趙 璐，李明波

(1.武漢理工大學(xué) 汽車(chē)工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢理工大學(xué) 現(xiàn)代汽車(chē)零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；3.湖北力帝機(jī)床股份有限公司，湖北 宜昌 443099)

隨著汽車(chē)保有量和產(chǎn)銷(xiāo)量的提高，退役汽車(chē)的數(shù)量逐年增加，如何實(shí)現(xiàn)退役汽車(chē)的高效循環(huán)利用已成為迫切需要研究的重要課題。目前，汽車(chē)退役后零部件的處理方式主要有直接回用、再制造、再循環(huán)、能量回收和填埋等。為了充分發(fā)揮退役汽車(chē)的循環(huán)利用效率，實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的最大化，在退役汽車(chē)再利用過(guò)程中，開(kāi)展回用件分類(lèi)分級(jí)的管理便顯得十分必要。

長(zhǎng)期以來(lái)，圍繞退役汽車(chē)單一再利用方式特別是再制造逆向供應(yīng)鏈系統(tǒng)的研究工作較多，普遍忽視了再利用效率最高的直接回用這一循環(huán)利用方式的研究。在再制造回收渠道選擇、回收與定價(jià)決策方面，孫嘉軼等[1]通過(guò)構(gòu)建與銷(xiāo)售數(shù)量和回收價(jià)格都相關(guān)的回收數(shù)量函數(shù)，研究了再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈回收渠道的選擇；洪憲培[2]和Savaskan[3-4]等運(yùn)用博弈論對(duì)多種再制造供應(yīng)鏈模型的回收渠道選擇和定價(jià)策略問(wèn)題展開(kāi)研究；張玲等[5]考慮了在再制造成本不確定的情況下，不同回收模式的對(duì)比分析；在再制造產(chǎn)品與新產(chǎn)品的差異定價(jià)上，Guide等[6]得出新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的支付意愿存在差異，并對(duì)渠道決策有顯著的影響；曹曉剛[7]等研究競(jìng)爭(zhēng)型制造商和單一零售商構(gòu)成的再制造系統(tǒng)的價(jià)格-產(chǎn)量決策模型；孫浩[8]和郭軍華[9]等研究了新產(chǎn)品及再制造產(chǎn)品支付意愿差異下閉環(huán)供應(yīng)鏈的定價(jià)策略；包曉英等[10]在研究支付意愿差異下閉環(huán)供應(yīng)鏈定價(jià)策略的同時(shí)，運(yùn)用了協(xié)調(diào)機(jī)制使供應(yīng)鏈最優(yōu)。對(duì)于閉環(huán)供應(yīng)鏈的不確定問(wèn)題，F(xiàn)erguson等[11]考慮回收的退役產(chǎn)品質(zhì)量不確定性，并假設(shè)服從某概率分布，假設(shè)再制造費(fèi)用和質(zhì)量等級(jí)服從線(xiàn)性分布，求得供應(yīng)鏈中成員的最優(yōu)定價(jià)策略；Teunter等[12]假設(shè)回收產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)服從多項(xiàng)式分布，并求解出回收產(chǎn)品定價(jià)策略；Wei 等[13]考慮產(chǎn)品的回收數(shù)量、市場(chǎng)需求、回收價(jià)格的不確定性，建立了一個(gè)模糊的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，分析制造商的回收渠道選擇和定價(jià)策略。

以上文獻(xiàn)均未涉及以直接回用為再利用方式的逆向供應(yīng)鏈系統(tǒng)。隨著家用車(chē)的普及和汽車(chē)更新?lián)Q代速度的加快，退役汽車(chē)的規(guī)模和質(zhì)量水平也在逐步提升，直接回用這一再利用方式所占比例正在快速提升，已經(jīng)成為一種資源環(huán)境效益最高、經(jīng)濟(jì)性最好的再利用途徑。為此，筆者根據(jù)在回收拆解企業(yè)主導(dǎo)下消費(fèi)者對(duì)再制造件和直接回用件認(rèn)知度的不同，基于退役汽車(chē)回用件分類(lèi)分級(jí)博弈模型研究回用件和再制造件的定價(jià)機(jī)制，并對(duì)直接回用和再制造再利用方式的經(jīng)濟(jì)性展開(kāi)比較，以期為退役汽車(chē)回用件分類(lèi)分級(jí)管理及再利用工作提供理論支持。

