基于集成式供應鏈的再生資源回收定價方法

王娟，雷定猷，張英貴

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基于集成式供應鏈的再生資源回收定價方法

王娟1，雷定猷2，張英貴2

(1. 中南林業科技大學 物流與交通學院，湖南 長沙 410004； 2. 中南大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410075)

再生資源回收與利用是發展循環經濟的重要組成部分，合理的再生資源回收價格是提高再生資源回收與利用水平的關鍵。基于集成式供應鏈的視角，給出集成式再生資源供應鏈的主要收入與成本構成及其計算方法；以最大化集成式再生資源供應鏈的整體經濟效益為目標，綜合考慮政府補貼及消費者的回收意愿，構建集成式再生資源供應鏈的回收定價模型，提出基于集成式供應鏈的再生資源回收定價方法，進而確定最優回收價格。算例表明：單位政府補貼與再生資源的回收定價、供應鏈整體經濟效益和回收率總體上呈正相關關系；再生資源的回收價格位于消費者的最低預期價格和最高預期價格之間時，既能充分調動消費者的回收積極性又能兼顧該再生資源供應鏈的整體經濟效益。

再生資源回收；集成式供應鏈；定價；政府補貼；均勻分布

再生資源是指在社會生產和生活消費過程中產生的，已經失去原有全部或部分使用價值，經過回收、加工處理，能夠使其重新獲得使用價值的各種廢棄物[1]，具有污染性或潛在污染性、品類繁多、產生量大、能夠被重新加工利用并重新獲得使用價值等特點[2]。物品回收利用方式可歸納為三大類：直接再利用產品、再修復產品、再生產品。1) 直接再利用產品(集裝箱、瓶子等包裝容器等)：回收后可不經過任何修理及其它加工行為，只需經過清洗或花費比較低的維護費用，即可重復使用；2) 再修復產品(家用電器、工程設備、打印機等設備)：可經過修理、拆卸、檢修、替換等修復工序而重新獲得使用價值，進而重新進入消費領域；3) 再生產品(可再生金屬、可再生玻璃、可再生紙等資源等)：回收過程中不再保持物料的原有形態和結構，通過對其進行壓縮、融化、再加工而重新獲得使用價值。值得注意的是，若廢舊家用電器等產品不能通過回收修復行為恢復至其原有狀態，則其不應屬于再修復產品，而應屬于再生產品。本文所研究的再生資源其回收利用方式屬于第(3)類，其負責回收的主體通常為第三方企業。我國再生資源回收產業仍存在網絡組織化程度較低、管理不規范、二次污染嚴重、企業競爭力差等問題，一定程度上阻礙了我國再生資源回收產業發展；再生資源回收與利用是發展循環經濟的重要組成部分，有效刺激回收主體的積極性，提高再生資源回收與利用水平，對促進再生資源回收產業發展、推動循環經濟和兩型社會建設具有重要意義。回收定價領域的研究主要集中在舊產品、再生集裝箱與再生水定價、再生資源價格形成機理及政府補貼等領域，較少從集成式供應鏈的角度研究其回收定價問題。在舊產品定價方面，Pokharel等[3?4]認為再制造產品銷售價格服從幾何布朗運動，構建了舊產品收購價格模型，Keyvanshokooh等[5]采用新型混合整數線性規劃探討了舊產品動態定價問題；在再生集裝箱和再生水定價層面，Atamer等[6]研究了隨機客戶需求下再生集裝箱的定價和產品決策問題；呂榮勝等[7]研究了再生水的定價問題；在再生資源價格形成機理方面，楊一博等[8]利用蛛網模型分析了再生資源價格波動的形成機理；劉光富等[9]定性分析了再生資源回收定價機制；在政府補貼層面，LUO等[10]研究了政府對電動汽車供應鏈的價格折扣激勵方案；HUANG等[11]分析了在電動汽車與傳統燃油汽車雙寡頭競爭市場下政府對電動汽車供應鏈補貼政策；對基于政府補貼的集成式再生資源供應鏈的回收定價研究具有一定的借鑒意義。此外，張漢江等[12]探討了閉環供應鏈回收激勵契約設計與政府補貼再制造政策的優化問題；周雄偉等[13]構建了基于回收產品質量水平的閉環供應鏈渠道選擇模型。值得注意的是，再生資源的范疇遠大于舊產品的范疇，再生資源供應鏈著重面向從消費者手中回收再生資源到其二次開發進而重新進入消費領域的過程，這是與傳統閉環供應鏈的區別所在[2]；合理的再生資源回收價格，可以改善再生資源供應鏈的整體效益，為消費者提供一定的經濟回報，刺激消費者的回收積極性，提高再生資源回收率，有利于促進循環經濟的快速發展。集成式再生資源供應鏈是所有成員單位基于某個共同目標而組成的一個“虛擬組織”，通過對生產過程中的物流、管理過程中的信息流、決策協調過程的決策流進行有效的控制和協調，力圖達到整體最優的目標[2]。集成式再生資源回收供應鏈在我國已經具備發展條件且能夠有效解決我國再生資源回收產業存在的諸多問題[2]。基于此，論文從集成式供應鏈的視角，綜合考慮政府補貼及消費者回收意愿，研究并提出再生資源回收定價方法。

