混合双渠道回收下再制造闭环供应链决策模型外文翻译资料

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混合双渠道回收下再制造闭环供应链决策模型

洪宪培，王宗军，王德志，张怀阁

华中科技大学 管理学院 湖北 武汉 430074；湖北汽车工业学院 经济管理学院 湖北 十堰 442002

摘要：由于环境立法严格变动和全球不确定性增多等因素，不少企业开始致力于再制造。本文我们主要研究了如何选择合适的逆向渠道模式来实现从消费者处回收二手产品。本文假设制造商可以选择3种逆向混合回收渠道结构：（1）制造商和零售商同时回收；（2）制造商委托零售商和第三方进行回收；（3）制造商和第三方同时回收。为了对这个重要问题提出管理意见，我们建立了一个结构化的模型来为制造商探索合适的逆向渠道结构，并用大量的样本来证明了这个模型的可行性。结果显示，对制造商来说，制造商和零售商混合回收渠道是最有效的逆向渠道。同时，在同样的情景下，制造商和零售商混合回收渠道与单一回收渠道相比，前者更优。最后，我们探索了渠道协调机制来实现制造商和零售商的渠道合作。结果表明制造商和零售商之间的战略联盟能够有效理想地实现渠道协调。此外，制造商和零售商在战略联盟的渠道协调中能够利用纳什议价模式来实现利润共享。

关键词：闭环供应链；再制造；逆向供应链结构；渠道协调；利润共享；博弈论

1 引言

近几年，由于环境立法的严格化和全球不确定性的增多，越来越多的企业开始在他们的生产计划中实行合适的管理战略。建立一个从消费者手中回收和处理废弃物的合理方案是处理这些问题的重要策略^[1]。二手产品的回收和再生产不仅能够改善资源利用率、营造良好的社会形象，还能够产生利润并且提高企业竞争力^[2]。根据Sasikumar等人^[3]的研究，再制造的目的是为了“通过进行必要的拆卸、检修和更换操作，将破旧的或者废弃的产品转化为像新的产品”。本文假设制造商已经将再制造过程合并到原始生产计划中去，使其可以选择直接用新的零部件和原材料生产全新的产品或者选择用回收过来的产品的零部件或是整体来再制造新产品。

在二手产品的回收过程方面，由于收集废料的时间、地址、质量和数量有极大的不确定性，要收集到足够数量的二手产品来达到再制造规模效应极为困难。例如柯达的一次性相机的回收率不满60%^[4]。所以，必须通过“多管齐下”来提高二手产品的回收率。

事实上，许多企业已经开始同时使用两个或多个渠道来回收二手产品（本文中我们主要研究三种混合双渠道回收模式）。如施乐公司承诺其供应商可以直接在产品销售和安装过程中回收二手产品。此外，企业也预先设置了回收点让消费者可直接将他们的二手产品回收给施乐而不产生任何费用。这是一个有关于制造商如何通过混合回收渠道（比如制造商和零售商同时回收）来回收二手产品的最典型的例子。ReCellular Inc是美国最大的手机再制造商，它从蜂窝通话时间提供商和第三方回收商手中回收二手手机。这是另一个有关于制造商如何通过混合回收渠道（比如零售商和第三方同时回收）来回收二手产品的最典型的例子。另外，一些制造商仍然不仅自己直接回收二手产品，还委托激励第三方（专业回收企业或者是非营利性组织）来回收（比如制造商和第三方回收）。

以上企业的做法丰富了产品回收和再制造活动的内容，并提供了详细的理论研究案例。这激励我们从闭环供应链系统的微观经济角度来研究混合回收渠道。本文假设混合回收渠道已经存在。为了探索混合回收渠道的选择对供应链决策以及二手产品的回收率所带来的影响，我们用单一制造商和单一零售商建立了一个二级供应链。本文主要研究三种逆向混合回收渠道模式：

