基于廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)的再制造模式?jīng)Q策研究

胡厚寶，劉軍軍

（1.同濟(jì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海 200922；2.成山集團(tuán)有限公司，山東威海 264300；3.西南財(cái)經(jīng)大學(xué)工商管理學(xué)院，四川成都 611130）

0 引言

近年來(lái)，具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)雙重價(jià)值的再制造在我國(guó)政府大力倡導(dǎo)和鼓勵(lì)下，逐漸獲得社會(huì)的廣泛認(rèn)可和消費(fèi)者的青睞［1］。受到雙環(huán)境規(guī)制和再制造品需求增加等因素的疊加影響，部分新產(chǎn)品制造商對(duì)從事再制造業(yè)務(wù)的態(tài)度變得更為積極［2］，開(kāi)始強(qiáng)化對(duì)再制造品生命周期環(huán)節(jié)的把控和布局，如國(guó)內(nèi)最大的輪胎企業(yè)——杭州中策輪胎有限公司，成立了專門(mén)從事輪胎再制造業(yè)務(wù)的獨(dú)資子公司。盡管原始制造商具備了主動(dòng)參與再制造的意愿，但仍然面臨諸如新品和再制造品的相互競(jìng)爭(zhēng)、缺乏專業(yè)的再制造設(shè)備和技術(shù)、廢舊產(chǎn)品的回收渠道建設(shè)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因而，原始制造商在決策再制造模式時(shí)通常以再制造收益作為主要的考量因素［3］。原始制造商新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)開(kāi)展再制造設(shè)計(jì)對(duì)最終再制造品收益的具有重要影響，產(chǎn)品的再制造設(shè)計(jì)（如可拆解、模塊化和分類回收等）能夠改變廢舊產(chǎn)品的可回收性和再制造性水平，影響再制造產(chǎn)品的成本和收益［4］。再制造設(shè)計(jì)中的可拆解、模塊化等已得到了企業(yè)和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注［5］。而產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)作為廢舊產(chǎn)品回收再制造的前置環(huán)節(jié)，是影響廢舊產(chǎn)品處理效率的關(guān)鍵步驟卻鮮有研究，如輪胎制造企業(yè)通過(guò)分類回收設(shè)計(jì)，使得廢舊輪胎按照不同的處理類別（再制造、再生、再利用）進(jìn)行回收，能夠極大提升廢舊輪胎的處理處置效果。因此，本文從產(chǎn)品的再制造設(shè)計(jì)中的分類回收設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，分析其對(duì)新產(chǎn)品制造商參與不同的再制造模式收益的影響，繼而為原始制造商選擇合適的再制造模式提供決策支持。

當(dāng)前，原始制造商可以采用多種方式參與再制造業(yè)務(wù)，按照參與的程度和形式來(lái)劃分，再制造模式可以分為三種：（1）原始制造商通過(guò)自建回收渠道，完全獨(dú)立自主開(kāi)展再制造，直接參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；（2）制造商基于再制造相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)將再制造業(yè)務(wù)授權(quán)給再制造商［6］；（3）為了拓寬業(yè)務(wù)領(lǐng)域并提高再利用率，原始制造商將再制造業(yè)務(wù)外包給專業(yè)的再制造商。但他們?nèi)匀回?fù)責(zé)產(chǎn)品的銷售，并根據(jù)外包費(fèi)用向再制造商支付相應(yīng)的報(bào)酬。這種策略有助于降低成本、提高效率，以及促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。針對(duì)原始制造商通過(guò)前端的產(chǎn)品再制造設(shè)計(jì)對(duì)不同再制造模式的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此已有研究。如Ferrer等［7］通過(guò)構(gòu)建兩階段的博弈模型探討了原始制造商是否應(yīng)開(kāi)展再制造以及決策再制造品的產(chǎn)量等問(wèn)題，指出原始制造商在最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及廢舊產(chǎn)品的回收上有著很大優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該充分發(fā)揮這種優(yōu)勢(shì)來(lái)降低再制造品的成本，以參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；Qiang［8］進(jìn)一步討論了兩個(gè)自主開(kāi)展再制造設(shè)計(jì)的原始制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，指出再制造設(shè)計(jì)和消費(fèi)者感知會(huì)顯著影響再制造品的市場(chǎng)份額和競(jìng)爭(zhēng)力；Wang 等［9］研究指出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)于原始制造商開(kāi)展再制造收益并不總是正向影響，而在不同的立法結(jié)構(gòu)下有所差異；夏西強(qiáng)等［4］研究指出再制造設(shè)計(jì)對(duì)于原始制造商開(kāi)展外包再制造能帶來(lái)更大的收益，并進(jìn)一步討論了再制造設(shè)計(jì)成本的分擔(dān)問(wèn)題。原始制造商考慮開(kāi)展授權(quán)再制造除了需要考慮知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)的專利費(fèi)外，產(chǎn)品的再制造設(shè)計(jì)也是其決策的關(guān)鍵要素，同時(shí)也會(huì)影響被再制造商是否愿意接受授權(quán)和進(jìn)入市場(chǎng)［10］。開(kāi)展授權(quán)再制造的重要條件就是再制造設(shè)計(jì)能夠顯著降低成本［11］。進(jìn)一步，授權(quán)再制造模式的生效還需要考慮再制造商的利益，當(dāng)再制造設(shè)計(jì)能夠使其獲益時(shí)，該模式才能最終啟動(dòng)生效［12］。除了單獨(dú)研究再制造設(shè)計(jì)下不同再制造模式下的決策問(wèn)題外，少數(shù)學(xué)者針對(duì)原始制造商參與的多種再制造模式進(jìn)行了比較研究。如高舉紅等［13］探討了產(chǎn)品可拆解性設(shè)計(jì)對(duì)于原始制造商是否開(kāi)展再制造及采用何種模式（自主開(kāi)展和合作開(kāi)展）的決策影響；唐娟等［14］同時(shí)考慮了公平關(guān)切和再制造設(shè)計(jì)的影響，對(duì)原始再制造商參與的外包和授權(quán)再制造模式進(jìn)行對(duì)比分析指出再制造設(shè)計(jì)對(duì)外包再制造更為有利。

