舒 秘, 聶佳佳
(1.重慶師范大學(xué)涉外商貿(mào)學(xué)院 獨(dú)立學(xué)院,重慶 401520; 2.西南交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,四川 成都 610031)
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產(chǎn)能約束對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈回收渠道選擇的影響
舒 秘1, 聶佳佳2
(1.重慶師范大學(xué)涉外商貿(mào)學(xué)院 獨(dú)立學(xué)院,重慶 401520; 2.西南交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,四川 成都 610031)
在制造商存在產(chǎn)能約束下,建立了再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈回收渠道決策的Stackelberg博弈模型,得出了三種回收渠道下的回收率、零售價(jià)以及制造商、零售商和供應(yīng)鏈的利潤(rùn),分析了制造商的生產(chǎn)能力對(duì)回收渠道決策的影響。研究表明:存在產(chǎn)能約束時(shí),制造商回收渠道中的回收率總是最高的,這與無(wú)產(chǎn)能約束時(shí)零售商回收渠道中回收率最高的情況明顯不同;同時(shí),若廢舊產(chǎn)品回收轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較低,制造商會(huì)選擇自己回收,此時(shí)的零售價(jià)最低,制造商、零售商和供應(yīng)鏈利潤(rùn)最高;若回收轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高,制造商會(huì)選擇零售商回收,此時(shí)的零售價(jià)最低,制造商和供應(yīng)鏈利潤(rùn)最高。
供應(yīng)鏈;回收渠道;Stackelberg博弈;產(chǎn)能約束;再制造
隨著人們對(duì)產(chǎn)品回收再利用所帶來(lái)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的認(rèn)可,對(duì)供應(yīng)鏈管理的研究已從傳統(tǒng)的前向供應(yīng)鏈階段深入到包含前向物流以及逆向物流的閉環(huán)供應(yīng)鏈階段。由于我國(guó)是制造業(yè)大國(guó),具有從事廢舊產(chǎn)品回收再制造的天然優(yōu)勢(shì),因此,研究回收再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。Fleischmann[1]等人根據(jù)廢舊產(chǎn)品的回收主體不同將閉環(huán)供應(yīng)鏈回收渠道劃分為三種形式:零售商回收、制造商回收和第三方回收。Savaskan[2]等運(yùn)用Stackelberg博弈模型分析了由一個(gè)制造商和一個(gè)零售商構(gòu)成的再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的最優(yōu)回收渠道決策問(wèn)題,證明了在其假設(shè)條件下零售商回收模式優(yōu)于制造商和第三方回收模式。隨后,Savaskan和Wassenhove[3]又將問(wèn)題擴(kuò)展到存在競(jìng)爭(zhēng)零售商時(shí)的回收渠道選擇,他們得出了回收模式的選擇在一定程度上受零售商之間的競(jìng)爭(zhēng)程度的影響。國(guó)內(nèi),王玉燕[4]等在回收價(jià)格決定回收率的情況下,研究了由單一制造商和零售商構(gòu)成,零售商負(fù)責(zé)回收的供應(yīng)鏈、閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的定價(jià)策略,他們還通過(guò)對(duì)合作博弈和非合作博弈進(jìn)行比較分析,設(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)調(diào)機(jī)制。黃祖慶[5]等研究了第三方負(fù)責(zé)回收的再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈在不同決策結(jié)構(gòu)下的供應(yīng)鏈?zhǔn)找?,最后文章同樣設(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)調(diào)策略。韓小花[6]基于制造商競(jìng)爭(zhēng)的條件研究了二級(jí)閉環(huán)供應(yīng)鏈回收決策問(wèn)題。易余胤[7]又針對(duì)具競(jìng)爭(zhēng)零售商的再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈,研究了在制造商領(lǐng)導(dǎo)、零售商領(lǐng)導(dǎo)以及無(wú)市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)時(shí)的回收渠道決策。聶佳佳[8]等針對(duì)信息這個(gè)重要因素,研究了存在信息分享時(shí)回收渠道決策的問(wèn)題。
