基于回收物流成本的不同权力结构闭环供应链决策研究

夏文汇，宋文权

(重庆理工大学 管理学院，重庆　400054)



基于回收物流成本的不同权力结构闭环供应链决策研究

夏文汇，宋文权

(重庆理工大学 管理学院，重庆400054)

针对回收物流成本要素对不同权力结构闭环供应链及其节点企业决策的影响问题，运用博弈论方法构建了由制造商和零售商组成的集中式决策闭环供应链，以及分散式决策闭环供应链模型。研究表明：在分散式决策闭环供应链中，消费者更倾向于零售商主导的市场结构；仅仅考虑零售价格，消费者会更加偏好于集中式的闭环供应链市场结构；制造商承担回收物流成本增加产生的利润损失会转嫁给零售商，并且导致零售商直接提高产品销售价格而引起市场废旧品回收率的降低。Nash均衡状态容易受到制造商和零售商利己行为的影响，占据主导地位的一方会打破市场的均衡状态。通过算例计算，对比分析了回收物流成本变动对回收率、销售价格、批发价格，以及闭环供应链节点企业最优利润的影响。

闭环供应链；回收物流成本；权力结构；博弈论

随着人们消费观念的转变、环保意识的增强及全社会对资源浪费问题的日益关注，废旧品的回收再制造受到了各级政府及企业的高度重视。回收物流在产品回收再处理过程中的经济价值逐步得到显现，企业主动进行废旧品回收再制造的动力来源于实际的经济利益[1]。于是，如何有效规避回收物流过程中的各项成本开支(仓储、运输、包装等)成为企业必须重视的环节。本文研究的主要问题就是回收物流成本如何对闭环供应链回收再制造产生影响，以及对不同权力结构闭环供应链决策产生的影响。

一、文献综述

回收物流属于逆向物流的组成部分，国外已有的关于回收物流的研究多是在逆向物流的框架下进行的，且研究范围较广。在逆向物流网络设计方面，Fonseca在考虑企业的逆向物流基础设施、逆向物流随机性及运输成本等因素的基础上，构建了一个逆向物流计划实施的综合性模型，该模型关注的焦点集中在逆向物流网络建设成本最低化和该网络对闭环供应链影响最小化的双目标上[2]。处于产品生命周期末端的废旧品，其本身也具有相对较低的剩余价值，这种特性也直接影响到废旧品回收处理方式的选择。Chiara分析了废旧品剩余价值损失以及回收时间价值的损失对逆向物流闭环供应链利润的影响，发现对于那些剩余价值相对较低的废旧品应当回收再循环利用，而对于那些剩余价值相对较高的废旧品，应当在回收再加工的基础上进行再销售[3]。在逆向物流绩效评估方面，Monhammed和Walid给出了逆向物流综合评价指标和平衡积分卡，以此来对那些已经实施逆向物流活动企业的绩效进行考核，为企业逆向物流管理的进一步改善提供了参考依据[4]。国内关于回收物流的研究也较为丰富。伊长生和关学斌展开了基于模糊——随机规划需求的WEEE回收物流网络优化研究[5]。朱丹研究了厦门市的餐厨垃圾回收物流问题，并设计了基于回收系统参与各方价值共赢的城市餐厨垃圾回收物流系统[6]。狄卫民和赵冬研究了废旧家电回收物流网络的功能需求问题，将政府部门、企业股东和消费者三方的利益诉求进行综合考量[7]。在计算回收物流成本方面，周扬和周三元将作业成本法运用到回收物流成本的计算，并结合快运企业的实际情况介绍了该方法的优点[8]。在当下的循环经济研究热点视角层面，刘国秋等人将循环经济的理念嵌入到包装物的逆向物流回收模式中，构建了包装物逆向回收物流的4种模式——包装物生产商、包装物使用商、包装行业同一回收以及第三方回收商负责回收[9]。

不难发现，现有的关于回收物流的研究多是停留在逆向物流体系构建的研究范围中，主要包括复杂的逆向回收物流网络体系建设的研究、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。但针对废旧品回收再制造闭环供应链中的回收物流成本，在不同权力结构市场中的影响情况并没有得到充分研究。此外，在废旧品回收物流闭环供应链的研究基础上，侧重于回收物流策略和回收物流价格的研究，并没有完全注意到回收物流策略的适用性，大多学者缺乏充分考虑回收物流成本的影响。于是，我们构建了由单一制造商和单一零售商构成的闭环供应链以及不同权力结构市场中的回收物流成本博弈模型，来研究回收物流成本对不同权力结构闭环供应链的决策影响问题。