1. 制造商和零售商同时回收（MR模型）

2. 制造商委托零售商和第三方回收（RT模型）

3. 制造商和第三方同时回收（MT模型）

近10年里，关于再制造和相关领域（比如逆向渠道选择和闭环供应链定价）的文献迅速增多，越来越多的论文研究逆向渠道选择。Savaskan等^[5]建立了3个关于制造商回收、零售商回收和第三方回收的分散决策模型来研究逆向渠道选择决策问题。他们发现，零售商回收对于制造商来说是最有效的回收途径。Savaskan和Van Wassenhove^[6]将他们的研究扩大到一个制造商和两个竞争零售商的情况。其结果显示当零售商之间的竞争程度一般时，制造商可以选择两个零售商同时回收二手产品；当竞争程度非常激烈时，制造商会直接回收二手产品。

在闭环供应链定价决策文献中，Guide等^[7]分析研究了在需求和回收流动完全匹配的确定性情况下再制造产品的定价决策。Debo等^[8]制造商在异质消费者市场上对新产品和再制造产品的联合定价进行研究。Bakal和Akcali^[9]为一家汽车拆解和零部件再制造公司探索了最佳的定价决策。Ferrer和Swaminathan^[10]研究了在寡头市场和垄断市场上的再制造产品定价问题。Ferrer和Swaminathan^[11]在以上模型上扩大了范围，在再制造垄断者的两周期、多周期和无线规划层面上研究了最佳的定价和生产策略。Liang等^[12]当再制造产品的销售价格满足几何布朗运动时，建立了一个期权定价模型以评价二手产品的收购价格。Jung和Hwang^[13]研究了原始设备制造商（OEM）和再制造商在双方竞争和合作的情况下的最优定价政策。他们发现，双方的竞争提高了回收率；此外，合作情况下的净利润相较于竞争情况下总是更高一些。Shi等^[14-16]假设再制造产品和新产品都在同一市场以相同价格销售。本文模型中，我们建立了与Shi等人的研究相同的假设内容，但是与其研究的主要区别在于我们研究了混合双渠道回收问题。对于闭环供应链其他相关领域的更多细节，我们参考了Guide和Van Wassenhove^[17]，Ouml;stlin等^[18]，和Georgiadis和Besiou^[19]的文献。

如今，对再制造策略进行研究的人越来越多。Majumder和Groenevelt^[20]在当地再制造商的竞争中研究了原始设备制造商的定价/再制造决策。Heese等^[21]建立了一个Stackelberg寡头模型来分析在直接竞争下原始设备制造商的再制造盈利能力。研究表明如果基本的成本结构和市场份额合适的话，对于领导者来说再制造有利可图。Teunter和Flapper^[22]在分别对确定和不确定需求的情况，研究了收购和再制造策略。Ferguson和Toktay^[4]建立了模型来探索制造商的回收策略，他们对于在某种的情况下制造商会否选择再制造进行研究。Galbreth和Blackburn^[23]假设二手产品有一个连续的质量等级，分别从确定和不确定需求角度研究了最优回购和再制造策略。Chen和Chang^[24]研究了闭环供应链再制造的战略决策，他们调查了在一定情况下，原始设备制造商可能会通过参与再制造采取合作方式。相比之下，原始设备制造商可以采取竞争的方式，让第三方再制造二手产品，并且在产品市场上直接竞争。Subulan和Tasan^[25]建立了一个混合整数规划模型，以最大限度减少整个闭环供应链成本为目的，确定每个再制造工厂的再制造产品生产水平。

以上研究为闭环供应链理论的发展作出了重要贡献，并且为我们的研究提供了很多帮助，然而，仍然有一些不足。比如之前提到的研究都与单一回收渠道闭环供应链回收和定价决策有关。然而，将闭环供应链与混合回收渠道融合起来的决策研究较少。现在，越来越多的企业开始关注混合回收渠道。为了填补这个空白，我们探索了制造商使用混合回收渠道回收二手产品的逆向渠道结构。总的来说，混合回收渠道的主题是关于具有产品再制造的闭环供应链领域中未被开发却又重要的部分，我们的研究就是朝这个方向迈出的一步。

