快遞包裝物回收產業鏈中企業與消費者演化博弈分析

（1.西安郵電大學 現代郵政學院，陜西 西安 710061；2.西北工業大學 管理學院，陜西 西安 710072）

1 引言

近年來，快遞業成為我國發展潛力最大、增速最快的產業之一，快遞包裝的巨大需求量給全球生態環境帶來極大壓力，包裝物的再利用成為政府和社會關注的焦點。2018年5月正式實施的《快遞暫行條例》提出向綠色環保傾斜，實現包裝材料的減量化利用和再利用。據2017年國家郵政局《中國快遞領域綠色包裝發展現狀及趨勢報告》顯示，2017年全國快遞業務量312.8億件，共消耗編織袋約32億條、塑料袋約68億個、包裝箱37億個、內部緩沖物27.99億個、膠帶3.3億卷，但快遞包裝所用的紙板和塑料回收率不到10%，包裝物總體的回收率不到20%，這與綠色包裝和循環經濟的要求相違背。

多方共同參與構建快遞包裝物回收產業鏈是解決環境污染問題的主要途徑，但快遞企業對高投入的消極態度和對未來收益的不確定性、消費者的有限認知、政府監管任務重等現實問題導致多主體長期博弈，使快遞包裝物回收產業鏈的構建面臨諸多困境。

廢棄物回收問題一直是學者們研究的焦點。從研究內容來看，國內外學者主要從各參與主體的回收行為、回收模式選擇、回收物流網絡設計與優化等方面，重點研究廢舊家電和廢舊電子產品的回收。Saphore等[1]基于Logit模型提出回收便利性、居住條件、回收習慣和經濟利益等是影響居民電子廢棄物回收意愿和行為的關鍵因素；劉永清等[2]應用層次分析法提出回收價格是影響回收行為的重要因素。此外，部分學者探究廢棄物的回收模式。劉國秋等[3]將共生經濟理念融入包裝廢棄物回收模式中，形成POMT、PUT、IROT、TPT四種包裝廢棄物回收模式。余福茂[4]建立政府引導激勵下考慮回收補貼的電子廢棄物回收處理決策模型；同時，部分學者還通過建立優化模型對產品回收再利用物流網絡進行定量研究。產品回收再利用物流網絡分為再循環網絡、再制造網絡和再使用物流網絡。快遞包裝物回收再利用物流網絡屬于再使用物流網絡，Kroon等[5]設計可再用運輸包裝容器的回收再使用物流系統，建立與傳統無能力限制倉庫選址模型相似的確定空包裝容器收集點數量和位置的MLIP模型；何波[6]進一步研究廢棄物回收的多層逆向物流網絡優化設計問題，建立廢棄物中轉站的選址模型；李進[7]針對模糊環境下多級低碳物流網絡設計的戰略定位和配置問題，以最小化物流網絡的總成本和總碳排放量為目標，集成采用期望值規劃方法和機會約束規劃方法，建立了基于可信性的多目標模糊數學規劃模型。

從研究方法來看，除了定性分析，近年來許多學者傾向于使用博弈論或系統動力學定量分析經濟學和商業領域中各參與主體策略選擇的博弈。Vi[8]等采用系統動力學方法研究電子廢棄物回收產業鏈，發現公眾意識對減少污染物的影響最大；同時，付小勇[9]構建政府管制下處理商處理方式選擇的演化博弈模型；徐紅等[10]基于利益主體協同演化視角，構建引入政府約束機制的“快遞企業—消費者”演化博弈模型，探索快遞企業和消費者在快遞廢棄物回收產業鏈中所扮演的角色，但是并沒有仿真不同參數變化時模型的演化均衡策略。

綜上所述，學者對廢棄物回收產業鏈的研究較多，但對快遞廢棄物回收產業鏈的研究較少。多數文獻從宏觀角度進行研究，少部分基于博弈視角從策略層面對包裝廢棄物回收產業鏈進行剖析，且以博弈主體的理性人假設為前提。本文應用演化博弈理論，以博弈主體的有限理性人假設為前提，在時間演變背景和信息不對稱環境下，構建快遞包裝物回收產業鏈中快遞企業與消費者間的演化博弈模型，運用MATLAB軟件仿真，以期為循環經濟下快遞包裝物回收產業鏈的構建提供理論參考。