綜上所述，原始制造商再制造設(shè)計(jì)如何影響其再制造模式選擇得到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。但現(xiàn)有研究中再制造設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要集中在可拆解、模塊化設(shè)計(jì)上，對(duì)分類回收設(shè)計(jì)的關(guān)注仍然不足。對(duì)于原始制造商而言，盡管之前已有多位學(xué)者對(duì)再制造模式做出了研究，但對(duì)于自主再制造、授權(quán)再制造和外包再制造這三類模式的系統(tǒng)性對(duì)比分析尚未得到實(shí)施。由此，原始制造商在積極參與再制造時(shí)難以獲得有助于選擇合適模式的決策支持。本文考慮再制造設(shè)計(jì)中廢舊產(chǎn)品分類回收這一關(guān)鍵要素，進(jìn)行創(chuàng)新性研究，主要內(nèi)容包括：首先，在已有研究的基礎(chǔ)上構(gòu)建了考慮分類回收設(shè)計(jì)的三類再制造模式的博弈模型；其次，對(duì)廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)對(duì)三類再制造模式的影響進(jìn)行了比較分析，確立了原始制造商選擇合適的再制造模式的邊界條件；最后，分析了原始制造商參與的不同再制造模式對(duì)市場(chǎng)和環(huán)境的影響。

1 模型建立與求解

1.1 模型描述

在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之初就考慮廢舊產(chǎn)品的分類回收，將有效地提升廢舊產(chǎn)品的回收和處理效率。原始制造商可通過(guò)設(shè)計(jì)廢棄產(chǎn)品分類回收方案，對(duì)其參與不同再制造模式的收益產(chǎn)生影響。通過(guò)此策略，可提高可持續(xù)性，降低資源消耗，并在再制造市場(chǎng)中取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

為獲取廢舊產(chǎn)品回收再制造收益，一方面原始制造商自身建立一個(gè)回收系統(tǒng)，以負(fù)責(zé)廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)和再制造產(chǎn)品的產(chǎn)銷，例如天津和昌環(huán)保技術(shù)有限公司建立自己的廢舊家電回收網(wǎng)絡(luò)；一方面其可以基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)將再制造業(yè)務(wù)授權(quán)或外包給再制造商，例如美國(guó)福特公司和德國(guó)BMW，在經(jīng)歷過(guò)再制造失敗后，支付一定的外包費(fèi)用將再制造生產(chǎn)委托給第三方。考慮到現(xiàn)有問(wèn)題，本文構(gòu)建了廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)和再制造基礎(chǔ)上的原始制造商自主再制造、授權(quán)再制造和外包再制造三種模式的博弈模型。在原始制造商自主再制造模式下，生產(chǎn)責(zé)任由原始制造商承擔(dān)，并且原始制造商可以調(diào)整新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的價(jià)格來(lái)平衡市場(chǎng)需求和生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益（為了便于求解模型，本文將單位產(chǎn)品零售價(jià)格轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品需求量）。在授權(quán)再制造模式下，原始制造商制定新產(chǎn)品的零售價(jià)格和授權(quán)費(fèi)用，再制造商則決策再制造產(chǎn)品的價(jià)格和回收率等參數(shù)，利用市場(chǎng)需求來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；（模型求解時(shí)，根據(jù)需求函數(shù)將決策變量轉(zhuǎn)為再制造產(chǎn)品需求量后，進(jìn)一步根據(jù)再制造產(chǎn)品需求量和舊產(chǎn)品回收率之間的關(guān)系轉(zhuǎn)為廢舊產(chǎn)品回收率）；再制造外包時(shí)，原始制造商決策兩種產(chǎn)品的零售價(jià)格和外包費(fèi)用，再制造商根據(jù)單位外包費(fèi)用決策舊產(chǎn)品回收數(shù)量（本文用舊產(chǎn)品回收率來(lái)表示）。以上三種模式中均由原始制造商負(fù)責(zé)廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)，但在授權(quán)和外包模式下，該設(shè)計(jì)費(fèi)用最終由再制造商承擔(dān)。根據(jù)上述描述可得三種再制造模式博弈示意圖，具體見(jiàn)圖1。

