景 熠，李文川，宋 寒

(1.重慶理工大學 管理學院，重慶 400054；2.南昌航空大學 經(jīng)濟管理學院，江西 南昌 330063)

0 引言

無線射頻識別(Radio Frequency IDentification, RFID)技術(shù)可以通過無線射頻信號的空間耦合傳輸特性識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)在識別速度、識別距離、信息存儲容量、讀寫能力和環(huán)境適應性等方面具有明顯優(yōu)勢[1]，經(jīng)過十多年的發(fā)展已相對成熟，并在制造領(lǐng)域進行了大量成功應用。以歐盟為例，與RFID相關(guān)的產(chǎn)學研合作項目累計達到近100個，其中約50%涉及制造產(chǎn)業(yè)，涵蓋了汽車、航空、鐵路、重型卡車、食品加工、電子以及家電等10多個應用領(lǐng)域?！笆晃濉?、“十二五”期間，在國家863計劃、電子發(fā)展基金、國家信息化試點以及地方科技項目的推動和支持下，我國多個地區(qū)在機械加工、電子元器件制造、汽車、航空器材、五金、醫(yī)療設備等制造行業(yè)進行了大量RFID應用示范并取得了預期成效。隨著示范推廣的不斷深入，RFID技術(shù)在制造領(lǐng)域的應用已從單一“工廠級”向“供應鏈級”逐步拓展。Delen等[2]通過案例研究表明，與條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)在信息獲取方面具有顯著優(yōu)勢，由RFID獲取的準確信息能夠為制造商和分銷商提供更好的商業(yè)決策支持。但是，總體而言，制造領(lǐng)域“供應鏈級”在目前RFID市場應用結(jié)構(gòu)中所占的比例仍然偏低，且企業(yè)應用效果并不顯著。課題組通過對前期研究成果進行總結(jié)并對我國多家制造企業(yè)RFID技術(shù)應用情況進行調(diào)研，得出結(jié)論：投資采納及內(nèi)化過程都對企業(yè)RFID技術(shù)應用成效有顯著影響，但應用成效首先取決于企業(yè)對該技術(shù)科學而合理的投資采納[3]。由于投資采納RFID技術(shù)會增加供應鏈企業(yè)的運作成本，而Tsai等[4]通過研究表明，投資成本是決定企業(yè)是否采納RFID技術(shù)最關(guān)鍵的影響因素。因此，如何從收益最大化的角度探討供應鏈RFID技術(shù)投資對產(chǎn)品定價、成本分擔和收益協(xié)調(diào)的影響十分必要。

范體軍等[5]針對一個供應商和一個零售商組成的兩級供應鏈，考慮由供應商采用RFID技術(shù)壓縮提前期進而提升服務水平，分別建立了采用RFID技術(shù)前后分散決策和集中決策供應鏈的收益模型，并分析了采用RFID技術(shù)后提前期壓縮量的閾值;張李浩等[6]以供應商管理庫存機制下的二級供應鏈為研究對象，采用Newsvendor模型和邏輯證明方法，建立了提前期壓縮與供應鏈收益的關(guān)系模型，分析了供應商采用RFID技術(shù)縮短提前期對供應鏈及其成員收益的影響;張李浩等[7]考慮由制造商投資RFID技術(shù)，消除需求信息不對稱并減小需求預測誤差，通過建立RFID技術(shù)，采用前后分散式和集中式供應鏈的收益模型，分析了RFID標簽成本閾值對批發(fā)價、服務水平和協(xié)調(diào)參數(shù)的影響;Rekik等[8]考慮RFID技術(shù)能夠減少商品的庫存錯放現(xiàn)象，建立了供應鏈采用RFID前后的報童模型，通過RFID技術(shù)的應用，有效消除了因庫存錯放造成的商品損耗，得出原有損耗商品價值與投資RFID技術(shù)成本之間的均衡點;但斌等[9]針對一個制造商和一個零售商組成的二級供應鏈，考慮實際庫存與系統(tǒng)庫存不一致的情況，采用RFID技術(shù)準確監(jiān)控庫存，建立了基于RFID技術(shù)的供應鏈庫存優(yōu)化和協(xié)調(diào)模型;張李浩等[10-11]分別建立了供應鏈成員均不投資RFID技術(shù)、僅零售商投資RFID技術(shù)、僅制造商投資RFID技術(shù)和成員企業(yè)共同投資RFID技術(shù)4種情景下的收益模型，探討了RFID技術(shù)投資對成員收益的影響，并進一步通過批發(fā)價格契約、收益共享契約和回購契約，分析了共同投資情景下，成員企業(yè)可承擔的RFID技術(shù)成本閾值、成本分攤系數(shù)以及合理的收益分配方案;楊惠霄等[12]針對由一個制造商和兩個競爭型零售商組成的供應鏈，考慮商品錯放率對產(chǎn)品定價的影響，分別探討了分散式和集中式供應鏈投資RFID技術(shù)的決策問題，分析了供應鏈愿意投資RFID技術(shù)的決策條件;在此基礎(chǔ)上，張李浩等[13]研究了兩個競爭型零售商市場地位不平等情景下RFID技術(shù)的投資決策問題;陶峰等[14]針對由兩個競爭型供應商和一個零售商組成的供應鏈，考慮運用RFID技術(shù)提升庫存準確性，研究了RFID技術(shù)的投資決策問題。