1 模型構建

再生資源供應鏈的節點主要包括回收點(如建立在社區的回收站點)、回收中心(負責再生資源進一步分揀、集結并分類運送至集散市場)、集散市場(負責再生資源的儲存、初加工使之成為再生原料等)、深加工中心(以再生資源為原料進行二次產品的設計、生產及銷售等)。集散市場的再生資源部分運送至深加工中心進行二次產品開發，進而重新進入消費領域；部分再生資源作為再生原料直接銷售給客戶(如廢紙回收利用企業、鋼鐵廠等)，如圖1所示。

圖1給出了集成式再生資源供應鏈的主要收入和成本項目內容，再生資源供應鏈的整體經濟效益應為銷售收入、政府補貼與庫存成本、運輸成本、缺貨成本、過量處理成本、回收成本、廢棄物處理成本、稅收成本、生產成本之間的差值。

圖1 集成式再生資源供應鏈的主要收入與成本項目

集成式再生資源供應鏈關注的是從消費者手中回收再生資源開始，經過再生資源供應鏈各節點環節，到生產出二次產品重新進入消費領域，或作為再生原料直接銷售給客戶的整個范疇。研究基于以下前提：不同回收點對于同一品類再生資源的回收價格一致；回收點日產日清，沒有任何庫存，不經過加工，只在回收點集結統一運往對應的回收中心；回收中心有庫存，當庫存量達到一定程度后，分類運往對應的集散市場，沒有其他加工過程；集散市場運往客戶的運輸費用由客戶自行承擔或直接計入再生資源的銷售價格；回收點、回收中心和集散市場之間是多對一的關系，對應關系事先已知，即再生資源供應鏈網點布局已經確定。模型用到的符號參數及其含義如表1所示。

表1 模型符號參數及其含義表

回收點i輻射范圍內第t種再生資源的產生量/t 第t種再生資源所加工的二次產品的預計市場需求/件 第t種再生資源所加工的二次產品的實際市場需求/件 第t種再生資源所加工的二次產品的銷售價格/(元?件?1) 銷售給客戶的第t種再生原料的預計客戶需求/t 銷售給客戶的第t種再生原料的實際客戶需求/t 銷售給客戶的第t種再生原料的銷售價格/(元?t?1) αt第t種再生資源在集散市場的廢棄比例 γt深加工中心使用第t種再生原料所加工的二次產品的轉化率/(件?t?1) βt預留給客戶的第t種再生原料的比例 第t種再生原料所加工的二次產品計算稅率(扣除國家稅收優惠后的稅率) 銷售給客戶的第種再生原料的計算稅率(扣除國家稅收優惠后的稅率) Pt從消費者手中回收第t種再生資源的概率 at消費者對回收第t種再生資源的最低預期回收價格/(元?t?1) bt消費者對回收第t種再生資源的最高預期回收價格/(元?t?1) 回收第t種再生資源的單位政府補貼/(元?t?1)