2 基本假設與模型構建

2.1 參數設定

快遞包裝物回收產業鏈演化博弈模型中涉及兩個參與群體：快遞企業和消費者。每次博弈都是一個消費者與一個快遞企業隨機配對進行。根據演化博弈理論，兩者均為有限理性主體，即博弈參與者具有一定統計分析能力和對不同策略獲益的事后判斷能力，但缺乏事前的預見和預測能力[11]。本模型所設定的參數見表1。

表1 參數及說明

2.2 模型假設

假設1：快遞企業行為集合是{構建回收鏈，不構建回收鏈}，消費者行為集合是{參與正規回收，不參與正規回收}。

假設2：快遞企業和消費者獨立隨機選擇各自策略。在快遞企業和消費者博弈初始階段，快遞企業采取構建可回收包裝物回收產業鏈的概率為x;消費者參與快遞包裝物正規方式回收的概率為y。

假設3：消費者參與正規方式回收快遞包裝物的成本主要來源于兩個方面：時間成本和環境成本。

2.3 模型構建

基于以上假設，借鑒謝識予[12]的分析方法，構建快遞企業—消費者的演化博弈收益矩陣,見表2。表2中第一個函數項表示消費者收益，第二個函數項表示快遞企業收益。

表2 快遞企業與消費者博弈的收益矩陣

3 企業與消費者演化博弈分析

3.1 局部均衡點

由快遞企業和消費者的收益矩陣得到企業構建和不構建包裝物回收產業鏈的期望收益以及企業的平均收益分別為：

根據演化博弈理論，快遞企業策略選擇的復制動態方程為：

同理，消費者選擇參與和不參與正規方式回收快遞包裝物的期望收益及消費者的平均收益分別為：

消費者的復制動態方程為：

根據式（1）和式（2），令f(x,y)=0且g(x,y)=0求解復制方程，得到系統的5個局部均衡點分別為（0,0）、（0,1）、（1,0）、（1,1）、（A,B）。

3.2 均衡點及穩定性分析

借鑒曲衛華[13]的分析方法，根據Friedman理論，復制動態方程反映群體的動態，求出的平衡點不一定是系統演化的穩定點。演化博弈平衡點的穩定性需根據系統的雅可比（Jacobian）矩陣分析。

令雅可比（Jacobian）矩陣記為J1,其一般形式為：

其中：

因此，得到5個局部均衡點處a11、a12、a21、a22的具體取值，見表3。

表3 局部均衡點處a11、a12、a21、a22具體取值

其中，a和b的具體表達式分別為：

顯然，在局部均衡點（A,B）處恒有a11+a22=0,因此（A,B）不是演化穩定策略（ESS）。

命題2 在快遞企業和消費者的演化博弈中，一方主體的行為顯著影響自身和另一方主體行為的演化。

3.3 演化仿真分析

為更好地探究快遞企業和消費者在不同參數下的策略選擇，運用MATLAB進行演化仿真分析：

假 設R1=5.5,R′1=3,R2=1.5,R′2=1.7,C1=2,C′1=1.5,C2=0.6,C′2=0.5,x=0.7,y=0.7，滿足第一種條件。假設R1=5.5,R′1=3,R2=1.5,R′2=1.7,C1=2.7,C′1=1.5,C2=0.6,C′2=0.5,x=0.7,y=0.7，滿足第二種條件。

根據MATLAB仿真得到如圖1所示的演化趨勢：隨著迭代步數的增加，快遞企業和消費者分別選擇構建回收鏈和參與正規方式回收的比例不斷減少，兩主體在（0,0）處達到互動演化的穩定。