1 退役汽車(chē)分類(lèi)分級(jí)博弈模型構(gòu)建

1.1 研究背景

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的退役汽車(chē)回收市場(chǎng)管理粗放，秩序較為混亂，消費(fèi)者對(duì)回用件質(zhì)量信心缺失，直接回用比率非常低下。退役汽車(chē)的分類(lèi)分級(jí)管理就是對(duì)回用件的質(zhì)量水平進(jìn)行有效的評(píng)估、分析與報(bào)告，以幫助潛在使用者判斷回用件是否滿(mǎn)足自身的使用要求[14]，提高直接回用件的利用率。

為了深入了解退役汽車(chē)回收拆解及再利用現(xiàn)狀，針對(duì)北京市3家回收拆解企業(yè)進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，調(diào)研的3家企業(yè)年均回收拆解量20 000余臺(tái)，由于限牌及鼓勵(lì)更新?lián)Q代政策的影響[15]，車(chē)主大多為提前或主動(dòng)報(bào)廢，回收的報(bào)廢車(chē)輛狀況良好。

以退役汽車(chē)回用件分類(lèi)分級(jí)管理基本要求和實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立退役汽車(chē)分類(lèi)分級(jí)博弈模型，并對(duì)產(chǎn)品的定價(jià)決策和協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行研究。為簡(jiǎn)化分析過(guò)程，本模型中只涉及退役汽車(chē)的直接回用(再使用)和再制造兩部分[16]，并將汽配城、維修廠、個(gè)人直接使用者統(tǒng)一簡(jiǎn)稱(chēng)為消費(fèi)者，故模型中只涉及回收拆解企業(yè)、消費(fèi)者、再制造企業(yè)3個(gè)主體。

退役汽車(chē)在回收拆解企業(yè)完成拆解、檢測(cè)、壽命評(píng)估以及分類(lèi)分級(jí)等過(guò)程后，將根據(jù)其結(jié)構(gòu)和性能情況分為不同的質(zhì)量等級(jí)，一般分為一級(jí)回用件、二級(jí)回用件和三級(jí)回用件。一方面，再制造企業(yè)是回收拆解企業(yè)的用戶(hù)，后者為前者提供生產(chǎn)原料，另一方面，在市場(chǎng)上，直接使用件和再制造產(chǎn)品存在共同市場(chǎng)，回收拆解企業(yè)與再制造企業(yè)之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。因此，通過(guò)分析回收拆解企業(yè)、再制造企業(yè)以及消費(fèi)者三者構(gòu)成的市場(chǎng)關(guān)系，建立退役汽車(chē)分類(lèi)分級(jí)管理后直接使用件和再制造件間的博弈模型，可以為建立最優(yōu)定價(jià)策略和協(xié)調(diào)機(jī)制提供依據(jù)。

1.2 模型構(gòu)建

分類(lèi)分級(jí)管理中業(yè)務(wù)主體及其關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖1所示。

圖1 退役汽車(chē)回用件分類(lèi)分級(jí)閉環(huán)供應(yīng)鏈模型

退役汽車(chē)分類(lèi)分級(jí)模型中使用到的數(shù)學(xué)符號(hào)如表1所示。

1.3 模型假設(shè)

假設(shè)1：消費(fèi)者只購(gòu)買(mǎi)一級(jí)回用件。據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)20余家年拆解量在10 000輛的回收企業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，目前全部企業(yè)收入中，回用件的銷(xiāo)售份額只占10%左右，比例很少。為簡(jiǎn)化模型，假設(shè)消費(fèi)者只購(gòu)買(mǎi)一級(jí)回用件，并稱(chēng)為直接使用件，再制造企業(yè)可以購(gòu)買(mǎi)所有等級(jí)的回用件。

假設(shè)2：消費(fèi)者對(duì)直接回用件、再制造件和新件的認(rèn)知存在不同，且均勻分布在[0,1]之間。這里只討論直接回用件和再制造件的差異，根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究[4，17]，直接回用件和再制造件的需求量為式(1)和式(2)：

qn=Q-Sh+βSr

(1)

qr=Q-Sr+αSh

(2)

假設(shè)3：為簡(jiǎn)化模型，假設(shè)退役汽車(chē)零部件全部分類(lèi)分級(jí)后作為回用件，以廢鋼鐵形式再循環(huán)部分的利潤(rùn)忽略不計(jì)。假設(shè)二級(jí)回用件的價(jià)格為一級(jí)回用件價(jià)格的50%，三級(jí)回用件的價(jià)格為二級(jí)回用件價(jià)格的50%，即為0.5Sh和0.25Sh。

假設(shè)4：假設(shè)回收渠道的投資費(fèi)用是回收拆解企業(yè)回收率的凹函數(shù)，采用Savaskan[3]、Hong[18]以及Atasu[19]等在再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈的研究?jī)?nèi)容的假設(shè)，把回收渠道費(fèi)用設(shè)為回收率的二次函數(shù)，即為CL×τ2。