從上述文獻分析可以看出，目前供應鏈管理領(lǐng)域有關(guān)RFID的定量化研究主要集中在運用RFID技術(shù)壓縮提前期、消除需求預測誤差和降低庫存不準確性3個方面，均側(cè)重于供應鏈運作中的正向環(huán)節(jié)。然而隨著循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的企業(yè)更加主動地對處于生命周期末端的產(chǎn)品進行回收和再處理，“資源—生產(chǎn)—消費—廢棄”的開環(huán)過程正在向“資源—生產(chǎn)—消費—再生資源”的閉環(huán)供應鏈運作方式轉(zhuǎn)變。而在閉環(huán)供應鏈的回收和再處理環(huán)節(jié)中，RFID技術(shù)同樣具有重要的應用價值[15]。

在閉環(huán)供應鏈中，制造商往往需要依靠直接面向市場的分銷商進行廢舊產(chǎn)品回收。但由于分銷商不會進行拆卸檢驗，并缺乏相應的檢測設備，可能會將已經(jīng)無法再制造修復的廢舊產(chǎn)品以高價回收，再轉(zhuǎn)移給制造商。制造商對這類廢舊產(chǎn)品只能進行環(huán)保廢棄或者循環(huán)價值很低的回爐處理。運用RFID標簽可以完整、準確地記錄產(chǎn)品及其零部件在生產(chǎn)、流通和消費者使用中的損壞信息、維修信息和循環(huán)次數(shù)，而這些信息可以幫助分銷商有效降低誤回收的概率[16]。

本文在已有研究的基礎(chǔ)上，針對由一個制造商和一個負責回收的分銷商組成的閉環(huán)供應鏈系統(tǒng)，考慮分銷商的誤回收情況及其影響，通過采納RFID技術(shù)降低誤回收率，分別建立了采納RFID技術(shù)前后分散決策閉環(huán)供應鏈的收益模型，探討誤回收率的允許范圍，以及投資RFID技術(shù)的單位成本閾值。在此基礎(chǔ)上，設計了一個基于非對稱Nash協(xié)商的兩部定價契約，以實現(xiàn)分散式閉環(huán)供應鏈投資RFID的收益協(xié)調(diào)。

1 問題描述與基本假設

本文考慮由一個制造商、一個分銷商組成的閉環(huán)供應鏈。其中，制造商同時生產(chǎn)新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品，分銷商對這兩種產(chǎn)品進行銷售，并負責廢舊產(chǎn)品的回收。由于分銷商的檢測技術(shù)水平有限，可能回收無法進行再制造的廢舊產(chǎn)品交付給制造商，制造商只能將這類回收產(chǎn)品進行環(huán)保廢棄處理，無法實現(xiàn)循環(huán)利用和價值增值。假設分銷商誤回收的概率為α(0≤α≤1)，當分銷商向制造商交付qr回收產(chǎn)品時，(1-α)qr的回收產(chǎn)品可用于再制造，αqr的回收產(chǎn)品進行環(huán)保廢棄，廢棄成本為cd。當閉環(huán)供應鏈采納RFID技術(shù)后，能夠消除廢舊產(chǎn)品的誤回收問題，即α=0。但是，使用RFID技術(shù)將會增加供應鏈運作成本，參考文獻[12-14]的分析和假設，本文僅考慮RFID的標簽成本，忽略其固定成本，每個RFID標簽的單位成本為cl，且制造商是RFID的投資主體。

制造商使用原材料生產(chǎn)新產(chǎn)品的單位成本為cn，使用回收產(chǎn)品進行再制造修復的單位成本為cr；分銷商從市場上回收廢舊產(chǎn)品的回購成本為cc；制造商從分銷商獲得回收產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移成本為ct，且ct>cc。

2 分散式閉環(huán)供應鏈RFID技術(shù)投資決策

2.1 閉環(huán)供應鏈不投資RFID技術(shù)的收益模型

基于上述符號設置和基本假設，制造商利潤函數(shù)為

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

將式(8)和式(9)帶入式(5)和式(6)，得到新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的最優(yōu)銷售價格分別為：

(10)