由圖（a）分析可得，當消費者選擇參與正規方式處理快遞包裝物的成本高于傳統非正規方式（廢品回收）處理成本，凈收益低于傳統方式時，消費者趨于選擇不參與的策略；雖然快遞企業構建包裝物回收鏈將獲得更高的可持續經濟收益，但由于消費者較低的參與度和積極性，企業趨向于不構建回收鏈。

由圖（b）分析可得，當企業構建回收鏈的支付成本增長，使凈收益低于不構建的收益；消費者選擇參與的成本大于不參與的成本時，企業選擇趨向于不構建回收鏈，消費者選擇趨向于不參與正規回收。

此時，整個快遞市場處于非綠色發展狀態，包裝物回收產業鏈的構建困難重重。

令R1=5.5,R′1=3,R2=1,R′2=1.5,C1=2,C′1=1.5,C2=0.5,C′2=0.6,x=0.8,y=0.7，仿真結果如圖2所示。

圖1 條件1和條件2下穩定點（0，0）演化趨勢

圖2 無穩定點演化過程仿真

分析圖2可得，當企業選擇構建的凈收益大于不構建的凈收益；消費者參與正規回收的成本和收益都相對較低時，快遞企業和消費者都處于周期動蕩狀態，沒有穩定的演化策略。兩類主體演化趨勢有較大一致性，隨著一方策略的改變，另一方總能做出相應的適合自身的最佳策略。

此種演化受國家政策和社會輿論影響較大，具有“周期性”。如國家郵政局關于《推進快遞業綠色包裝工作實施方案》等政策的出臺，短期時效內給消費者和快遞企業包裝物回收帶來引導和激勵，但受個體理性影響，難以形成長效機制。

令R1=5.5,R′1=3,R2=1.5,R′2=1,C1=2.7,C′1=1.5,C2=0.5,C′2=0.6,x=0.7,y=0.7，仿真結果如圖3所示。

圖3 穩定點（0,1）演化過程仿真

分析圖3可得，當快遞企業構建包裝物回收產業鏈的凈收益低于其不構建的凈收益、消費者參與正規方式回收需支付成本低于傳統非正規方式處理成本時，無論消費者參與正規方式獲得的凈收益如何變化，隨著迭代步數的增多，消費者選擇參與的比例不斷增多，快遞企業進行構建的比例不斷減少。

分析此種情況可知，由于消費者的兩種策略凈收益差距不大，只要能有效減少其支付成本（時間成本、環境成本等），參與正規方式回收快遞包裝物將成為消費者的主流選擇。但由于過高的成本不能使企業凈收益增長，在逐利工具的驅使下，企業將熱衷于不構建回收鏈。

（4）當R1-C1-R2＞R′1-C′1,C2＞C′2且R2-C2＞時，系統的演化穩定策略（ESS）為（0,0）和（1,1）。

令R1=5.5,R′1=3,R2=1.7,R′2=1.5,C1=2,C′1=1.5,C2=0.6,C′2=0.5,x=0.7,y=0.7及x=0.9,y=0.9，仿真結果如圖4所示。

圖4 兩主體初始比例0.7和0.9下的演化過程

分析圖4可得，當快遞企業構建包裝物回收產業鏈的凈收益高于其不構建的凈收益；消費者參與正規方式回收的支付成本、凈收益都相對較高時，最終的演化趨勢與兩個體策略選擇的初始比例有關。

例如，在初始狀態下，當企業和消費者選擇構建和參與的比例同時為0.7時，根據迭代步數的增加，企業進行構建和消費者參與正規回收的比例不斷減小。當企業和消費者初始選擇構建和參與的比例同時為0.9時，該比例不斷增大。

假設R1=5.5,R′1=3,R2=1.5,R′2=1,C1=2,C′1=1.5,C2=0.5,C′2=0.6,x=0.8,y=0.8，仿真結果如圖5所示。

圖5 穩定點（1,1）演化過程仿真

結合圖5分析可得，當快遞企業選擇構建包裝物回收產業鏈所獲凈收益更高，消費者選擇參與正規方式回收支付成本更低且凈收益更高時，構建回收鏈和參與正規方式回收將成為企業和消費者的主導選擇，最終的演化結果都傾向于理想狀態。此時，快遞包裝物將得到循環使用，包裝成本明顯降低，快遞企業和消費者良性互動，整個快遞市場將朝綠色物流的方向發展。

