面向再制造的回收主体比较研究

张 玲

(浙江科技学院经济管理学院,杭州310023)

废旧物品的回收再利用是实现循环经济的重要途径之一,近年来受到了越来越多的关注。回收后的废旧物品利用形式主要分为3种类型:再循环,再使用,再制造[1]。其中,面向再制造的回收利用形式是最复杂的。再制造通过拆卸、分类、翻新和处理,使产品或其零部件达到一定的质量要求,以便再装配和再销售[2]。市场上,除了少数行业受法律、行业行规限制实行生产商责任制(EPR)外,大多数废旧物品的再制造都是在利益驱动下推行的。

废旧物品回收再制造活动的参与者有正向供应链的参与者(如供应商、制造商、批发商和零售商),专门的逆向物流从事者(如临时工、第三方回收企业等)及机会主义参与者(如慈善组织)等。对选择何种回收主体才能使废旧物品的回收再制造利益最大化,大量文献开展了一系列定性或定量的研究[3-8]。大多数研究都是关注制造商回收主体,除了这种自营回收模式外,事实上,随着市场上各渠道成员力量的相对变化,市场结构也在发生变化,逐渐出现了很多外包回收模式。以传统正向供应链为例,由于零售业合并并购趋势的加快及巨型零售商等新的零售业态的出现,市场的支配力量从生产厂商逐步转移到零售企业。同样,在逆向(或闭环)供应链中,由于制造商主要从事核心业务或新产品的研发,没有足够的精力和动力回收废旧产品,经常将此业务外包给第三方回收商(或物流商)。与此同时,市场上也的确存在一些专门从事废旧产品回收的第三方回收商,他们邻近市场,有更加稳定的回收网络,因而也具备开展回收活动的能力。所以零售商和第三方成了外包回收模式的备选对象。

本研究以面向再制造的回收处理为对象,分析3种不同的回收主体:制造商、零售商和第三方;在利益驱动准则下建立模型,对比各回收主体下供应链成员的利润,并在Stackelberg博弈下进行模型的求解和分析;最后通过算例验证该模型的有效性和实用性。

1 回收主体的利益模型

当制造商作为回收主体时,由其领导整个回收过程,逆向返回的产品由制造商负责直接从消费者手中进行回收,然后对其进行再制造,零售商只负责产品的销售;当零售商作为回收主体时,零售商除了产品的销售还要负责废旧产品的回收,然后再把回收产品送至制造商,在此回收过程中零售商扮演市场力量领导者的角色;当第三方作为回收主体时,制造商只负责产品的生产,零售商只负责产品的销售,而由第三方来负责废旧产品的回收,并在回收过程中扮演市场力量领导者的角色。所有的再制造活动由原始制造商(OEM)承担。由此,不同成员作为回收主体时,在其承担回收任务的过程中均充当了Stackelbery博弈领导者的角色。

1.1 模型建立

为研究方便起见,假设不考虑废旧产品回收后的废弃,所有回收的废旧物品都可用于再制造;只考虑一个由单一制造商和单一零售商组成的市场,在完全信息下进行比较;在一个周期内考虑回收主体的选择,即市场中已存在产品,研究期内有废旧物品可供回收。

模型中使用如下符号:

cm表示制造新产品的单位成本;

cr表示将回收产品进行再制造变成新产品的单位成本;

A表示回收和处理废旧产品的单位可变成本,由清洗、拆卸等成本组成;

Δ表示因再制造而节约的单位制造成本,Δ=cm-cr,且Δ＞A;

p是产品的零售价;

w是产品的批发价;

b表示制造商为了回购废旧产品向外包商(零售商/第三方)支付的单位转让价,b∈[A,Δ];

c是平均单位制造成本,c=cm-τΔ;

D(p)表示产品的市场需求,D(p)=φ-βp,φ和β是大于0的待定参数,且 φ＞βcm[3];

制造商作为市场的回收主体时,决定批发价w和回收率τ,零售商决定零售价p。供应链各成员利益最大化函数如下:

零售商作为市场的回收主体时,决定零售价p和回收率τ,制造商决定批发价w。各利益最大化函数如下:

第三方作为市场的回收主体时,通过决定τ的值来决定在产品回收中的投资,制造商和零售商在第三方的决策下共同确定批发价w和零售价p。供应链各成员利益最大化函数为:

1.2 模型求解

本研究采用Stackelberg博弈中的逆向归纳法进行模型求解。例如,对于制造商充当回收主体时,制造商是博弈过程中的领导者,按照逆向归纳法,先对式(2)进行求解。因为式(2)是关于p的凹函数,由一阶条件得最优零售价p*M=(φ+βw)/(2β)。将p*M代入式(1),易证式(1)是关于w和τ的凹函数,由Hesse矩阵,当8BM＞β(Δ-A)2时,联立一阶条件即可求解,得到供应链各成员的最优利润。对于零售商或第三方是回收主体的情形,求解方式类似。具体结果见表1。

表1 3种回收主体下供应链各成员的最优利润Table 1 Optimal benefit of supply chain members for each recovery subject

2 结果分析及其意义

命题1 当零售商充当市场的回收主体时,供应链各成员的最优利润与回收转让价b无关,说明b的变动已在零售商内部通过转让利润和批发价内部消化抵消,对外部不产生影响。

命题3 当B 3P≤BM＜2B3P时,制造商的最优利润关系如下:当2B3P ≤BM时,制造商的最优利润关系如下

因此,对于制造商而言,当第三方回收没有规模优势时,会选择自身充当回收主体;否则选择第三方充当回收主体。

命题4 当B3P≤BM＜4B3P时,零售商的最优均衡利润关系如下当4B3P≤BM时,零售商的最优均衡利润关系如下

因此,对零售商而言,都会考虑自身充当回收主体,此时获得最大利润。

3 算例分析

为了更好地验证上述结论,现通过一个算例进行说明。相关参数设置如下:cm=40,cr=21,A=5,φ=200,β=2。对不同的Bj值进行计算,结果如表2所示。

表2 不同回收规模参数下利益模型的最优值Table 2 Optimal value of profit model with different B js

分析表2的结果,从数值上看,第三方的利润远小于制造商和零售商的利润,原因是本研究所考虑的供应链各方利润组成不同。制造商利润由两部分构成:销售新产品所得利润,以及在新产品的制造过程中,使用了由回收产品进行再制造所得的零部件,在制造过程中节约的成本。零售商利润也由两部分构成:销售利润和回收产品转让利润。而对第三方企业而言,其利润只有回收废旧产品后经转让所得的利润,所以其利润要小一些。

前述命题的结论也在算例中得到了验证。

4 结 语

本研究比较了由制造商、零售商、第三方3种不同市场力量充当回收主体时供应链各成员从废旧产品回收再制造中获得的利润,结果表明,当第三方不具备回收规模优势时,对制造商或零售商而言,都会尽量选择自身充当回收主体;而随着第三方规模的扩大,如回收网络的分布越来越广,其在回收领域的优势也逐渐显现出来,到达一定规模后,第三方会充当市场的回收主体。

作为理论上的探索,本研究思路为面向再制造的回收主体决策提供了一定借鉴。但是,为了分析方便,本研究提出的一系列假设也使得研究工作存在着一定的局限。

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