產(chǎn)能約束,也稱作產(chǎn)能分配,是現(xiàn)實(shí)中很多制造企業(yè)存在的普遍問(wèn)題。其成因種類繁多, 如原料不足、流動(dòng)資金不充裕、生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)水平落后、營(yíng)銷(xiāo)渠道狹窄等, 其最終表現(xiàn)都是產(chǎn)品不能無(wú)限生產(chǎn)[9]。因而, 近年來(lái)在供應(yīng)鏈管理中,如何在有限產(chǎn)能的條件下,協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈中各個(gè)成員的決策以達(dá)到供應(yīng)鏈最大化成為了研究的熱點(diǎn)。Cachon和Larivere[10]研究了面臨產(chǎn)能約束的制造商與多個(gè)受到銷(xiāo)售能力約束的銷(xiāo)售商博弈時(shí)的供應(yīng)鏈決策問(wèn)題。Suman和Patrick[11]又將這個(gè)問(wèn)題擴(kuò)展到多個(gè)生產(chǎn)商和銷(xiāo)售商都能預(yù)期產(chǎn)能約束和各自需求時(shí)的博弈決策。Li[12]等則研究了一類具有產(chǎn)能約束的復(fù)雜供應(yīng)鏈的決策問(wèn)題。在國(guó)內(nèi),李森和楊錫懷[13]在存在生產(chǎn)能力約束的假設(shè)下,建立同類企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)模型與合作策略模型,得出了同類企業(yè)合作的最佳收益。肖勇波[14]等研究了制造商面臨生產(chǎn)能力約束和需求不確定時(shí)的零部件庫(kù)存決策和生產(chǎn)決策, 最后還得出了制造商商通過(guò)緊急外包這一方式來(lái)獲取額外產(chǎn)能的最優(yōu)決策。倪得兵、唐小我[15]等也做了相關(guān)方面的研究。
有關(guān)產(chǎn)能約束的文獻(xiàn)研究了產(chǎn)能約束對(duì)正向供應(yīng)鏈的影響,很少將逆向物流決策與產(chǎn)能約束結(jié)合在一起。同時(shí),沒(méi)有考慮過(guò)產(chǎn)能約束對(duì)回收渠道的影響。而實(shí)際運(yùn)作中,企業(yè)的生產(chǎn)能力通常都是有限的,如著名的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè)阿斯特公司(Canadian Solar),由于其生產(chǎn)能力限制了產(chǎn)量的增長(zhǎng)。當(dāng)再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈上的制造企業(yè)存在生產(chǎn)能力約束時(shí),三種回收渠道中回收率、零售價(jià)、制造商、零售商和供應(yīng)鏈利潤(rùn)會(huì)受到怎樣的影響,作為市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的制造商又會(huì)如何選擇回收渠道是本文研究的主要問(wèn)題,期望所得到的結(jié)論能為現(xiàn)實(shí)中企業(yè)的回收渠道決策問(wèn)題提供參考。
制造商同時(shí)對(duì)原材料和廢舊產(chǎn)品進(jìn)行制造和再制造,生產(chǎn)單位新產(chǎn)品的成本為cm,生產(chǎn)單位再制品的成本為cr,制造商用原材料生產(chǎn)一單位新產(chǎn)品的成本大于用廢舊產(chǎn)品生產(chǎn)一單位再制品的成本,令Δ=cm-cr>0,表示再制造節(jié)約的成本。制造商的固定生產(chǎn)能力為k,超過(guò)k,生產(chǎn)時(shí)必須承擔(dān)額外的邊際成本,這可能是由于加班費(fèi),購(gòu)置新生產(chǎn)工具等分?jǐn)偟矫繂挝划a(chǎn)品的成本構(gòu)成。制造商將產(chǎn)品以單位批發(fā)價(jià)ω批發(fā)給零售商銷(xiāo)售,零售商以單位零售價(jià)p向市場(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)品。制造商以單位回收轉(zhuǎn)移支付價(jià)格B從回收方處回收廢舊產(chǎn)品。為避免制造商無(wú)利可圖,要求制造商再制造節(jié)約的單位成本不小于其回購(gòu)單位廢舊產(chǎn)品的價(jià)格,即Δ≥B。
考慮三種回收渠道:制造商回收(模型M)、零售商回收(模型R)、和第三方回收(模型3P)。三種渠道中,回收方均負(fù)責(zé)回收產(chǎn)品,并將回收的產(chǎn)品以轉(zhuǎn)移支付價(jià)格回售給制造商,制造商回購(gòu)的產(chǎn)品全部用于再制造。τ表示廢品回收率,即回收到的舊產(chǎn)品占產(chǎn)品總需求的比例。τ∈[0,1],τ=1,表明廢舊產(chǎn)品全部回收,制造商只用廢舊產(chǎn)品進(jìn)行再生產(chǎn);τ=0,表明不回收廢舊產(chǎn)品,制造商只用原材料進(jìn)行生產(chǎn)。進(jìn)行回收時(shí),回收方還需要承擔(dān)一定的回收努力成本,它由I=Clτ2表示,其中Cl為投資成本系數(shù),現(xiàn)實(shí)中,可以理解為回收產(chǎn)品時(shí)進(jìn)行的營(yíng)銷(xiāo)以及多種物流成本。I′(τ)>0,I″(τ)>0這表明隨著回收比例的增加,回收努力成本增加而且增加的速度加快,所以過(guò)分的追求高回收例是不經(jīng)濟(jì)的。