二、问题描述与模型建立

主要基于单一制造商与单一零售商组成的闭环供应链决策机制的研究，在文献[10]的基础上，提出以下基本假设：

假设1：制造商与零售商都是理性的以及风险中性，以实现自身利益最大化为目标，能准确预测市场需求分布函数；

假设2：市场上有足够的废旧品供零售商回收；

假设3：回收的废旧品经过重新加工再制造后可以再销售，且在功能、质量和效用上与新产品无差别，并且销售价格相同。

相关符号定义如下：

产品市场需求函数参考文献[10]，即q=a-βp。其中，q为市场需求量；p为产品的单位销售价格；a为最大市场规模；β为价格敏感系数。w为制造商给予零售商的单位批发价格；cn为制造商生产新产品的单位生产成本；cr为制造商生产再制品的单位生产成本，因为制造商是理性的，为了有利可图，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、集中式决策闭环供应链决策分析

在集中式的闭环供应链决策中，制造商与零售商两者共同决定产品的销售价格以及回收率，二者均以闭环供应链最大化利润为目标。

负定，为严格凹函数，存在唯一最优解,证毕。

命题2:集中式闭环供应链中，当产品销售价格p和废旧品回收率τ分别为：

(4)

(5)

将式(4)、(5)代入式(3)，可以求出制造商承担回收物流成本下，集中式闭环供应链的最优利润为：

命题3：在集中式的闭环供应链中，随着制造商承担的单位回收物流成本的增加，零售商的产品最优销售价格单调递增，废旧品的最优回收率单调递减。

证明：因为

四、分散式决策闭环供应链决策分析

(一)制造商主导的Stackelberg博弈决策分析

在市场经济中，因行业壁垒、知识垄断，特别是利益冲突等因素的存在，零售商与供应商之间普遍存在信息不对称的现象[13]，供应商与零售商出于自身利益最大化考虑，相互之间进行动态博弈[14]。在制造商为主导者的情形下，制造商和零售商的两阶段博弈过程为〈{M,R},(w,p,τ),(πm,πr),H〉，其中w为制造商的策略选择，p和τ为零售商的策略选择，H表示博弈次序如下：

首先，制造商按自身利润最大化的原则确定单位产品最优批发价格(w*)。然后，零售商根据制造商的决策来确定单位产品最优销售价格和废旧品最优回收率(p*,τ*)。

采用逆向归纳法解决制造商的Stackelberg博弈问题。通过计算，可得制造商主导的Stackelberg下的各决策变量的最优解以及制造商、零售商和闭环供应链最优利润为：

(二)零售商主导的Stackelberg博弈决策分析

在零售商为市场主导者的情形下，制造商和零售商的两阶段博弈次序如下：

首先，零售商按自身利润最大化的原则确定最优销售价格以及最优回收率(p*,τ*)。然后，制造商根据零售商的决策，由自身利润最大化的原则确定最优的批发价格(w*)。

通过计算，零售商主导的Stackelberg下的各决策变量的最优解以及制造商、零售商和闭环供应链最优利润为：

(三)Nash均衡博弈决策分析

在Nash均衡博弈市场中，零售商与制造商均不能主导市场，因而两者的决策行为都依赖对方的决策行为。在这种市场中，零售商与制造商两者同时决策，即零售商决定自身的单位产品销售价格p和废旧品回收率τ；制造商决定自身的单位产品批发价格w。

通过计算，Nash均衡博弈下的各决策变量的最优解以及制造商、零售商和闭环供应链最优利润为：

(四)不同权力结构闭环供应链决策结果分析

通过对制造商承担回收物流成本的集中式闭环供应链和分散式闭环供应链博弈模型进行构建和计算，得到如表1所示的最优结果。

表1　回收物流成本情形下不同权力结构闭环供应链决策结果

由表1，可以得出以下的命题与结论。

命题4：在分散式决策闭环供应链中，随着制造商承担的单位回收物流成本的增加，零售商的单位商品销售价格单调递增，废旧品回收率单调递减。制造商的单位批发价格会随着单位回收物流成本的增加单调递增。

证明：因为

命题5：在分散式决策闭环供应链中，随着制造商承担回收物流成本的增加，制造商、零售商和闭环供应链的利润单调递减(证明过程同命题4)。

证明：

五、算例分析

为了验证所得结论的正确性并展开阐释，利用Maple14.0软件对以上模型及决策变量最优值进行算例分析。根据文献[15]给出的笔记本制造行业的数据，结合上述所建立的模型和参数的约束条件进行数值计算和验证。相关参数取值为：a=4.125×105, β=500, CL=5.0×106,cn=400, cr=300, δ=100, A=50,b=60。考察当回收物流成本t∈[0,10]时，不同权力结构闭环供应链的决策情况。

图1表明，随着回收物流成本的不断提高，废旧品的回收率在4种权力结构闭环供应链中均单调递减，且在集中式闭环供应链中的递减速度要明显快于分散式闭环供应链。在分散式闭环供应链中，当零售商为市场的主导者时，废旧品的最优回收率最高，其次是Nash均衡市场，在制造商主导的市场中最低。而集中式决策闭环供应链中的废旧品回收率均高于分散式决策闭环供应链中的废旧品回收率，因此集中式决策下的闭环供应链最有利于降低资源消耗以及提高环保效益。