(11)

(12)

(13)

將式(8)～式(13)分別帶入式(1)和式(2)，分別得到制造商和分銷商的最優(yōu)利潤為：

(14)

(15)

2.2 閉環(huán)供應鏈投資RFID技術(shù)的收益模型

當制造商采納RFID技術(shù)后，可以消除誤回收情況的發(fā)生，但會增加相應的RFID標簽成本。此時，制造商和分銷商的利潤函數(shù)分別為：

(16)

(17)

參照2.1節(jié)的求解過程，可以得到新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的最優(yōu)中間價格分別為：

(18)

(19)

新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的最優(yōu)銷售價格分別為：

(20)

(21)

新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的最優(yōu)銷售數(shù)量分別為：

(22)

(23)

制造商和分銷商的最優(yōu)利潤分別為：

(24)

(25)

2.3 RFID技術(shù)的投資收益分析

對于閉環(huán)供應鏈，若不進行RFID技術(shù)投資和應用，就需要承擔廢舊產(chǎn)品誤回收帶來的收益損失；若采納了RFID技術(shù)，并應用于產(chǎn)品回收環(huán)節(jié)，則可以避免誤回收，但需要承擔投資RFID技術(shù)的成本。因此，有必要對閉環(huán)供應鏈投資RFID技術(shù)的收益性進行分析。

結(jié)論4在分散式閉環(huán)供應鏈RFID投資決策中，制造商、分銷商愿意承擔的RFID標簽的最大單位成本與整個系統(tǒng)的邊界值保持一致。

3 閉環(huán)供應鏈投資RFID技術(shù)的協(xié)調(diào)策略

3.1 集中決策下投資RFID技術(shù)的收益分析

集中決策下，閉環(huán)供應鏈采納RFID技術(shù)的利潤函數(shù)為

(26)

(27)

(28)

新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的最優(yōu)銷售數(shù)量分別為：

(29)

(30)

集中決策下，閉環(huán)供應鏈的最優(yōu)利潤為

(31)

3.2 基于非對稱Nash協(xié)商的兩部定價契約

(32)

(33)

(34)

(35)

由上述分析可知，為了提高產(chǎn)品的銷售數(shù)量，使整個閉環(huán)供應鏈達到最理想的收益水平，制造商會最大限度地降低中間價格，使其等于單位成本；并且通過事先向分銷商收取固定補償費來獲取收益，進行“剩余索取”。固定補償費用的大小說明了制造商和分銷商分享閉環(huán)供應鏈績效改善的比例，其具體取值取決于雙方的市場地位及其談判能力。

4 數(shù)值仿真

在目前的市場環(huán)境中，消費者對新產(chǎn)品的市場需求規(guī)模明顯大于對再制造產(chǎn)品的市場需求規(guī)模，因此設φn=100>φr=60；而基于目前消費者對再制造產(chǎn)品的認知，即使再制造產(chǎn)品在質(zhì)量和性能方面完全達到了新產(chǎn)品的水平，兩者的市場替代性也較低，因此設γ=0.3；再制造總成本(包括修復成本和回收成本)約為新產(chǎn)品制造總成本的50%～70%，并且制造商從分銷商獲得回收產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移成本一定大于分銷商的回收成本，因此設cn=20，cr=8，ct=6，cc=5；對于普通類型的廢舊產(chǎn)品，其環(huán)保廢棄技術(shù)較為成熟，成本較低，因此設cd=2。

5 結(jié)束語

本文針對由一個制造商和一個分銷商組成的二級閉環(huán)供應鏈，考慮誤回收率對閉環(huán)供應鏈及其成員收益的影響，基于博弈定價的方法建立了Stackelberg博弈模型，探討了分散式閉環(huán)供應鏈投資RFID技術(shù)的決策問題。分別建立了投資RFID技術(shù)前后閉環(huán)供應鏈及其成員的收益表達式，分析了誤回收率的允許范圍以及閉環(huán)供應鏈愿意投資RFID技術(shù)的決策條件。通過與集中決策下投資RFID技術(shù)的收益績效進行對比，確定分散式閉環(huán)供應鏈存在“雙重邊際”效應，設計了一個基于非對稱Nash協(xié)商的兩部定價契約，實現(xiàn)了閉環(huán)供應鏈投資RFID技術(shù)的協(xié)調(diào)。最后通過數(shù)值仿真對結(jié)論進行了驗證。

本文主要探討了誤回收率對閉環(huán)供應鏈收益的影響，未來中還需要進一步探索RFID技術(shù)在閉環(huán)供應鏈其他環(huán)節(jié)的應用，并綜合考慮投資決策問題；此外，還可以進一步探討競爭環(huán)境下的閉環(huán)供應鏈投資RFID技術(shù)的問題。