消費者環保意識對零售商負責回收閉環供應鏈的影響

宋明珍 謝家平 袁曉冬

(1.新疆財經大學 工商管理學院，烏魯木齊 830012；2.華為技術有限公司 生產計劃部，深圳 518000)

0 引言

隨著社會的不斷發展，人類社會已從工業文明社會進入生態文明社會，環保意識與行為水平已經成為衡量社會進步和民族文明程度的重要標志，且隨著生產力的不斷提高，經濟發展與環境保護之間的矛盾日益凸顯，人們在生產生活的過程中，逐漸認識到環境水平的提升對自身及社會發展的益處。面對消費者日益提升的環保意識，企業在環保方面的努力被企業當作提升競爭力的一種手段。許多公司開始整合他們的供應鏈流程，以期迎合消費者的環保意識，為消費者提供更好的服務。物料循環利用的理念伴隨著環境保護和節能減排等政策的實施，日益受到消費者及企業的重視；逆向物流/供應鏈等新型組織模式也隨環保意識的提升在企業的生產經營活動中扮演著越來越重要的角色；產品的回收及再制造被看作生產活動的一部分。然而面對日益提升的環保意識，傳統產品和環保類產品的生產決策成為制造商面臨的決策之一。生產環保類產品耗費成本比傳統產品要高，使得這些產品價格較高，且對于需要支付巨大投資成本的回收活動，消費者的環保意識也成為回收方行為決策要考慮的因素。消費者的環保意識將對回收再制造閉環供應鏈各參與者的利潤產生怎樣的影響，以及消費者的環保意識如何影響各參與者的定價和回收等行為策略，正是本文的研究目的。

關于閉環供應鏈的研究忽略了消費者主觀心理偏好對回收再制造決策的影響，且大多數理論都片面地專注于產品的供應或者需求方面。而現有的關于環保和綠色產品的研究忽視了回收再制造這一逆向供應鏈對環境的積極作用，鮮有文獻考慮到消費者的環保意識對回收再制造供應鏈決策及利潤的影響。特別是回收再制造越來越受到重視的今天，隨著消費者環保意識的不斷增強，回收或再制造方將不得不綜合考慮消費者環保意識對自身決策和利潤的影響。本文將消費者環保意識引入回收再制造閉環供應鏈中，考慮一個制造商和一個零售商之間的博弈，分別對無回收再制造、消費者無環保意識、消費者具環保意識三種模型進行分析并將模型兩兩對比，以分析消費者的環保意識對回收再制造閉環供應鏈定價策略和回收策略及各方利潤的影響。

1 問題描述

如圖1所示，考慮由一個制造商和一個零售商組成的供應鏈系統。制造商為渠道雙方的領導者生產一種產品，既可以完全使用原材料進行生產，也可以使用回收產品進行生產并以批發價格將產品批發給零售商。零售商作為追隨者以零售價格銷售產品，并負責回收舊產品用于制造商再制造。隨著消費者環保意識的增強，消費者越來越愿意花費較高的價錢去購買環保類產品，制造商意識到消費者購買意愿的改變并綜合決策產品的環保水平。本文的目的在于考察消費者環保意識對零售商負責回收閉環供應鏈的影響。

圖1 零售商負責回收的閉環供應鏈

1.1 符號約定

將用到如下符號和變量：

cm——制造商采用原材料生產新產品的單位成本。

c——制造商采用原材料生產新產品的單位固定成本。

cr——制造商采用回收的舊產品進行生產的單位成本。設制造商生產一件新產品的單位成本大于使用回收產品進行再制造的單位成本，即cm>cr，這表示制造商進行再制造可以節約成本，是有利可圖的。

Δ——再制造節約成本，即制造商采用原材料生產產品與采用回收的舊產品進行再制造生產的單位成本之差。

p——產品的零售價格，為零售商的決策變量。

ω——產品的批發價格，為制造商的決策變量。

?——制造商支付給零售商回收品的單位價格。

τ——廢舊品的回收比例，即回收到的舊產品占需求的比例，為回收方的決策變量，且τ∈(0，1)。該值越大、該比例越大說明零售商回收活動越努力，制造商使用回收到的舊產品再制造的產品越多。

e——制造商產品的環保水平，由制造商決定。

β——產品有關環保水平方面的生產與運作成本。因為環保類產品比普通產品花費更多的制造成本，制造商的生產成本為cm=c+βe2。

θ——消費者對環保類產品的心理偏好程度，可以理解為消費者的環保意識水平，是衡量消費者環保意識的指標，且θ≥0，該值越大說明消費者的環保意識越強，更注重對環境的保護作用。