2.1 模型M——制造商回收
在該回收渠道中,制造商負(fù)責(zé)生產(chǎn)和回收廢舊產(chǎn)品,零售商只負(fù)責(zé)銷(xiāo)售產(chǎn)品,博弈順序?yàn)椋菏紫龋圃焐讨贫ㄅl(fā)價(jià)格和確定回收率;然后,由零售商根據(jù)制造商的決策來(lái)制定零售價(jià)格。零售商和制造商的預(yù)期利潤(rùn)決策模型分別為
(2)
2.2 模型R——零售商回收
在該回收渠道中,制造商只負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)品,零售商則負(fù)責(zé)銷(xiāo)售產(chǎn)品及回收廢舊產(chǎn)品,博弈順序?yàn)椋菏紫龋圃焐讨贫ㄅl(fā)價(jià)格;然后,由零售商根據(jù)制造商的決策來(lái)制定零售價(jià)格和確定回收率。零售商和制造商的預(yù)期利潤(rùn)模型為
(4)
該模型中制造商產(chǎn)能的臨界值為k2=cl(bcm-a)/(ΔbB-4cl)。
2.3 模型3P——第三方回收
在該回收渠道中,制造商只負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)品,零售商也只負(fù)責(zé)銷(xiāo)售產(chǎn)品,而回收廢舊產(chǎn)品則由專業(yè)的第三方負(fù)責(zé),博弈順序?yàn)椋菏紫?,制造商根?jù)零售商以及第三方的決策函數(shù)制定批發(fā)價(jià)格;然后,零售商根據(jù)制造商的決策來(lái)制定零售價(jià)格,第三方根據(jù)制造商的決策來(lái)確定回收率。零售商、第三方和制造商的預(yù)期利潤(rùn)決策模型分別為:
(5)
(6)
(7)
該模型中制造商產(chǎn)能的臨界值為k3=cl(a-bcm)/(4cl+bB(B-Δ))。
三種回收渠道模型中,制造商生產(chǎn)能力的臨界值分別為k1,k2,k3。為確定實(shí)際生產(chǎn)能力為k時(shí)各回收渠道中的決策結(jié)果,需要比較k1,k2,k3。
命題1 當(dāng)B≤Δ/2時(shí),k1>k2>k3;當(dāng)B>Δ/2時(shí),k2>k1>k3。(證明過(guò)程見(jiàn)附錄B)
以B≤Δ/2為例,有四個(gè)決策區(qū)間:(1)當(dāng)k 命題2 當(dāng)B>Δ/2和k 該命題說(shuō)明,只要制造商產(chǎn)能約束對(duì)回收決策造成影響,產(chǎn)品回收率在制造商回收渠道中都是最大的,這與無(wú)產(chǎn)能約束時(shí),零售商回收渠道中回收率最大的情況明顯不同,可見(jiàn)產(chǎn)能約束對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈回收渠道的決策的影響不容忽視。產(chǎn)品回收率高,有利于保護(hù)環(huán)境,節(jié)約資源,是國(guó)家和社會(huì)所提倡和鼓勵(lì)的。對(duì)企業(yè)而言,高回收率也意味著能夠有效提升企業(yè)的社會(huì)形象,乃至于獲得國(guó)家的稅收減免等優(yōu)惠政策。因而,在產(chǎn)能約束下,選擇制造商回收渠道將為企業(yè)帶來(lái)積極的社會(huì)效益。 命題3 當(dāng)B>Δ/2和k 該命題說(shuō)明,存在產(chǎn)能約束時(shí),若回收轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較大,則零售商回收渠道中產(chǎn)品定價(jià)會(huì)較低,這可能是由于回收產(chǎn)品的報(bào)酬多,零售商愿意讓利消費(fèi)者來(lái)擴(kuò)大需求,從而提高回收量;若回收轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較小,產(chǎn)品的零售價(jià)則在制造商回收渠道中最低,這可能是由于此時(shí)的產(chǎn)品回收率高,生產(chǎn)成本降低,批發(fā)價(jià)降低導(dǎo)致的零售價(jià)降低;而無(wú)論如何,第三方回收渠道中的產(chǎn)品定價(jià)總是最高的,這也是在本文的假設(shè)條件下,最不利于消費(fèi)者的一種回收渠道。 