圖1 原始制造商參與的三種再制造模式博弈

1.2 符號(hào)說(shuō)明

本文用到模型符號(hào)及其說(shuō)明，具體見(jiàn)表1。

表1 符號(hào)及其說(shuō)明

1.3 模型假設(shè)

假設(shè)1：參考高舉紅等［15］的研究，所有決策參與者之間的信息完全對(duì)稱且均為經(jīng)濟(jì)理性人，均以利潤(rùn)最大化為決策目標(biāo)，同時(shí)兩種制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品均可銷售。

假設(shè)2：兩種產(chǎn)品制造商之間是Stackelberg 博弈，其中原始產(chǎn)品制造商是博弈主導(dǎo)者，可以對(duì)再制造模式進(jìn)行選擇，再制造商是追隨者，可選擇是否進(jìn)行再制造。

假設(shè)3：兩種產(chǎn)品在市場(chǎng)上并存，具有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，再制造產(chǎn)品數(shù)量受新產(chǎn)品數(shù)量的約束；再制造產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上與新品無(wú)差異，但是消費(fèi)者的心理認(rèn)知偏差使得對(duì)再制品的購(gòu)買意愿低于新產(chǎn)品，即。

1.4 模型函數(shù)

（1）需求函數(shù)。參考Orsdemir 等［16］、夏西強(qiáng)等［17］的研究，根據(jù)消費(fèi)者效用函數(shù)確定兩種產(chǎn)品的市場(chǎng)需求函數(shù)。假設(shè)消費(fèi)者購(gòu)買新產(chǎn)品的意愿θ服從［0,1］的均勻分布［18］，消費(fèi)者從購(gòu)買單位新產(chǎn)品和單位再制造產(chǎn)品中獲得的消費(fèi)者剩余分別表示為：。只有當(dāng)消費(fèi)者剩余在購(gòu)買新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的兩種選擇中，僅當(dāng)前者大于后者時(shí)，也即，消費(fèi)者才選擇購(gòu)買新產(chǎn)品，否則，選擇購(gòu)買再制造產(chǎn)品。消費(fèi)者購(gòu)買新產(chǎn)品的意愿區(qū)間為：，類似可知，消費(fèi)者購(gòu)買再制造產(chǎn)品的意愿區(qū)間為：，歸納可得：

（2）回收函數(shù)。當(dāng)制造商從事再制造活動(dòng)時(shí)，他們需要回收消費(fèi)者使用過(guò)的廢舊產(chǎn)品來(lái)再制造有用的產(chǎn)品，并將回收成本納入再制造成本中。根據(jù)李飚等［19］的發(fā)現(xiàn)，回收成本與回收數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系，即回收數(shù)量的增加會(huì)導(dǎo)致回收成本的逐漸上升，但上升速度會(huì)逐漸變緩，這一關(guān)系可以視為回收數(shù)量的凸函數(shù)。這意味著，制造商在制定再制造策略時(shí)，需要綜合考慮再制造成本和回收數(shù)量，回收函數(shù)可以表示為，其中，k表示舊產(chǎn)品回收規(guī)模系數(shù)。