（6）在快遞企業和消費者的演化博弈中，一方主體的行為顯著影響自身及另一方主體行為的演化。

假設R1=6,R′1=5,R2=1.3,R′2=0.2,C1=0.9,C′1=1.6,C2=0.9,C′2=0.6。改變各方初始比例，企業和消費者仿真結果如圖6和圖7所示。

分析圖6（a）可得，伴隨消費者初始比例的改變，快遞企業呈現不同的演化路徑。消費者的策略選擇對企業行為有較大影響。當消費者參與正規方式回收包裝物的熱情不高時，企業傾向于選擇有利于自身的演化策略，即不構建快遞包裝物回收鏈。但隨著初始狀態下消費者參與正規回收方式比例的提高，企業的策略轉變為構建包裝物回收鏈。且消費者選擇參與的熱情越高，企業向構建策略演化的速度越快。

由圖6（b）可以看出，企業群體自身的初始比例也對其演化趨勢有較大影響。當企業群體初始狀態下構建包裝物回收產業鏈意愿不斷提高，其將逐漸向理想狀態演變，且到達穩定需要的時間不斷減少。

圖6 消費者與企業初始比例變化下的企業演化路徑

結合圖7分析可得，消費者群體的演化趨勢也受快遞企業群體及自身行為的影響。當快遞企業構建回收鏈的積極性不高時，消費者會選擇傳統方式處理快遞包裝物。伴隨企業對構建包裝物回收鏈的熱情提升，消費者考慮到參與正規回收方式將減少其時間成本并增加收益，其演化路徑將朝著理想狀態演變。同時，越來越多的消費者群體參與到綠色環保的正規回收方式時，系統也會逐漸向理想狀態演變。

4 結語

本文以演化博弈理論為基礎，在信息不對稱及有限理性條件下，構建快遞企業與消費者在包裝物回收物產業鏈中的演化博弈模型。通過分析不同參數的穩定策略進行仿真分析，得到以下結論：

（1）研究揭示成本和凈利潤對快遞企業策略選擇的影響。當構建包裝物回收鏈的成本更低、收益更高時，企業將愿意參與包裝物的回收，相應的消費者也會逐漸采用正規方式處理包裝物。因此，政府應加大對快遞企業的資金扶持力度和監管力度，提供補貼金和獎勵金，以降低構建回收鏈初期的高昂成本，并對不積極參與包裝物回收的快遞企業進行罰款。

圖7 企業與消費者初始比例變化下的消費者演化路徑

（2）研究揭示成本對于快遞消費者策略選擇的影響。由于進行正規方式處理快遞包裝物對消費者來說是舉手之勞，只要有效減少支付成本（時間成本、環境成本等），參與正規方式回收快遞包裝物將成為消費者的主流選擇，從而影響企業有更高的意愿參與包裝物回收鏈的構建。因此，政府應做好快遞包裝物回收基礎設施建設，如：設立綠色回收基金，在有條件的社區、商區、校區設立綠色回收點，加強消費者對包裝物回收的便利性和經濟型。

（3）研究揭示國家政策和社會輿論短期時效內能引導激勵消費者和快遞企業參與快遞包裝物回收工作，具有“周期性”。因此政府應完善快遞包裝物回收產業鏈的引導機制：加大政策支持，健全快遞包裝物回收的法律法規，以法律的強制性約束企業和消費者的行為；運用媒體宣傳優勢，長期引導消費者的環保意識；強化企業的社會責任意識，通過加強對快遞行業的環保約束，提升企業對包裝物回收的自主性。

本文建立的演化博弈模型僅是對快遞企業與消費者雙方博弈行為進行分析。包裝物回收產業鏈的構建是一個復雜系統，還涉及政府、包裝物生產商等多方利益相關者，探討政府、快遞企業、包裝物生產商、消費者等各方主體在模型中的演化行為問題，將是進一步的研究方向。