在这篇文章中，我们主要研究了混合双渠道回收的问题。更重要的是，我们在三种混合回收渠道下解决了以下问题：

1. 制造商和零售商该如何定义其最佳定价策略？制造商、零售商和第三方该如何决定他们的最优利润和回收率？

2. 相比于单一回收渠道，混合回收渠道能否提供更高的渠道利润？哪一种逆向渠道形势最适合制造商？

3. 整个供应链系统如何才能达到协调？

本文从传统闭环供应链研究的三个方面出发。第一，我们考虑三种混合双渠道回收结构，发现制造商和零售商混合回收（MR模型）对制造商来说是最有效的产品回收途径。第二，文献（Savaskan等^[5]）显示当使用单一回收渠道时，对制造商来说零售商回收（R模型）是最有效的回收途径。对MR模型和R模型进行比较，结果显示MR模型比R模型更好。第三，可以利用纳什议价模式为制造商和零售商实现利润共享，从而实现渠道协调。

本文其余部分安排如下。在接下来一个章节，我们对模型假设和概念进行描述。第3章罗列从模型中得出结果，第4章为最优闭环供应链结构结果分析，第5章对MR模型和R模型进行比较，第6章检验渠道协调机制，第7章为数值案例分析，第8章总结关键结论并且提出管理学建议。

2 关键概念和假设

以下是数学模型的相关概念和假设

2.1 概念

2.2 假设

假设1 新产品的单位制造成本（）比再制造的单位成本（）大，即。

类似于文献5，我们假设对于所有的再制造产品来说都相同。令，代表从再制造中获得的单位节约成本。令为单位平均成本，在这里代表了二手产品回收率。当（即所有的二手产品都可以被回收）时，。如果（即没有二手产品能够被回收），则所有消费者需求都会由新产品来满足，此时。相似的成本结构也能够在再制造模型中找到，如文献5-6。

假设2 单位回购价格（）比从再制造中获得的单位节约成本小，即。

此假设可以确保再制造在经济上可行。也有文献（如[26,27]）记载了再制造是有利可图的。我们很容易找到具有再制造经济净效益的行业实例。比如，施乐在不到5年的时间内，在再制造项目上节省了将近2亿美元^[28]。

假设3 用严格的凸函数来描述产品回收努力的相关成本，且回收二手产品的成本具有和的特性。

代表着回收总成本，这是一个有关于二手产品回收率的函数，其中，即分别代表了制造商，零售商和第三方。是描述产品回收努力的函数，由回收活动表示。此类活动包括回收渠道的维护费用，广告支出等。确立为成本函数结果，以表明投资回报的递减。这种反应函数也被广泛用来表示广告反应模型中的产品意识和消费者保留^[29]，并且反映了在再回收领域的产品回收努力^[5,6]。我们把回收总成本定义为有关于二手产品回收率的函数，并用数学表达式为，其中（为了确保每一个模型都有内部解决方案，我们假设。从经济的角度而言，表示产品的回收努力成本非常高，而企业必须下重金来回收足够多的二手产品以获得利润。这表示企业有必要通过多渠道回收二手产品）。值得注意的是，类似于文献6，不考虑任何能够驱使消费者回收二手产品的直接经济刺激。为了简化计算使结果具有可比性，我们假设参数在所有的闭环供应链模型中都相同。

假设4 ，其中，并且。

代表最大市场需求，代表价格弹性系数。需求率与产品价格无关。线性递减的需求函数被广泛运用到相关领域中去（如[5,30]）。

假设5 所有的回收产品都能够被用到再制造过程中。

假设6 新产品和再制造产品同质，并且在同一市场中以同一价格出售。

大多数文献都假设新产品和再制造产品以同样的价格出售（如文献5,6,10,14-16,20）。

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