商均不能主導(dǎo)市場，因而兩者的決策行為都依賴對方的決策行為。在這種市場中，零售商與制造商兩者同時決策，即零售商決定自身的單位產(chǎn)品銷售價格p和廢舊品回收率τ；制造商決定自身的單位產(chǎn)品批發(fā)價格w。

通過計算，Nash均衡博弈下的各決策變量的最優(yōu)解以及制造商、零售商和閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤為：

(四)不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策結(jié)果分析

通過對制造商承擔(dān)回收物流成本的集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈和分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈博弈模型進(jìn)行構(gòu)建和計算，得到如表1所示的最優(yōu)結(jié)果。

表1　回收物流成本情形下不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策結(jié)果

由表1，可以得出以下的命題與結(jié)論。

命題4：在分散式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈中，隨著制造商承擔(dān)的單位回收物流成本的增加，零售商的單位商品銷售價格單調(diào)遞增，廢舊品回收率單調(diào)遞減。制造商的單位批發(fā)價格會隨著單位回收物流成本的增加單調(diào)遞增。

證明：因為

命題5：在分散式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈中，隨著制造商承擔(dān)回收物流成本的增加，制造商、零售商和閉環(huán)供應(yīng)鏈的利潤單調(diào)遞減(證明過程同命題4)。

證明：

五、算例分析

為了驗證所得結(jié)論的正確性并展開闡釋，利用Maple14.0軟件對以上模型及決策變量最優(yōu)值進(jìn)行算例分析。根據(jù)文獻(xiàn)[15]給出的筆記本制造行業(yè)的數(shù)據(jù)，結(jié)合上述所建立的模型和參數(shù)的約束條件進(jìn)行數(shù)值計算和驗證。相關(guān)參數(shù)取值為：a=4.125×105, β=500, CL=5.0×106,cn=400, cr=300, δ=100, A=50,b=60。考察當(dāng)回收物流成本t∈[0,10]時，不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈的決策情況。

圖1表明，隨著回收物流成本的不斷提高，廢舊品的回收率在4種權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈中均單調(diào)遞減，且在集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈中的遞減速度要明顯快于分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈。在分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈中，當(dāng)零售商為市場的主導(dǎo)者時，廢舊品的最優(yōu)回收率最高，其次是Nash均衡市場，在制造商主導(dǎo)的市場中最低。而集中式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈中的廢舊品回收率均高于分散式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈中的廢舊品回收率，因此集中式?jīng)Q策下的閉環(huán)供應(yīng)鏈最有利于降低資源消耗以及提高環(huán)保效益。

圖1　回收物流成本t對廢舊品回收率τ的影響

圖2表明，隨著回收物流成本的不斷提高，產(chǎn)品的銷售價格在4種權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈中均單調(diào)遞增，且在集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈中的增長速度要明顯快于分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈。單位產(chǎn)品最優(yōu)零售價格在制造商主導(dǎo)的市場中最高，其次是零售商主導(dǎo)的市場。集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈中單位產(chǎn)品最優(yōu)零售價格小于分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈中的單位產(chǎn)品最優(yōu)零售價格。當(dāng)存在市場主導(dǎo)者時，消費者會偏好于零售商主導(dǎo)的市場結(jié)構(gòu)。如果僅僅考慮零售價格，消費者會更加偏好于集中式的閉環(huán)供應(yīng)鏈?zhǔn)袌鼋Y(jié)構(gòu)，因為此時產(chǎn)品的零售價格最低，因而消費者可以獲得更多的利潤。市場需求量呈現(xiàn)出相反的變化，這是因為，消費者面對高價時，需求相對較少，產(chǎn)品的零售價低時，需求量就會相對增加。

圖2　回收物流成本t對銷售價格p的影響

圖3表明，隨著回收物流成本的不斷提高，產(chǎn)品的批發(fā)價格在4種權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈中均單調(diào)遞增。在分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈決策中，就制造商的單位產(chǎn)品批發(fā)價格和市場主導(dǎo)地位而言，在制造商主導(dǎo)的市場中最高，其次為Nash均衡市場，在零售商主導(dǎo)的市場中最低。這是因為，在閉環(huán)供應(yīng)鏈中，制造商作為主導(dǎo)者往往具有較強(qiáng)的議價能力，因而制定有利于自己的批發(fā)價格。

圖3　回收物流成本t對批發(fā)價格w的影響

由圖4可以看出，隨著回收物流成本的不斷提高，閉環(huán)供應(yīng)鏈的最優(yōu)利潤在4種權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈中均單調(diào)遞減。就整個閉環(huán)供應(yīng)鏈的最優(yōu)利潤來說，在集中式閉環(huán)供應(yīng)鏈中最高，其次是Nash均衡博弈市場，零售商為主導(dǎo)者時的閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤要高于制造商為主導(dǎo)者時的最優(yōu)利潤，所以當(dāng)存在市場主導(dǎo)力量時，閉環(huán)供應(yīng)鏈的市場導(dǎo)向會偏向于零售商為主導(dǎo)者的市場結(jié)構(gòu)。集中式的閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤要高于分散式閉環(huán)供應(yīng)鏈的最優(yōu)利潤。