D(p)=a-bp+θe——產品的需求函數，其中a為市場潛在需求，且a>0，b表示市場需求對產品價格的敏感系數。根據Liu等的研究，隨著消費者越來越重視環境的問題，消費者愿意支付更高的價格購買環保類產品，消費者的環保意識對市場需求起到促進作用。

1.2 模型假設

將用到如下假設：

(1)制造商生產一件新產品的單位成本大于使用回收產品進行再制造的單位成本，即cm>cr，這表示制造商進行再制造可以節約成本，是有利可圖的，即Δ>0。假設Δ>?，表示制造商節約的單位成本大于其購買單位回收產品的價格，否則，制造商進行再制造是無利可圖的。

(3)為了集中研究公平偏好心理對回收再制造的影響，假設回收成本和零售商的單位銷售成本均為零。值得注意的是，即使成本不為零，也不會改變本文的結論，僅會增加數學處理的復雜性。

2 集中式供應鏈

在集中式供應鏈下，制造商和零售商將以供應鏈利潤最大化為目標進行零售定價和回收比例決策。其最優利潤決策模型為

(1)

利用逆推歸納法對模型求解得最優的零售價格和回收比例及產品最優的環保水平，分別為

(2)

(3)

于是得到供應鏈最優利潤為

(4)

命題1：在集中式供應鏈中，消費者的環保意識(θ)越大，制造商產品的環保水平越高，最優的回收比例越高，集中式供應鏈的利潤越大，消費者的環保意識對零售價格的影響如下：當k∈(bΔ2/2,2bΔ2/3)時，消費者環保意識越強，最優零售價格越低；當k∈(2bΔ2/3,∞)時，消費者環保意識越強，最優零售價格越高。

命題1說明消費者環保意識的提高有利于提高舊產品的回收率，且對供應鏈利潤的增加有利，制造商會根據消費者對環境的保護意識生產環保產品，環保意識越強，產品的環境保護水平越高。當回收投資成本很高時，零售價格會隨著消費者環保意識的增強而提高。

3 分散式供應鏈

3.1 無回收再制造下供應鏈決策模型

若制造商不通過零售商進行回收再制造，那么制造商和零售商的利潤函數分別為

(5)

(6)

博弈的順序為制造商決策產品的批發價格和環保水平，零售商繼而決策零售價格和廢舊產品的回收比例，運用逆推歸納法求解，則最優的零售價格、批發價格及產品的環保水平分別為

(7)

制造商和零售商的最優利潤分別為

(8)

3.2 消費者無環保意識下閉環供應鏈決策模型

若消費者無環保意識，即消費者不愿就環保類產品支付更高的價格，因為生產環保類產品需要花費更高的成本，此時制造商也沒有動機生產環保類產品。制造商通過零售商進行回收再制造，零售商銷售產品并回收廢舊產品，博弈順序為制造商制定批發價格，然后由零售商選擇零售價格和回收比例，則制造商和零售商的決策模型分別為

(9)

(10)

對模型進行求解，得到無獎懲機制下最優的零售價格、回收比例和批發價格分別為

(11)

則制造商和零售商的最優利潤分別為

(12)

3.3 消費者具有環保意識時閉環供應鏈決策模型

當消費者具有環保意識時，制造商有動力生產環保類產品，則制造商和零售商的決策模型分別為

(13)

(14)

博弈順序依然為制造商制定批發價格和產品的環保水平，然后由零售商選擇零售價格和回收比例。對模型進行逆向歸納求解得最優批發價格、環保類水平、零售價格及回收比例，分別為

(15)

(16)

(17)

則消費者具環保意識下制造商和零售商的最優利潤分別為

(18)

4 消費者環保意識對再制造閉環供應鏈決策的影響

這一部分將分析消費者的環保意識對制造商和零售商最優決策和利潤的影響。

命題2：當消費者具有環保意識時，隨著環保意識的增強，制造商產品的環保水平將上升，批發價格和零售價格將提升，面對市場中消費者環保意識的逐漸增強，零售商將增加其廢舊品的回收比例。

由式(15)、(16)和(17)容易得到命題2的結論。命題2說明隨著市場中消費者環境保護意識的增強，零售商越有動機進行產品的回收，因為產品的回收滿足消費者對環境保護的訴求，同時對零售商自身也有利。制造商產品的環保水平隨消費者環保意識的增強而提升，這符合市場規律，且制造商的批發價格也會隨著消費者環保意識的增強而提高。零售商的零售價格隨消費者環保意識的提升而升高。可以看出，消費者環境保護意識的提升有助于廢舊品的回收，從而進一步提升環境質量。

命題3：當消費者具有環保意識時，隨著環保意識的增強，制造商的最優利潤增加，零售商的最優利潤增加。

證明：消費者具有環保意識情形下對制造商和零售商的最優利潤分別求導得

(19)