1.5 模型建立

（1）原始制造商自主開(kāi)展再制造（模型t）。原始制造商自主進(jìn)行再制造，對(duì)于深入了解消費(fèi)者需求和產(chǎn)品在生命周期末端的缺陷、優(yōu)化產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)、提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有積極作用。同時(shí)，再制造可以減少采購(gòu)原材料的成本，從而降低了生產(chǎn)成本。因此，原始制造商具有再制造的動(dòng)機(jī)，以獲取再制造所帶來(lái)的收益，在這種模式下，原始制造商需要承擔(dān)產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的相關(guān)活動(dòng)，包括新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售，廢舊產(chǎn)品的回收、分類和設(shè)計(jì)，以及再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售等，原始制造商的利潤(rùn)函數(shù)為：

（2）原始制造商進(jìn)行授權(quán)再制造（模型s）。由于缺乏先進(jìn)的再制造技術(shù)和配套的系統(tǒng)性政策，廢舊產(chǎn)品的回收與再利用存在著很大的局限性。同時(shí)，新產(chǎn)品生產(chǎn)所能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)和市場(chǎng)占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于再制造領(lǐng)域，因此，原始制造商一般不愿意回收再制造，而是基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)將再制造業(yè)務(wù)授權(quán)給再制造商，例如浙江再生手拉手汽車部件有限公司和張家港富瑞特種裝備股份有限公司，通過(guò)交納授權(quán)再制造費(fèi)用取得再制造合法權(quán)利。由于再制造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，再制造商們不斷挑戰(zhàn)原始制造商的地位。為了追求自身利益最大化，原始制造商通常會(huì)采取多種策略。原始制造商和再制造商利潤(rùn)函數(shù)為：

（3）原始制造商進(jìn)行外包再制造（模型w）。原始制造商基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)也可以通過(guò)支付一定的外包費(fèi)用將再制造業(yè)務(wù)外包給再制造商，比如美國(guó)福特公司和德國(guó)BMW，在經(jīng)歷過(guò)再制造失敗后，支付一定的外包費(fèi)用將再制造生產(chǎn)委托給第三方。與授權(quán)再制造模式不同的是，外包再制造模式下再制造產(chǎn)品的銷售仍由原始制造商負(fù)責(zé)，第三方廠商主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的再制造及相關(guān)的技術(shù)支持等環(huán)節(jié)，盡管外包再制造模式存在管理風(fēng)險(xiǎn)和合作風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，但相比之下，它具有資源優(yōu)化配置和經(jīng)濟(jì)效益最大化的優(yōu)勢(shì)。原始制造商和再制造商的利潤(rùn)函數(shù)為：

2 模型求解與結(jié)果

引理1 的證明作者備索。

由引理1 可得結(jié)論1，即三種再制造模式下的最優(yōu)解，具體見(jiàn)表2。

表2 三種模式下的最優(yōu)解

推論1 表明，廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)可以影響再制造啟動(dòng)條件，無(wú)論是原始制造商自身進(jìn)行再制造還是將再制造業(yè)務(wù)外包或授權(quán)給再制造商，只有當(dāng)廢舊產(chǎn)品分類設(shè)計(jì)節(jié)省成本達(dá)到一定程度時(shí)，原始制造商和再制造商才會(huì)選擇從事再制造業(yè)務(wù)，且消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品偏好有助于降低再制造啟動(dòng)條件。

結(jié)論2：分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本對(duì)最優(yōu)值影響：

結(jié)論2 說(shuō)明，三種再制造模式下，分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本與單位再制造產(chǎn)品零售價(jià)格負(fù)相關(guān)，不影響單位新產(chǎn)品零售價(jià)格，主要是因?yàn)榉诸惢厥赵O(shè)計(jì)節(jié)省成本有助于增強(qiáng)再制造產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，降低再制造啟動(dòng)條件，分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本越大，再制造產(chǎn)品單位零售價(jià)格越低，同時(shí)，廢舊產(chǎn)品回收率和單位再制造產(chǎn)品的銷售量也會(huì)逐步上升，但這也會(huì)對(duì)新產(chǎn)品的銷售量造成相應(yīng)的沖擊；但是分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本不影響單位新產(chǎn)品零售價(jià)格，這是因?yàn)樵贾圃焐踢M(jìn)行分類回收設(shè)計(jì)時(shí)，其可以通過(guò)合理決策兩種產(chǎn)品單位零售價(jià)格和廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)費(fèi)用來(lái)平衡再制造成本與收益；再制造授權(quán)時(shí)，原始制造商可以通過(guò)提高單位再制造產(chǎn)品授權(quán)費(fèi)用來(lái)影響再制造市場(chǎng)；再制造外包時(shí)，原始制造商可以通過(guò)合理設(shè)定兩種產(chǎn)品的零售價(jià)格和降低單位再制造產(chǎn)品外包費(fèi)用來(lái)協(xié)調(diào)兩種產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量，以最大化其利潤(rùn)，即三種再制造模式下，采用分類回收設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)降低成本，不僅可以增加再制造產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，增加再制造商的利潤(rùn)，還可以讓原始制造商通過(guò)有效的市場(chǎng)控制及調(diào)整相關(guān)策略，提高其利潤(rùn)水平，實(shí)現(xiàn)雙贏局面。