回收中心對第t種再生資源的單位庫存費用/(元?t?1) 集散市場對第t種再生資源的單位庫存費用/(元?t?1) 深加工中心對第t種再生原料的單位庫存費用/(元?t?1) 深加工中心中二次產品的單位庫存費用(元?件?1) 再生資源t從回收點i運至回收中心j單位運輸成本/(元?t?1) 再生資源t從回收中心j至集散市場k單位運輸成本/(元?t?1) 再生資源t從集散市場k至深加工中心c單位運輸成本/(元?t?1) 第t種再生資源加工后的廢棄物單位處理成本/(元?t?1) 深加工中心二次產品單位生產成本/(元?件?1) 第t種再生資源所加工的二次產品過量所產生的過量處理單位成本/(元?件?1) 第t種再生資源所加工的二次產品單位缺貨成本/(元?t?1) 預留給客戶的第t種再生原料過量所產生的過量處理單位成本/(元?t?1) 預留給客戶的第t種再生原料的單位缺貨成本/(元?t?1)

1.1 集成式再生資源供應鏈收入來源及計算方法

1) 二次產品銷售收入：深加工中心使用再生原料生產出二次產品進行銷售所獲得的收入。預計市場需求與實際市場需求之間可能存在差異，二次產品的銷售收入為：

2) 再生原料銷售收入：再生原料銷售給客戶所獲得的收入。集散市場對再生資源經過初步處理(分類、初加工)后，可作為再生原料直接銷售給客戶(如廢紙加工廠、鋼鐵廠等)，預計客戶需求與實際客戶需求之間可能存在差異，再生原料的銷售收入為：

綜上，集成式再生資源供應鏈的整體收入為：

1.2 集成式再生資源供應鏈成本支出及計算方法

1) 稅收成本。國家對部分再生資源的銷售實行退稅政策，將國家對第種再生資源的原始稅率減去退稅之后的比率作為計算稅率，以從價稅作為計稅標準，集成式再生資源供應鏈稅收成本等于二次產品和再生原料的銷售稅費之和，即：

4) 回收成本，即回收點對再生資源的回收 成本：

5) 廢棄物處理成本，即集散市場對再生資源的廢棄物處理成本：

6) 深加工中心生產成本，深加工中心利用再生資源進行二次產品生產的成本：

其中，總過量處理成本總額為：

總缺貨成本總額為：

1.3 集成式再生資源供應鏈定價模型

綜上，集成式再生資源供應鏈回收定價模型即：

令

(可知C是與p無關的量)，集成式再生資源供應鏈的回收定價函數如(11)所示：

2 模型求解

Keyvanshokooh和Fattahi認為消費者的回收意愿主要取決于回收企業所提供的回收價格[5]，只有當回收企業提供的回收價格不低于消費者的最低預期價格，消費者才趨于選擇將再生資源做回收處理，他們認為消費者的回收行為即回收概率符合均勻分布，即：

由式(16)易知系數和取值按式(17)和式(18)計算確定：

聯立式(19)和式(20)，可得：

此時集成式再生資源供應鏈的最優回收價格和最優目標函數值按下列方法確定：

①若

③若

將具體參數和數據代入集成式再生資源供應鏈定價模型，即可求得最優的再生資源回收價格。

3 算例

以某時期某區域范圍內某種再生資源的回收為例，構建集成式再生資源供應鏈，該供應鏈主要包括12個回收點、4個回收中心、2個集散市場和1個深加工中心，各回收點、回收中心和集散市場之間的隸屬關系如圖2所示。該區域范圍內消費者對該再生資源回收預期的最低價格為1 000元/t，最高價格為1 700元/t；以季度為周期，該集成式再生資源供應鏈的各回收點輻射范圍內該種再生資源的產生量、回收點與回收中心、回收中心與集散市場之間的單位運輸成本如表2~4所示，單位政府補貼、再生原料和二次產品實際需求量、單位缺貨成本、單位過量處理成本等參數的具體取值如表5 所示。