因此，有命題3的結論。

命題3表明消費者具有環保意識對制造商和零售商都是有利的。因為當消費者具有較高的環保意識時，零售商有更強的動機回收更高比例的舊產品。而較高回收比例意味著制造商能夠節約更多的單位生產成本，且單位批發價格將上升，這樣使得制造商獲得更多利潤。對于零售商而言，較高的回收比例得到制造商支付較多的回收收益，彌補了零售商為回收舊產品所付出的成本，且隨著消費者環保意識的增強，零售商零售價格將提升，零售商的利潤會隨之增加。

5 比較分析

在這一部分，將比較分析第3部分中的三種決策模型，主要目的在于分析消費者環保意識對再制造閉環供應鏈定價和回收決策的影響，以及消費者環保意識對制造商和零售商利潤的影響。

5.1 消費者具有環保意識與無回收再制造情形的比較

命題4：消費者具有環保意識回收再制造與無回收再制造情形相比，消費者具環保意識情形下的零售價格低于無回收再制造情形下的零售價格，批發價格同樣低于無回收再制造情形下的批發價格，同時產品的環保水平將不變。

證明：消費者具有環保意識情形下的最優零售價格和批發價格分別減去無回收再制造情形下的最優零售價格和批發價格，得

eYI-eN=0

(20)

(21)

(22)

與無回收再制造情形相比，消費者具有環保意識情形下的批發價格和零售價格都將降低，這是因為消費者具有環保意識情形下產品的回收活動使制造商制造成本降低且環保意識促進了產品的需求，制造商和零售商將降低產品的批發價格和零售價格，這說明消費者具有環保意識有助于降低零售商回收閉環供應鏈的單位成本。制造商產品環保水平的提升將導致生產成本急劇增加，制造商沒有動力提升產品的環保水平。

命題5：當消費者具有環保意識時，

(1)制造商的最優利潤大于無回收再制造情形下制造商的最優利潤；

(2)若0<2Δ-?<1，當時b?Δ/21，則消費者具有環保意識情形下零售商的最優利潤大于無回收再制造情形下零售商的最優利潤。

證明：消費者具有環保意識情形下的制造商和零售商最優利潤分別減去無回收再制造情形下的最優利潤，得

(23)

(24)

與無回收再制造情形相比，命題5表明消費者的環保意識有利于制造商利潤的提高。這是由于(1)當消費者具有環保意識時零售商回收舊產品使得制造商的生產成本降低；(2)消費者的環保意識使得零售商更有動力回收舊產品，而制造商產品的環保水平卻沒有提升，制造商沒有為產品的環保水平增加更大的成本投資，故而其利潤增加。然而兩種情形下零售商利潤的變化分為兩種情形：(1)0<2Δ-?<1意味著制造商利用單位舊產品再制造所帶來的成本節約較小，即再制造節約成本較小時，當回收成本參數較小時，零售商將偏好于無回收再制造情形；(2)2Δ-?>1意味著再制造節約成本較大，即當再制造節約成本較大時，消費者的環保意識刺激零售商進行廢舊品的回收工作，零售商將從消費者的環保意識中獲利，其利潤將增加。

5.2 消費者具有環保意識與無環保意識情形的比較

命題6和7分別給出了消費者具有環保意識與不具有環保意識情形比較的結果。

命題6：消費者具有環保意識與不具環保意識相比，

(1)消費者具有環保意識時零售商的最優回收比例高于消費者無環保意識情形下再制造閉環供應鏈的最優回收比例；

(2)當4?-7Δ>0時，若k>k2，則消費者具有環保意識情形下制造商的最優批發價格高于消費者無環保意識再制造情形下的最優批發價格，零售商最優零售價格高于消費者無環保意識再制造最優零售價格；若b?Δ/2

(3)當4?-7Δ≤1時，若k>k3，消費者具有環保意識情形下制造商的最優批發價格和零售商最優零售價格分別高于消費者無環保意識情形下的最優批發價格和零售價格；若b?Δ/2

證明：消費者具有環保意識情形下最優的批發價格、零售價格、回收比例分別減去消費者無環保意識再制造情形下最優的批發價格、零售價格、回收比例，得

(25)

(26)

(27)

現在分析式(25)的正負，由于k>bΔ2/2，因此式(25)的分母大于0，僅需分析式(25)分子的正負。由6k-4b?Δ+b?2=0得k2=(4b?Δ-b?2)/6，所以：(1)當b?Δ/2k2時，6k-4b?Δ+b?2<0，ωYI<ωNI。再分析式(26)的大小，令7k-4b?Δ=0得k3=4b?Δ/7，故：當b?Δ/4k3時，pYI0時，k2>k3；當4?-7Δ≤0時，k2≤k3。因此，有命題6的結論。