管理啟示：分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本有助于降低再制造啟動(dòng)條件，因而為促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政府應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取有效的補(bǔ)貼策略，以鼓勵(lì)原始制造商積極參與。同時(shí)，實(shí)施廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)的原始制造商應(yīng)充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，加大技術(shù)投入和研發(fā)以增加分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省的成本，提高再制造產(chǎn)出率。廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)會(huì)加劇新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，相互耦合的效應(yīng)給原始制造商帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。作為博弈的主導(dǎo)者，原始制造商需要精心選擇適合自身利益的再制造模式。

結(jié)論3：三種再制造模式下最優(yōu)值對(duì)比有下列結(jié)論：

結(jié)論3 說(shuō)明，制造商對(duì)廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)旨在有效降低再制造產(chǎn)品生產(chǎn)成本，分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本的提高意味著再制造產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)增強(qiáng)，并降低再制造啟動(dòng)條件。在應(yīng)用原始制造商自主再制造方式和外包再制造模式時(shí)，原始制造商通常在新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的銷售方面占據(jù)重要地位。為了增加再制造產(chǎn)品的銷售量，原始制造商通常會(huì)采取薄利多銷的策略，降低單位再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格，以此獲取更多收益。但是原始制造商自主再制造模式下再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)也由原始制造商負(fù)責(zé)，兩種產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度較弱，單位再制造產(chǎn)品零售價(jià)格下降幅度最大；授權(quán)再制造模式下，再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售均由再制造商負(fù)責(zé)，兩種產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，再制造商獲取更多收益，單位再制造產(chǎn)品零售價(jià)格下降幅度最小。

三種再制造模式下新產(chǎn)品單位零售價(jià)格相等，這是因?yàn)榉诸愒O(shè)回收計(jì)節(jié)省成本雖然降低單位再制造產(chǎn)品零售價(jià)格，增強(qiáng)再制造產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但是三種再制造模式下原始制造商均可以有效控制市場(chǎng)，不改變單位新產(chǎn)品零售價(jià)格。因而，在授權(quán)再制造模式下，再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格最高，銷售量最低，盡管市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，新產(chǎn)品的銷售量卻居高不下。然而，原始制造商自主進(jìn)行再制造時(shí)，單位再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格最低，再制造產(chǎn)品也擁有相對(duì)較高的銷售量，而新產(chǎn)品的銷售量卻相對(duì)較小。

管理啟示：原始制造商對(duì)廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)能夠有效降低單位再制造產(chǎn)品生產(chǎn)成本，當(dāng)原始制造商進(jìn)行再制造時(shí)，通過(guò)降低單位再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格，可以增加再制造產(chǎn)品的銷售量，進(jìn)而提高再制造收益，改善授權(quán)與外包再制造下兩種產(chǎn)品制造商追求自身利潤(rùn)最大化造成的邊際損失。

結(jié)論4：分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本對(duì)廢舊產(chǎn)品回收率影響：

結(jié)論4 說(shuō)明，三種再制造模式下廢舊產(chǎn)品回收率與分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本正相關(guān)，這是因?yàn)楦鶕?jù)推論1 和結(jié)論2 可知分類回收設(shè)計(jì)可節(jié)省成本繼而降低再制造啟動(dòng)條件，增加再制造產(chǎn)品市場(chǎng)銷售量，廢舊產(chǎn)品回收率隨之增加。值得注意的是，在自主再制造模式下，原始制造商能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的廢舊產(chǎn)品回收率。造成這一現(xiàn)象的主要原因是，由結(jié)論3 可知，原始制造商自主再制造模式下再制造產(chǎn)品銷售量最大，銷售量的增加促進(jìn)了廢舊產(chǎn)品的分類回收設(shè)計(jì)和再制造。

管理啟示：制造商進(jìn)行廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)可以有效地影響廢舊產(chǎn)品回收率，政府可以通過(guò)政府采購(gòu)和補(bǔ)貼等政策激勵(lì)原始制造商開(kāi)展廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)，提高廢舊產(chǎn)品回收的積極性，從而減少對(duì)環(huán)境影響。

結(jié)論5：三種再制造模式下分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本對(duì)利潤(rùn)的影響：

