溯源供应链系统的回收模式选择_吴秋晨.pdf
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1、溯源系统的引入不仅为回收提供便利,还可进一步提高消费者的信任度,从而提高回收量。但不同回收模式下的回收量因受供应链各级成员溯源水平的影响会出现差异,这使得回收模式选择及供应链决策变得更加复杂和困难。因此,开展以制造商为领导者的制造商回收、零售商回收、制造商和零售商混合回收三种模式下的溯源水平、定价策略和回收量的最优决策研究具有重要的应用和学术价值。研究发现:溯源水平与溯源成本边际系数、回收成本节省和回收模式竞争程度有关。溯源水平的提高会提高批发价和销售价,降低回收价。制造商应根据消费者溯源偏好、溯源对回收的影响程度和成本弹性系数设置溯源水平。当竞争程度较低时,制造商会选择混合回收模式,否则选择
2、自行回收;当消费者偏好高于一定阈值时,混合回收模式下回收量的提高更加明显,对环境也更加有利。关键词:溯源水平;回收模式;Stackelberg博弈;供应链决策中图分类号:F 274 文献标识码:ASelection of Recycling Modes of a Supply Chain with TraceabilityWU Qiuchen1,JIA Junxiu1*,WU Tao2(1.School of Economics and Management,Xidian University,Xian,Shaanxi 710071,China;2.School of Mechano-Elec
3、tronic Engineering,Xidian University,Xian,Shaanxi 710126,China)Abstract:A supply chain traceability system does not only make it more convenient for product recycling but also improves consumers trust,which can increase the recycling volume.However,due to the variation of recycling volume resulted b
4、y the traceability level of supply chain members under different recycling modes,it becomes more complex and difficult to make supply chain decisions in the selection of recycling modes.Therefore,the optimal decision-making of traceability level,pricing strategy and recycling volume under the manufa
5、cturer recycling mode(Mode M),retailer recycling mode(Mode R)and hybrid recycling mode(Mode MR)led by manufacturers was researched.The results show that the traceability level is related to the marginal coefficient of traceability costs,cost savings in recycling and the competitiveness of recycling
6、modes.The improved traceability level can lead to an increase in the wholesale price and retail price,and a decrease in the recycling price.It is better for the manufacturer to set the traceability level according to consumer traceability preferences,the effects of traceability on product recycling,
7、and the coefficient of cost elasticity.In a moderate 文章编号:1007-5429(2023)02-0019-12DOI:10.19495/ki.1007-5429.2023.02.003收稿日期:2021-08-26基金项目:国家自然科学基金面上项目(72171186);陕西省自然科学基金面上项目(2021JM-145)作者简介:吴秋晨(1996),山东济南人,硕士研究生,主要研究方向为供应链管理。E-mail:。*通信作者:贾俊秀,副教授,博士生导师,主要研究方向为供应链管理、服务科学和健康运营管理。E-mail:。-19第 28 卷 吴
8、秋晨,等:溯源供应链系统的回收模式选择competitive market,the manufacturer will choose Mode MR.As the competition aggravates,the manufacturer will prefer Mode M.When consumer preferences reach a certain threshold,the increase of recycling volume under Mode MR is more robust,and more benifical to the environment.Key wor