圖4　回收物流成本t對零售商最優(yōu)利潤的影響

六、結(jié)束語

本文以一個制造商和一個零售商組成的4種不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈為研究對象，闡釋了制造商承擔(dān)回收物流成本對閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤以及對制造商和零售商最優(yōu)決策的影響問題，包括制造商的最優(yōu)批發(fā)價格以及零售商的產(chǎn)品最優(yōu)銷售定價和廢舊品的最優(yōu)回收率等，研究表明:

(1)在4種不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈中，無論是制造商、零售商還是整個閉環(huán)供應(yīng)鏈的利潤，都會隨著制造商所承擔(dān)的回收物流成本的增加而減少，這表明在政府實施的廢舊品回收再制造活動時，制造商因承擔(dān)回收物流成本導(dǎo)致自身利潤的下降會間接對閉環(huán)供應(yīng)鏈及其成員產(chǎn)生影響。

(2)制造商承擔(dān)的回收物流成本的增加會導(dǎo)致其提高給予零售商的單位產(chǎn)品批發(fā)價格，這表明制造商基于利益最大化的考慮，會提高自身的批發(fā)價格以抵消因為回收物流成本增加而帶來的利潤損失，而零售商會根據(jù)制造商的行動采取相應(yīng)的提價措施，以抵消因為批發(fā)價格的提高而帶來的利潤損失。

(3)制造商承擔(dān)的回收物流成本的增加會直接造成廢舊品回收率的降低，這是因為當(dāng)制造商的回收物流成本增加時，會導(dǎo)致產(chǎn)品的批發(fā)價格以及銷售價格的提高，一般而言會相對減少消費者對該產(chǎn)品的消費，在同樣的補(bǔ)貼費用前提下，會打擊消費者參與廢舊品回收再制造活動的積極性，不利于當(dāng)前循環(huán)經(jīng)濟(jì)的開展。

(4)從降低資源消耗以及提高環(huán)保效益角度考慮，集中式的回收物流閉環(huán)供應(yīng)鏈模式最有效。這是因為，在分散式的回收物流閉環(huán)供應(yīng)鏈中，制造商與零售商之間彼此不信任，相互之間展開博弈，因而造成整個閉環(huán)供應(yīng)鏈的“效率損失”。

在以上結(jié)論的基礎(chǔ)上，針對制造商與零售商缺乏回收再制造主動性的問題可以展開政府激勵機(jī)制的研究。再者，本文假設(shè)廢舊品再銷售價格與新產(chǎn)品銷售價格相一致，沒有考慮到兩類產(chǎn)品的異質(zhì)性，這些都是未來進(jìn)一步拓展研究的方向。

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(責(zé)任編輯張佑法)

Research on the Decisions of Closed-loop Supply Chain of Different Power Structure Based on the Recycling Logistics Costs

XIA Wen-hui,SONG Wen-quan

(College of Management,Chongqing University of Technology, Chongqing 400054， China)

Aiming at the influence of recycling logistics costs on the different power structure closed-loop supply chain and its node enterprises,the centralized decision-making closed-loop supply chain model and decentralized decision-making closed-loop supply chain models,which consistsof manufacture and retailer, were constructed with game theory.The results indicate that consumers prefer retailer-dominated market structure under decentralized closed-loop supply chain and prefer centralized closed-loop supply chain if only considering the retail price;the loss of profits will be passed on to retailer with the increases of return logistics costs undertook by manufacturers,and lead to the declineof waste products recovery rate resulting from the retailer’s increase of the retail price.The Nash equilibrium is easily destroyed by manufacture and retailer selfish behavior,so the dominant party will break the equilibrium state of the market.By using numerical analysis method,the impact of recycling logistics costs on return rate,retail price,wholesale price and optimal profits of closed-loop supply chain node enterprises are compared and analyzed.

closed-loop supply chain;recycling logistics costs; power structure; game theory

2015-12-08

重慶市社會科學(xué)規(guī)劃項目“‘渝新歐’國際鐵路物流系統(tǒng)優(yōu)化及對策研究”(2012YBGL131)

夏文匯(1967—)，男，四川渠縣人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：企業(yè)管理、物流與供應(yīng)鏈管理。

format：XIA Wen-hui,SONG Wen-quan.Research on the Decisions of Closed-loop Supply Chain of Different Power Structure Based on the Recycling Logistics Costs [J].Journal of Chongqing University of Technology(Social Science)，2016(9):74-81.

10.3969/j.issn.1674-8425(s).2016.09.012

F224.32

A

1674-8425(2016)09-0074-08

引用格式：夏文匯，宋文權(quán).基于回收物流成本的不同權(quán)力結(jié)構(gòu)閉環(huán)供應(yīng)鏈決策研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué))，2016(9):74-81.