結(jié)論5 表明原始制造商進(jìn)行分類回收設(shè)計(jì)時(shí)，兩種產(chǎn)品制造商會(huì)通過(guò)調(diào)整產(chǎn)量和價(jià)格來(lái)增加自身利潤(rùn)，三種再制造模式下原始制造商和再制造商利潤(rùn)與分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本正相關(guān)。當(dāng)原始制造商采用自主再制造模式時(shí)，兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售均由其自己負(fù)責(zé)，避免了與再制造商的直接競(jìng)爭(zhēng)，因此，原始制造商能夠獲得最高收益。當(dāng)符合一定的條件時(shí)，包括消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品的偏好和廢舊產(chǎn)品回收規(guī)模參數(shù)在內(nèi)，原始制造商和再制造商都會(huì)選擇外包再制造模式和授權(quán)再制造模式，造成這一現(xiàn)象的主要原因是：當(dāng)再制造外包時(shí)，原始制造商同時(shí)負(fù)責(zé)兩種產(chǎn)品的銷售，原始制造商可以通過(guò)合理調(diào)整兩種產(chǎn)品的零售價(jià)格和外包費(fèi)用來(lái)控制再制造市場(chǎng)；授權(quán)再制造模式下，再制造品銷售由再制造商直接控制，新品和再制造品之間的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，當(dāng)消費(fèi)者偏好和廢舊產(chǎn)品回收規(guī)模參數(shù)較大時(shí)，原始制造商會(huì)通過(guò)提高單位授權(quán)費(fèi)用來(lái)轉(zhuǎn)移再制造收益，導(dǎo)致再制造商的收益下降，因而再制造商傾向于參與外包再制造模式。

管理啟示：廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)是減少單位再制造產(chǎn)品生產(chǎn)成本的有效措施。這不僅會(huì)對(duì)制造商的收益和成本產(chǎn)生間接影響，同時(shí)也會(huì)受到消費(fèi)者偏好和廢舊產(chǎn)品回收規(guī)模參數(shù)的影響。政府和原始制造商應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行調(diào)整，一方面應(yīng)致力于提高分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省的成本，提高兩種產(chǎn)品制造商收益的同時(shí)促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，比如政府可以通過(guò)采購(gòu)和補(bǔ)貼激勵(lì)制造商分類回收設(shè)計(jì)的研發(fā)投入，從而提高廢舊產(chǎn)品分類回收效率；另一方面政府、原始制造商和再制造制造商還需考慮如何提高消費(fèi)者偏好。例如，可以出臺(tái)購(gòu)買再制造產(chǎn)品的優(yōu)惠政策，以鼓勵(lì)消費(fèi)者購(gòu)買再制造產(chǎn)品。此外，在推動(dòng)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，原始制造商和再制造制造商可以采用多種措施，例如提高廢舊產(chǎn)品回收率、增強(qiáng)與消費(fèi)者的互動(dòng)、促進(jìn)再制造產(chǎn)品商業(yè)化等。這些措施旨在提高消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品的信任和認(rèn)可程度，進(jìn)而促進(jìn)再制造業(yè)的發(fā)展。

廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)以及再制造對(duì)環(huán)境都有不同程度的影響，為了分析這種影響，參考李飚等［19］的發(fā)現(xiàn)，設(shè)三種再制造模式下兩種產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為：

結(jié)論6 說(shuō)明，當(dāng)兩種產(chǎn)品（再制造產(chǎn)品和新產(chǎn)品）的單位碳排放量相比較小時(shí)，授權(quán)再制造模式下兩種產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響最大、外包再制造模式對(duì)環(huán)境影響次之、原始制造商自主再制造模式影響最小。該現(xiàn)象的主要原因是：結(jié)合結(jié)論2，分類回收設(shè)計(jì)能夠有效降低成本并促進(jìn)再制造產(chǎn)品的銷售量，運(yùn)用自主再制造模式時(shí)，原始制造商在再制品銷售方面取得了最大效益，但其新產(chǎn)品銷售量較少，而授權(quán)再制造模式下，情況則完全相反，所以當(dāng)單位再制造產(chǎn)品碳排放量較小時(shí)，授權(quán)再制造模式下兩種產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響最大、外包再制造模式對(duì)環(huán)境影響次之、原始制造商自主再制造模式對(duì)環(huán)境影響最小。

管理啟示：在消費(fèi)者低碳意識(shí)增強(qiáng)時(shí)，制造商想要獲取低碳收入，必須考慮對(duì)環(huán)境影響，需要在技術(shù)改進(jìn)方面加大投資和研發(fā)，提高分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本和減少單位再制造產(chǎn)品的碳排放量，而原始制造商可以通過(guò)開(kāi)展再制造活動(dòng)，提高收益的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。