圖2 集成式再生資源供應鏈的節點關系示意圖

表2 回收點輻射范圍內該種再生資源產生量

表3 回收點至回收中心的單位運輸成本

表5 集成式再生資源供應鏈的定價參數取值表

采用論文所提出的方法，該集成式再生資源供應鏈的回收定價模型：

該模型示意圖如圖3所示。

分析不同程度的政府補貼對該再生資源回收定價、供應鏈整體經濟效益和回收率的影響，如表7所示。

圖3 模型示意圖

表6 回收點輻射范圍內該再生資源的回收量與回收率

表7 政府補貼對再生資源回收的影響

注：，，和分別表示單位政府補貼(元/t)、最優回收定價(元/t)、最優整體經濟效益(×106元)和再生資源整體回收率(%)

綜上可知，該再生資源回收定價、整體經濟效益和回收率與單位政府補貼總體上呈正相關關系；但當單位政府補貼低于一定程度時，對回收定價和回收率的影響幾乎可以忽略，供應鏈整體經濟效益的增加主要源自政府補貼；當該再生資源的回收價格定于消費者的預期最低價格和最高價格之間時，才能充分調動消費者的回收積極性并兼顧供應鏈整體經濟效益；回收價格越接近消費者預期價格上限，該再生資源回收率越高。

4 結論

1) 基于集成式供應鏈的視角，以最大化集成式再生資源供應鏈的整體經濟效益為目標函數，在保證消費者獲得一定經濟回報的前提下，構建了集成式再生資源供應鏈的回收定價模型，提出了基于集成式供應鏈的再生資源回收定價方法。

2) 所提出的再生資源回收定價方法尚未考慮供應鏈節點間的利潤分配和多周期因素，這也是筆者下一步需研究的問題。

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Recycling pricing method for renewable resources based on integrated supply chain

WANG Juan1, LEI Dingyou2, ZHANG Yinggui2

(1. School of Logistics & Transportation, Central South University of Forestry & Science, Changsha 410004, China; 2. School of Traffic and Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

Renewable resource recycling and utilization is an important part of the development of circular economy and reasonable pricing is the core of improving the level of renewable resources recycling and utilization. From the integrated supply chain perspective, the income and cost contents and their calculation methods of the integrated renewable resources supply chain are proposed. Then, taking the maximum total economic benefits for the integrated renewable resources supply chain as the objective function, and government’s subsidy and consumers’ recycling willingness into account, renewable resources recycling pricing model and method based on integrated supply chain are put forward to determine the optimal renewable resources’ recycling price. Finally, an instance is given and its calculation results show that unit government subsidy for renewable resource is nearly positive correlated to its recycling pricing, supply chain’s total economic benefit and renewable resource’s recycling rate;when the recycling price is between the minimum consumer expected price and the maximum one, it can not only fully mobilize the recycling enthusiasm from consumers but also improve the total economic benefit for such integrated renewable resource supply chain

renewable resource recycling; integrated supply chain; pricing; government subsidy; uniform distribution

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2019.01.035

F274

A

1672 ? 7029(2019)01 ? 0266 ? 11

2018?01?09

湖南省自然科學基金資助項目(2018JJ3892)；中南林業科技大學青年科學基金資助項目(2017QY005)

王娟(1983?)，女，湖南邵陽人，講師，博士，從事供應鏈管理與優化研究；E?mail：wangjuan9966@163.com

(編輯 蔣學東)