該命題說(shuō)明,若轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較低時(shí),制造商利潤(rùn)在制造商回收渠道中最高,這可能是由于零售商、第三方回收商在轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較低時(shí)的回收熱情不高,回收率不高,而制造商自己回收則回收率最高,進(jìn)而成本降低,利潤(rùn)最大,此情況下,制造商選擇自己回收廢舊產(chǎn)品將同時(shí)取得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益;而當(dāng)轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高時(shí),制造商利潤(rùn)則在零售商回收渠道中最高,這是由于此情況下,零售商渠道中的零售價(jià)較低,故擴(kuò)大了銷(xiāo)量,進(jìn)而也使得制造商利潤(rùn)最大,故此情況下,制造商會(huì)選擇讓零售商回收產(chǎn)品。但無(wú)論如何,存在產(chǎn)能約束時(shí),制造商利潤(rùn)在第三方回收渠道中總是最低的,制造商不會(huì)選擇第三方回收。由于零售商利潤(rùn)函數(shù)、供應(yīng)鏈利潤(rùn)函數(shù)比較復(fù)雜,在此很難對(duì)此進(jìn)行比較分析,下面將通過(guò)數(shù)值算例的方式對(duì)此進(jìn)行研究。 首先研究產(chǎn)能約束下的回收渠道決策對(duì)零售商利潤(rùn)和供應(yīng)鏈的總利潤(rùn)的影響。由前文命題1可見(jiàn),參數(shù)對(duì)其影響很大,因此需要分兩種情況對(duì)三種回收渠道下的利潤(rùn)進(jìn)行比較分析:(1)B≤Δ/2,此時(shí)k1>k2>k3;(2)B>Δ/2,此時(shí)k2>k1>k3。 前文分析指出,存在產(chǎn)能約束,并且轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較低時(shí)(即B≤Δ/2),制造商會(huì)選擇自己回收產(chǎn)品來(lái)獲得最大利潤(rùn),圖1則顯示零售商利潤(rùn)在此回收模式下也最大;圖2顯示供應(yīng)鏈總利潤(rùn)在此時(shí)亦最高,因此,這種情況下制造商回收應(yīng)是對(duì)回收各方以及供應(yīng)鏈均有利的選擇。前文分析亦指出,存在產(chǎn)能約束,并且轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高時(shí)(即B>Δ/2),制造商會(huì)選擇零售商回收產(chǎn)品來(lái)獲得最大利潤(rùn)。圖1、圖2則顯示此時(shí),雖然零售商利潤(rùn)在此渠道中不能達(dá)到最優(yōu),但供應(yīng)鏈總利潤(rùn)在此情況下亦最高,因此,這種情況下零售商回收亦是對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈比較好的選擇。同時(shí),從算例還能看出由于零售商、供應(yīng)鏈利潤(rùn)都隨著的增大而遞增,這證明存在產(chǎn)能約束總是不利的,制造商應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大產(chǎn)能。 圖2 產(chǎn)能值對(duì)供應(yīng)鏈總利潤(rùn)的影響 以下幾個(gè)圖研究三種回收渠道均受到制造商產(chǎn)能約束影響,且轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高(即B>Δ/2)的情況下,超產(chǎn)能成本、回收努力成本對(duì)三種回收模式下制造商和零售商預(yù)期利潤(rùn)的影響。 圖3 超產(chǎn)能成本對(duì)制造商和零售商利潤(rùn)的影響 由圖3可得:存在產(chǎn)能約束,且轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高時(shí)(即B>Δ/2),(1)隨著超產(chǎn)能成本m的增大,制造商、零售商利潤(rùn)都呈遞減趨勢(shì)。這可能是由于超產(chǎn)能成本增加導(dǎo)致了產(chǎn)品單位成本的增大,制造商利潤(rùn)空間變小,從而批發(fā)價(jià)可能變大,進(jìn)而零售商利潤(rùn)空間也變小。因此,企業(yè)應(yīng)盡可能地降低超產(chǎn)能成本,比如采用先進(jìn)制造設(shè)備,合理安排工作加班時(shí)間;(2)無(wú)論超產(chǎn)能如何變化,制造商利潤(rùn)始終在零售商回收渠道中最大,制造商選擇零售商回收,這與前文所指制造商此時(shí)的最優(yōu)選擇是零售商回收一致;當(dāng)制造商選擇零售商回收渠道時(shí),零售商獲利能力受超產(chǎn)能成本影響較大,即當(dāng)超產(chǎn)能成本較大時(shí),零售商所獲利潤(rùn)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它兩個(gè)渠道中所獲利潤(rùn),這個(gè)渠道選擇將不利于與零售商建立友好合作關(guān)系。 由圖4可知:存在產(chǎn)能約束,且轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高時(shí)(即B>Δ/2),(1)隨著回收努力成本的增大,制造商、零售商利潤(rùn)都呈遞減趨勢(shì),現(xiàn)實(shí)中,回收方應(yīng)盡量采取有效率的回收辦法,降低回收投入。