假設(shè)5：在不考慮因回用件的質(zhì)量等級(jí)不同帶來(lái)的再制造加工成本差異下，假設(shè)回用件的質(zhì)量等級(jí)越高，銷(xiāo)售價(jià)格越高，再制造所需的單位原材料成本越高，即Crh>Crm>Crl；由于分類(lèi)分級(jí)前的檢測(cè)過(guò)程相同，與回用件的質(zhì)量水平無(wú)關(guān)，故假設(shè)單位檢測(cè)費(fèi)用均為n。

假設(shè)6：假設(shè)再制造企業(yè)堅(jiān)持以銷(xiāo)定產(chǎn)的經(jīng)營(yíng)策略，回用件無(wú)庫(kù)存積壓?；厥詹鸾馄髽I(yè)未銷(xiāo)售完的回用件全部以廢舊鋼鐵的形式進(jìn)入再循環(huán)渠道。

假設(shè)7：假設(shè)每個(gè)消費(fèi)者只購(gòu)買(mǎi)一件再制造產(chǎn)品或者直接回用件[4]。

假設(shè)8：假設(shè)回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)規(guī)模均相對(duì)較小，均無(wú)主導(dǎo)市場(chǎng)能力，它們之間存在納什(Nash)均衡博弈，故自身的決策行為均依賴(lài)于對(duì)方?jīng)Q策?；厥詹鸾馄髽I(yè)的決策量為直接回用件的價(jià)格Sh和回收率τ，再制造企業(yè)的決策量為再制造件價(jià)格Sr。

2 分散式?jīng)Q策

在分散式?jīng)Q策中，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)都以各自的利潤(rùn)最大化為目標(biāo)。因此，在這一博弈模型中，兩者同時(shí)行動(dòng)，回收拆解企業(yè)確定直接回用件的銷(xiāo)售價(jià)格Sh和回收率τ，再制造企業(yè)同時(shí)確定再制造件的銷(xiāo)售價(jià)格Sr。其中，回用件的單位銷(xiāo)售額為(Ph+0.5Pm+0.25Pl)Sh，再制造件的單位修復(fù)成本為CrhPh+CrmPm+CrlPl，再制造件的單位總成本(Ph+0.5Pm+0.25Pl)Sh+CrhPh+CrmPm+CrlPl，為方便描述，令X=CrhPh+CrmPm+CrlPl，Y=Ph+0.5Pm+0.25Pl。

基于上述分析，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)的利潤(rùn)額可分別表示為：

π回收拆解=qnSh+qrYSh-Qτn-CLτ2

(3)

π再制造=qrSr-qr(YSh+X)

(4)

由假設(shè)2并考慮式(3)的一階條件，可得回收拆解企業(yè)的最優(yōu)響應(yīng)函數(shù)為：

(5)

(6)

(7)

故再制造商和回收拆解企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)π再制造、π回收拆解分別為：

(8)

(9)

分散式?jīng)Q策下的閉環(huán)供應(yīng)鏈的總利潤(rùn)為：

(10)

3 集中式?jīng)Q策

在集中式?jīng)Q策閉環(huán)供應(yīng)鏈中，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)均以系統(tǒng)整體利潤(rùn)最大化為目標(biāo)。根據(jù)模型，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)的利潤(rùn)可表示為：

MΠ=π回收拆解+π再制造=qnSh-

Qτn-CLτ2+qrSr-qrX

(11)

由假設(shè)2知：qn=Q-Sh+βSr，qr=Q-Sr+αSh，考慮式(11)的一階條件，可得回收拆解企業(yè)的最優(yōu)響應(yīng)函數(shù)為：

(12)

(13)

(14)

故集中式?jīng)Q策供應(yīng)鏈的總利潤(rùn)為：

(15)

4 算例分析

分析認(rèn)知度對(duì)銷(xiāo)售價(jià)格和銷(xiāo)售利潤(rùn)的影響。根據(jù)調(diào)研結(jié)果對(duì)模型做出如下假設(shè)：n=2，CL=5 000，Q=60，Crh=2，Crm=6，Crl=10，Ph=0.2，Pm=0.6，Pl=0.2。在此模型中，再制造費(fèi)用相對(duì)中等水平，回收價(jià)格相對(duì)較低，檢測(cè)費(fèi)用相對(duì)中等，二級(jí)回用件和三級(jí)回用件價(jià)格整體相對(duì)較低。由于消費(fèi)者對(duì)于再制造件和直接回用件的接受程度不同，因此再制造件的認(rèn)知度和直接回用件的認(rèn)知度對(duì)銷(xiāo)售價(jià)格和利潤(rùn)的影響程度將不同，對(duì)分散式和集中式的分別影響程度不同。為了更好的對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行研究，分別做出了分散式和集中式供應(yīng)鏈的銷(xiāo)售價(jià)格和利潤(rùn)對(duì)認(rèn)知度α和β變化的等值線(xiàn)圖，如圖2～圖4所示。