消費(fèi)者剩余是指在購(gòu)買產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者實(shí)際支付與其愿意支付之間的差額，也就是消費(fèi)者從購(gòu)買產(chǎn)品中獲得的額外收益。消費(fèi)者剩余的大小直接反映了消費(fèi)者的主觀感受，同時(shí)也能夠直接反映出政策的效果。因此，消費(fèi)者剩余可以為政府制定和完善相關(guān)政策提供科學(xué)依據(jù)。本文所述的消費(fèi)者剩余由兩部分構(gòu)成，分別為購(gòu)買新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品時(shí)所獲得的剩余，且消費(fèi)者剩余可通過(guò)消費(fèi)者效用、兩種產(chǎn)品的價(jià)格以及需求量等指標(biāo)來(lái)進(jìn)行表達(dá)，針對(duì)再制造產(chǎn)品與新產(chǎn)品的消費(fèi)者剩余計(jì)算過(guò)程如公式（6）所示：

結(jié)論7：三種再制造模式對(duì)消費(fèi)者剩余影響：

結(jié)論7 表明，當(dāng)制造商采用廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)和再制造時(shí)，不同的再制造模式會(huì)對(duì)消費(fèi)者剩余和社會(huì)剩余產(chǎn)生不同的影響。其中，原始制造商自主再制造模式下，消費(fèi)者剩余和社會(huì)剩余都能夠?qū)崿F(xiàn)最大化；外包再制造模式下，消費(fèi)者剩余和社會(huì)剩余次之；而授權(quán)再制造模式下，消費(fèi)者剩余和社會(huì)剩余最小。這個(gè)結(jié)論表明原始再制造商進(jìn)行廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)和再制造將會(huì)有更好的社會(huì)效益。但這些制造商往往不愿意從事再制造活動(dòng)，主要是因?yàn)樵贾圃焐倘狈υ僦圃斓膶Ｓ屑夹g(shù)、廢舊產(chǎn)品回收渠道以及再制造獲得收益相對(duì)于新產(chǎn)品生產(chǎn)收益較小等原因。因此，在存在第三方再制造商的情況下，實(shí)行外包更有助于擴(kuò)大再制造生產(chǎn)規(guī)模，減少兩類產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。即從消費(fèi)者、政府、原始制造商的角度，再制造外包是一種比較理想的決策模式，政府可以對(duì)再制造商補(bǔ)貼來(lái)鼓勵(lì)再制造商參與外包再制造模式。

3 數(shù)值仿真

本文選取中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司作為實(shí)際案例，旨在驗(yàn)證之前的研究成果，并進(jìn)一步分析消費(fèi)者偏好對(duì)最優(yōu)解的影響。其開(kāi)展再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的分類回收設(shè)計(jì)，由中國(guó)重汽濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動(dòng)力有限公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)。參考徐濱士等［20］和鄒宗保等［21］的研究表明，與單位新發(fā)動(dòng)機(jī)相比，單位再制造發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)約成本50%、節(jié)約能源60%、節(jié)約原材料70%，減少環(huán)境影響80%。因此，取相關(guān)參數(shù)。

3.1 Δ和δ 對(duì)兩種產(chǎn)品銷售量的影響

如圖2 所示，無(wú)論是哪種再制造模式，新產(chǎn)品銷售量與消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品偏好以及分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本均呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系，消費(fèi)者偏好與再制造產(chǎn)品銷售量與正相關(guān)，與分類回收設(shè)計(jì)的成本節(jié)省程度呈負(fù)相關(guān)。這是由于消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品的偏好不斷增加，并且分類回收設(shè)計(jì)的成本節(jié)省不斷提高，兩個(gè)重要因素共同優(yōu)化了再制造產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著競(jìng)爭(zhēng)力的提高，再制造產(chǎn)品的銷售量顯著增加，同時(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步降低，新產(chǎn)品銷售量也因此減少。這里圖中得出的結(jié)論與結(jié)論3 一致，即原始制造商自主再制造的模式下，新產(chǎn)品銷售量表現(xiàn)較差，但再制造產(chǎn)品的銷售量則表現(xiàn)出色。相反，授權(quán)再制造模式下新產(chǎn)品的銷售量最大，但再制造產(chǎn)品的銷售量卻相對(duì)較少。在此不予以具體分析。