命題6說明在消費者具有環保意識情形下，零售商有動力提高回收比例，零售商可以從回收廢舊產品并交付制造商再制造的活動中受益。命題還說明相對于消費者不具有環保意識的閉環再制造供應鏈，當回收成本參數較大時，制造商會提高產品的批發價格，零售商將提高產品的零售價格；當回收成本參數較小時，制造商將降低產品的批發價格，零售商將降低產品的零售價格。這說明供應鏈決策者不會片面地迎合消費者的環保意識心理，他們會綜合考慮再制造節約成本和回收成本參數進行價格決策。

命題7：相對于消費者不具有環保意識的再制造閉環供應鏈，制造商和零售商都將得益于消費者的環境保護意識，制造商的利潤高于消費者無環保意識情形下制造商的最優利潤，零售商的利潤高于消費者無環保意識情形下零售商的最優利潤。

證明：消費者具有環保意識情形下制造商和零售商的最優利潤分別減去消費者無環保意識情形下兩者的最優利潤，得

(28)

(29)

則有命題7的結論。

命題7說明消費者具有環保意識情形下制造商和零售商的利潤都提高了，制造商和零售商都得益于消費者的環境保護意識。這是因為消費者具有環保意識時舊產品的回收比例提高了，回收比例的提高意味著制造商可以節約更多的生產成本，因此消費者具有環保意識情形下制造商的最優利潤提高了。市場中消費者環保意識的提升意味著環保產品的市場需求增加，零售商利潤將增加。

6 算例分析

這一部分將通過數值算例分析消費者環保意識對零售商負責回收閉環供應鏈利潤的影響。設參數如下：a=200，b=2，c=50，Δ=20，?=10，κ=800，β=5，于是得圖2和圖3。由圖2可知，當消費者具有環保意識時，集中式和分散式供應鏈的利潤隨著消費者環保意識的增強而增加，消費者的環境保護意識不僅有利于回收到更多的廢舊產品，而且有利于再制造閉環供應鏈利潤的增加。政府要引導消費者行為，使其注重對環境的保護。隨著近年來消費者環境意識的增強，消費者在日常工作生活過程中日益注意到自身行為對環境的影響，更加自覺地注意對環境的保護，不但能改善生活環境，還能增加生產者剩余。由圖3可以看出，制造商的利潤隨消費者環保意識的增強而增加，因為消費者的環保意識越強，零售商回收舊產品的比例越高，這樣制造商能減少更多的生產成本，使得制造商的利潤增加；消費者環保意識增強，產品的需求增加，隨著消費者環保意識的增強，零售商的利潤逐漸增加。從圖3中還可以看出，制造商更容易受消費者環保意識的影響，其利潤大于零售商利潤且隨消費者環保意識的增強而增加得較快。

圖2 消費者的環保意識對供應鏈利潤的影響

圖3 消費者的環保意識對制造商和零售商利潤的影響

7 結論

本文研究了消費者環保意識對回收再制造閉環供應鏈的影響，建立了一個由制造商和零售商組成的閉環供應鏈模型，零售商負責回收廢舊產品并交付制造商進行再制造，分析了消費者的環境保護意識對回收再制造決策的影響，并將消費者具有環保意識情形下的閉環供應鏈模型與無回收再制造和消費者無環保意識兩種情形進行了比較分析。結果表明：(1)消費者的環保意識有助于廢舊品的回收，零售商將提高回收比例；(2)在消費者具有環保意識的閉環供應鏈中，隨著消費者環保意識的增強，制造商批發價格和零售商的零售價格都將增加且各自利潤也增加，隨著消費者環保意識的提升，產品的環保水平也將提升；(3)相對于無回收再制造情形，消費者具有環保意識時批發價格和零售價格將降低，制造商利潤將增加，且產品的環保水平不變，而零售商利潤取決于再制造節約成本和回收成本參數，當再制造節約成本較大時，零售商的利潤高于無回收再制造情形；(4)消費者具有環保意識情形下，制造商和零售商的利潤都高于消費者無環保意識模型下的利潤，而批發價格和零售價格的變化取決于回收成本參數，當回收成本參數較小時，批發價格和零售價格較消費者無環保意識情形小，當回收成本參數較大時，批發價格和零售價格較消費者無環保意識情形高，制造商和零售商不會片面地迎合消費者的環保意識心理，他們會綜合考慮再制造節約成本和回收成本參數進行價格決策。

今后的研究可以從如下幾個方面對本文進行擴展：(1)研究消費者環保意識對不同回收渠道回收閉環供應鏈的影響；(2)消費者具有環保意識情形下需求信息分享對閉環供應鏈的影響；(3)考慮獎懲機制下消費者的環保意識對閉環供應鏈的影響。