(2)當(dāng)回收渠道均受到產(chǎn)能約束時(shí),若B>Δ/2,制造商利潤(rùn)總是在零售商回收渠道中較大,制造商仍選擇讓零售商回收;而零售商利潤(rùn)總是在制造商回收渠道中較大,這與前文沒(méi)考慮回收努力成本變化時(shí)的趨勢(shì)是一樣的,證明了回收努力成本的變化不影響利潤(rùn)分配的大趨勢(shì)。 研究了由一個(gè)存在生產(chǎn)能力約束的制造商和一個(gè)零售商組成的再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈的回收渠道決策問(wèn)題。在制造商存在產(chǎn)能約束情況下,分別構(gòu)建了三種回收渠道模型;接下來(lái),比較分析了三種回收渠道中的回收率、零售價(jià)、制造商、零售商和供應(yīng)鏈利潤(rùn)的大小關(guān)系;最后,通過(guò)算例分析了產(chǎn)能約束條件下,超產(chǎn)能成本、回收努力成本對(duì)制造商和零售商預(yù)期利潤(rùn)的影響。研究發(fā)現(xiàn):(1)若轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較小,制造商會(huì)選擇自己回收產(chǎn)品,此時(shí)此模式下的回收率最高,零售價(jià)最低,制造商、零售商以及供應(yīng)鏈總利潤(rùn)最大,這個(gè)決策能取得較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益;若轉(zhuǎn)移支付價(jià)格較高,制造商會(huì)選擇讓零售商回收產(chǎn)品,此時(shí)此模式下的,零售價(jià)最低,制造商、供應(yīng)鏈總利潤(rùn)最大,但回收率并不是最高,現(xiàn)實(shí)企業(yè)做決策時(shí)應(yīng)當(dāng)在社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益間進(jìn)行適當(dāng)權(quán)衡。(2)存在產(chǎn)能約束的情況下,第三方回收渠道中回收率最低,零售價(jià)最高,利潤(rùn)最低,是最不利的一種回收方式。(3)制造商、零售商利潤(rùn)都隨著超產(chǎn)能成本、回收努力成本的增加而遞減,企業(yè)應(yīng)盡可能采取各種有效的方法降低超產(chǎn)能及回收努力成本。 本文只考慮再制造產(chǎn)品與新產(chǎn)品沒(méi)有差異,市場(chǎng)需求僅是與價(jià)格有關(guān)的線性函數(shù)這一情況,沒(méi)有研究新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的零售價(jià)不同、需求函數(shù)有差異或者需求函數(shù)是非線性的情況。 [1] Fleischmann M, Krikke H R, Dekker R, Flapper SDP. 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If the transfer price of returned product is low, the profit of the remanufacturer and retailer, and supply chain will be the highest in the manufacturer-collecting model, and the retail price will be the lowest in this model; if the transfer price of returned product is high, the retail price will be the lowest and remanufacturer’s profit the highest in the retailer-collecting model. So the best choice for the manufacturer is retailer-collecting.Key words:supply chain; collecting channel; stackelberg game; capacity restriction; remanufacturing 2012-12-27 國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(71090402),國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71101120,71101055);教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金資助項(xiàng)目(10YJC630183) 舒秘(1987-),女,重慶涪陵人,講師,主要研究方向?yàn)楣?yīng)鏈管理;聶佳佳(1981-):男,副教授,博士,碩士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)楣?yīng)鏈管理、合作廣告和渠道定價(jià)等決策優(yōu)化模型。 F270 A 1007-3221(2015)04- 0052- 064 算例分析
5 結(jié)論和進(jìn)一步研究方向