3.2 Δ 和δ 對(duì)廢舊產(chǎn)品回收率的影響

如圖3 所示，廢舊產(chǎn)品回收率與消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品偏好和分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本均正相關(guān)，主要原因是，隨著分類回收設(shè)計(jì)的發(fā)展和消費(fèi)者偏好的增加，再制造產(chǎn)品的銷售量不斷增加，這種發(fā)展也促進(jìn)了廢舊產(chǎn)品的回收率不斷提高，并且三種模式廢舊產(chǎn)品回收率大小關(guān)系得出了與結(jié)論4 一致的結(jié)果，在此不予以詳細(xì)描述。

圖3 Δ 和δ 對(duì)廢舊產(chǎn)品回收率影響

3.3 Δ 和δ 對(duì)單位再制造產(chǎn)品授權(quán)費(fèi)用和外包費(fèi)用的影響

由圖4 可知，單位再制造產(chǎn)品授權(quán)費(fèi)用與消費(fèi)者偏好和分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本正相關(guān)，單位再制造產(chǎn)品外包費(fèi)用與消費(fèi)者偏好正相關(guān)，與分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本負(fù)相關(guān)。這是因?yàn)椋?dāng)原始制造商基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)將再制造業(yè)務(wù)外包或授權(quán)給再制造商時(shí)，原始制造商均可以有效控制市場(chǎng)，再制造授權(quán)時(shí)再制造市場(chǎng)直接由再制造商控制，兩種產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，促使原始制造商提高授權(quán)費(fèi)用平衡被再制造產(chǎn)品擠兌損失的收益；再制造外包時(shí)，再制造產(chǎn)品由原始制造商銷售，他們會(huì)降低外包費(fèi)用鼓勵(lì)再制造商開(kāi)展再制造活動(dòng)，獲取更多產(chǎn)品的銷售收益。

圖4 Δ 和δ 對(duì)單位再制造產(chǎn)品授權(quán)費(fèi)用和外包費(fèi)用影響

3.4 Δ 和δ 對(duì)利潤(rùn)的影響

由圖5 可知，原始 制造商和再制造商利潤(rùn)均與消費(fèi)者偏好和分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省的成本正相關(guān)。主要原因是：隨著分類回收設(shè)計(jì)節(jié)省成本增加，再制造商可增加對(duì)分類回收設(shè)計(jì)成本的承擔(dān)從整體上降低再制造的成本，另一方面，隨著消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品偏好的增加，原始制造商可以通過(guò)調(diào)整產(chǎn)量和定價(jià)以獲取再制造產(chǎn)品的收益，從而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于主導(dǎo)地位。這種博弈策略使得原始制造商能夠有效地控制市場(chǎng)，增加自身的收益。自主再制造模式下原始制造商收益最大，外包再制造模式次之，授權(quán)再制造模式最小，當(dāng)消費(fèi)者偏好滿足一定條件時(shí)，外包再制造模式下再制造商利潤(rùn)大于授權(quán)再制造模式，這與結(jié)論5 相同，具體分析見(jiàn)結(jié)論5。

圖5 Δ 和δ 對(duì)利潤(rùn)影響

4 結(jié)論

本 文基于原始制造商主動(dòng)參與再制造的三種模式（一是自主再制造，二是授權(quán)再制造，三是外包再制造）構(gòu)建原始制造商與再制造商之間的博弈模型，對(duì)比分析了分類回收設(shè)計(jì)對(duì)不同再制造模式收益的影響，主要研究結(jié)論如下：

（1）當(dāng)針對(duì)廢舊產(chǎn)品的分類回收設(shè)計(jì)所節(jié)省的再制造成本達(dá)到一定程度時(shí)，原始制造商和再制造商才會(huì)有意愿開(kāi)展再制造業(yè)務(wù)。消費(fèi)者對(duì)再制造品的偏好能強(qiáng)化這種意愿。

（2）原始制造商開(kāi)展廢舊產(chǎn)品分類回收設(shè)計(jì)會(huì)加劇新產(chǎn)品和再制造品的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)也能有效降低再制造產(chǎn)品成本，從而降低單位其零售價(jià)格來(lái)增加銷售量，增加再制造收益。

（3）原始制造商自主再制造模式下廢舊產(chǎn)品的回收率最大，且再制造產(chǎn)品銷量最大，而原始制造商獲得利潤(rùn)也會(huì)最大，反過(guò)來(lái)會(huì)促進(jìn)針對(duì)廢舊產(chǎn)品的分類回收設(shè)計(jì)和再制造活動(dòng)。

（4）原始制造商基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)將再 制造業(yè)務(wù)外包或授權(quán)給再制造商時(shí)，且當(dāng)消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品偏好和廢舊產(chǎn)品回收規(guī)模參數(shù)滿足一定條件時(shí)，原始制造商和再制造商都更傾向于選擇外包再制造模式。