圖2 認(rèn)知度對(duì)分散式供應(yīng)鏈的銷(xiāo)售價(jià)格影響

圖3 認(rèn)知度對(duì)集中式供應(yīng)鏈的銷(xiāo)售價(jià)格影響

圖4 認(rèn)知度對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)銷(xiāo)售總利潤(rùn)的影響

從圖2可以看出來(lái)，在分散式?jīng)Q策中，再制造件的價(jià)格大于直接回用件的價(jià)格；認(rèn)知度越大，價(jià)格對(duì)認(rèn)知度的靈敏度越高。直接回用件的價(jià)格從76.2元到398元左右，增長(zhǎng)率為422.3%，再制造件的價(jià)格從82.2元到376元，增長(zhǎng)率為357.4%；隨著再制造件認(rèn)知度和直接回用件認(rèn)知度的增大，直接回用件和再制造件價(jià)格均升高，α和β對(duì)Sb和Sr的影響均較大，且認(rèn)知度越大，等值線(xiàn)越密集，說(shuō)明價(jià)格對(duì)于認(rèn)知度的靈敏度越高。這是因?yàn)檎J(rèn)知度的變化會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品需求量的變化，直接回用件和再制造件相互間具有替代性，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)具有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，α和β對(duì)Sb和Sr的影響均較大。

從圖3同樣可以得出圖2的結(jié)論，在集中式?jīng)Q策中，再制造件的價(jià)格大于直接回用件的價(jià)格，α和β對(duì)Sb和Sr的影響均較大，故再制造件和直接回用件具有替代性，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)具有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。比較圖3和圖2，集中式?jīng)Q策的產(chǎn)品價(jià)格大于分散式?jīng)Q策的產(chǎn)品價(jià)格，故分散式?jīng)Q策更能激發(fā)消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)積極性。

從圖4可看出來(lái)，隨著α和β的增大，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總利潤(rùn)均增大，且分散式?jīng)Q策的總利潤(rùn)更高，增長(zhǎng)率更大。利潤(rùn)從7.58萬(wàn)元到54.7萬(wàn)元，增長(zhǎng)率為621.6%，在圖4(b)中，利潤(rùn)從0.59萬(wàn)元到32.2萬(wàn)元，增長(zhǎng)率為476.0%。這是由于分散式?jīng)Q策中，回收拆解企業(yè)和再制造企業(yè)均考慮自身的利益最大，故存在更大的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，故分散式?jīng)Q策有利于整個(gè)供應(yīng)鏈的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

從以上分析可以看出，再制造件和直接回用件相互間具有替代性，且不管是分散式或是集中式?jīng)Q策，再制造件的價(jià)格均高于直接回用件的價(jià)格，故對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，在零件質(zhì)量和可靠性均滿(mǎn)足的條件下，應(yīng)選用直接回用件；適當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)有利于整個(gè)供應(yīng)鏈的發(fā)展，故對(duì)于整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)選用分散式?jīng)Q策；分散式?jīng)Q策的產(chǎn)品價(jià)格更低，隨著退役汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)直接回用件和再制造件的認(rèn)知度將提高，為了激發(fā)消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)積極性，應(yīng)選擇分散式?jīng)Q策。

5 結(jié)論

構(gòu)建了分散式和集中式兩種決策模式下的退役汽車(chē)回用件分類(lèi)分級(jí)模型，對(duì)不同認(rèn)知度下的最優(yōu)定價(jià)和供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)進(jìn)行了研究，得到各決策變量的最優(yōu)解。對(duì)兩種決策下模型的利潤(rùn)值進(jìn)行了對(duì)比分析，從供應(yīng)鏈系統(tǒng)和消費(fèi)者角度對(duì)產(chǎn)品選擇及其協(xié)調(diào)機(jī)制提出了建議。結(jié)果表明：分散式?jīng)Q策中的供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)更高、產(chǎn)品價(jià)格更低，可激發(fā)消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)積極性，有利于供應(yīng)鏈的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展；在兩種決策中，直接回用件的價(jià)格均較低，故直接回用件比再制造件的經(jīng)濟(jì)性更好。