图1　回收物流成本t对废旧品回收率τ的影响

图2表明，随着回收物流成本的不断提高，产品的销售价格在4种权力结构闭环供应链中均单调递增，且在集中式闭环供应链中的增长速度要明显快于分散式闭环供应链。单位产品最优零售价格在制造商主导的市场中最高，其次是零售商主导的市场。集中式闭环供应链中单位产品最优零售价格小于分散式闭环供应链中的单位产品最优零售价格。当存在市场主导者时，消费者会偏好于零售商主导的市场结构。如果仅仅考虑零售价格，消费者会更加偏好于集中式的闭环供应链市场结构，因为此时产品的零售价格最低，因而消费者可以获得更多的利润。市场需求量呈现出相反的变化，这是因为，消费者面对高价时，需求相对较少，产品的零售价低时，需求量就会相对增加。

图2　回收物流成本t对销售价格p的影响

图3表明，随着回收物流成本的不断提高，产品的批发价格在4种权力结构闭环供应链中均单调递增。在分散式闭环供应链决策中，就制造商的单位产品批发价格和市场主导地位而言，在制造商主导的市场中最高，其次为Nash均衡市场，在零售商主导的市场中最低。这是因为，在闭环供应链中，制造商作为主导者往往具有较强的议价能力，因而制定有利于自己的批发价格。

图3　回收物流成本t对批发价格w的影响

由图4可以看出，随着回收物流成本的不断提高，闭环供应链的最优利润在4种权力结构闭环供应链中均单调递减。就整个闭环供应链的最优利润来说，在集中式闭环供应链中最高，其次是Nash均衡博弈市场，零售商为主导者时的闭环供应链最优利润要高于制造商为主导者时的最优利润，所以当存在市场主导力量时，闭环供应链的市场导向会偏向于零售商为主导者的市场结构。集中式的闭环供应链最优利润要高于分散式闭环供应链的最优利润。

图4　回收物流成本t对零售商最优利润的影响

六、结束语

本文以一个制造商和一个零售商组成的4种不同权力结构闭环供应链为研究对象，阐释了制造商承担回收物流成本对闭环供应链最优利润以及对制造商和零售商最优决策的影响问题，包括制造商的最优批发价格以及零售商的产品最优销售定价和废旧品的最优回收率等，研究表明:

(1)在4种不同权力结构闭环供应链中，无论是制造商、零售商还是整个闭环供应链的利润，都会随着制造商所承担的回收物流成本的增加而减少，这表明在政府实施的废旧品回收再制造活动时，制造商因承担回收物流成本导致自身利润的下降会间接对闭环供应链及其成员产生影响。

(2)制造商承担的回收物流成本的增加会导致其提高给予零售商的单位产品批发价格，这表明制造商基于利益最大化的考虑，会提高自身的批发价格以抵消因为回收物流成本增加而带来的利润损失，而零售商会根据制造商的行动采取相应的提价措施，以抵消因为批发价格的提高而带来的利润损失。

(3)制造商承担的回收物流成本的增加会直接造成废旧品回收率的降低，这是因为当制造商的回收物流成本增加时，会导致产品的批发价格以及销售价格的提高，一般而言会相对减少消费者对该产品的消费，在同样的补贴费用前提下，会打击消费者参与废旧品回收再制造活动的积极性，不利于当前循环经济的开展。

(4)从降低资源消耗以及提高环保效益角度考虑，集中式的回收物流闭环供应链模式最有效。这是因为，在分散式的回收物流闭环供应链中，制造商与零售商之间彼此不信任，相互之间展开博弈，因而造成整个闭环供应链的“效率损失”。

在以上结论的基础上，针对制造商与零售商缺乏回收再制造主动性的问题可以展开政府激励机制的研究。再者，本文假设废旧品再销售价格与新产品销售价格相一致，没有考虑到两类产品的异质性，这些都是未来进一步拓展研究的方向。

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[6]朱丹.基于价值共赢的城市餐厨垃圾回收物流系统设计——以厦门市为案例[J].企业经济,2014(9):155-158.

[7]狄卫民,赵冬.废旧家电回收物流网络的功能需求分析[J].生态经济,2015,31(4):114-117.

[8]周扬,周三元.作业成本法在回收物流成本研究中的应用[J].物流技术,2013,32(8):171-172,198.

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[15]SHENJB,CHENYJ.Impactofgovernmentfinancialinterventiononcompetitionamonggreensupplychains[J].InternationalJournalofProductionEconomics,2012,138(1):201-213.

(责任编辑张佑法)

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

重庆市社会科学规划项目“‘渝新欧’国际铁路物流系统优化及对策研究”(2012YBGL131)

夏文汇(1967—)，男，四川渠县人，教授，硕士生导师，研究方向：企业管理、物流与供应链管理。

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：夏文汇，宋文权.基于回收物流成本的不同权力结构闭环供应链决策研究[J].重庆理工大学学报(社会科学)，2016(9):74-81.