9、ds:traceability level;recycling mode;Stackelberg game;supply chain decision-making1 引言 近年来,产品的更新换代速度不断加快,但回收率却持续走低。以技术迭代最快的电子产品为例,到2020年全球产生的5 360万吨电子废物,只有17.4%得到适当回收1。回收体系不完善是造成回收量低的一个重要因素。我国2017年发布的 生产者责任延伸制度推行方案 目标之一指出,到2025年,重点产品的再生原料使用比例达到20%,废弃产品规范回收与循环利用率达到50%2。2020年,国家七部委联合印发的 关于完善废旧家电回收处理体系
10、推动家电更新消费的实施方案 中指出,在引导开展废旧家电信息溯源系统建设等措施的基础上,推进废旧家电回收处理体系进一步完善。在这样的背景下,供应链系统具备溯源能力就成了必然。一方面要着眼于废弃物的源头预防,在产品的生产设计过程中,引入溯源系统,提高废旧品的循环再利用水平和回收透明度,确保回收质量;另一方面要落实废旧品的末端治理,在引入溯源系统的前提下,选择最有利于企业的回收模式,提高回收量。因此研究企业在引入溯源系统下的回收模式选择问题具有重要的现实意义。闭环供应链是在传统正向供应链的基础上,考虑逆向物流组成的一个完整的闭环系统。它不仅可以帮助企业高效利用资源,还可以保护环境3。近年来,学者们主
11、要从以旧换新、公平关切、政府补贴、碳税对闭环供应链的影响等角度进行研究。景熠和杜鹏琦4针对实施以旧换新的制造商和实施以旧换再的关联再制造商,利用博弈理论构建多元需求 下 的 两 阶 段 模 型 并 进 行 运 营 决 策 分 析。SARKAR和BHALA5研究了在制造商主导的供应链中考虑零售商的公平关切时不同回收模式的决策问题,发现制造商回收模式下的回收效率最高。随着人们对碳排放等环境问题的重视,学者们开始将闭环供应链决策与政府补贴、碳税联系起来。KONSTANTARAS等6通过建立一个混合整数非线性规划模型研究碳税和碳配额对闭环供应链库存优化决策的影响。檀哲等7研究实施不同碳税政策对制造商的
12、再制造生产决策的影响。上述文献为闭环供应链的研究和发展奠定了坚实的理论基础。因回收的废旧品是闭环供应链中再制造的原材料,所以废旧品回收的数量和效率对闭环供应链的运作至关重要。目前相关研究主要集中在回收模式选择和回收对供应链决策的影响两个方面。就供应链废旧产品回收模式的选择问题,SAVASKAN等8提出了无竞争关系下的制造商回收、零售商回收和回收商回收三种经典回收模式,研 究 表 明 零 售 商 回 收 是 最 有 效 的。接 着SAVASKAN和WASSENHOVE9纳入竞争因素,考虑了由一个制造商和两个具有竞争关系的零售商组成的系统中最优回收模式的选择问题。随后逐步有了碳排放约束、政府补贴和
13、双渠道回收等方面的研究。范定祥等10在经典模型的基础上增加了线上回收商和碳交易设计,通过 Stackelberg 博弈,得出闭环供应链的最佳回收模式并进行了优化分析。林贵华等11分析了政府同时补贴直接回收和间接回收的主体对回收策略选择的影响。卢荣花和李南12基于电子产品的短生命周期和价格依赖随机需求的特性,分别建立了零售商竞争环境下,制造商回收和零售商回收的闭环供应链模型。陈章跃等13将产品模块化设计引入闭环供应链,分析其对最优决策的影响,为制造商回收模式选择提供参考。在以上单渠道回收研究的基础上,有学者考虑了双渠道回收模式。LI等14建立了再制造商线上回收、回收商线下回收和两者混合回收三种回
14、收模式,分析在不同模型下的回收量和回收决策。上述文献为回收模式的选择奠定了理论基础和框架,但是均未将溯源水平作为内生变量引入到回收模式选择中。废旧品回收对供应链决策的影响研究主要包括定价决策、回收量决策和供应链绩效与协调三方面。定价决策主要围绕转移价格、双渠道和回收定价展开。蒋琼等15针对新兴智能回收构建了单一回收和双回收模式下的制造商一致和差异化转移定价决策模型,研究制造商的转移定价和最优利润决策问题。XIE等16研究了正向和逆向渠道的收益-20第 2期工 业 工 程 与 管 理分成比例对线上线下价格、批发价格以及企业利润的影响。罗利等17研究由制造商、零售商和第三方构成的两阶段供应链中的第
15、三方回收模式下的两阶段供应链定价问题。因为目前废旧品的回收量一直处于较低水平,所以回收量决策备受学术界的关注。王伟等18通过研究由绿色制造商、再制造商和零售商组成的供应链,在集中、分散和合作决策模式下的最优运营策略,得到再制造单位成本节约、绿色投入成本系数对酒品回收量决策的影响。MA等19研究了废旧产品的回收率和闭环供应链成员合作模式的关系。曹柬等20则将再制造成本作为内生变量,讨论三种回收模式下新产品、再造品的产量以及废旧产品的回收量决策。在闭环供应链协调研究方面,WEI 等21考虑了包括一个制造商、一个零售商和两个竞争回收商的三级闭环供应链中回收竞争与制造商整合策略之间的相互作用。SAHA
16、等22研究了奖励政策对三种回收模式的影响。赵强和夏西强23研究了四种回收宣传模式对废旧产品回收的影响,并设计契约进行了协调。但是上述文献均未探讨溯源水平和消费者溯源偏好等对供应链决策的影响。溯源不仅可以帮助企业厘清回收责任,提升回收量,还可以在整个生命周期中跟踪产品历史,从而提高消费者信任度和忠诚度。目前华为手机、海尔智家系列已经逐步引入溯源系统,拼多多的“多多电器”项目也联合TCL开启直播溯源。部分学者表示在回收的电子产品特别是集成电路芯片中引入溯源是亟待解决的问题24-25。早期对溯源的研究主要集中在系统设计方面。ZHANG和GUIN25从技术上提出利用一个小型无源射频识别标签以实现集成电
17、路的可追溯性。BENATIA等26对产品可追溯性的几个工作进行了比较研究,并给出一个标准化的可追溯性系统架构。GOPALAKRISHNAN等27认为基于区块链的回收模型可解决溯源问题,提高回收率。上述研究为人们进一步认识溯源系统的构成及其在供应链中的重要影响奠定了基础。后来,越来越多的学者探索了溯源与供应链决策的关系,但主要是以生鲜农产品为背景,对正向供应链开展研究。例如,李文立和赵帅28考虑制造商开辟电子渠道,从溯源系统降低流通损耗和提高产品质量出发,分别构建制造商主导型的双渠道供应链决策模型。SONG等29考虑引入溯源系统后三级供应链的协调问题并设计了一种新的协调设计。以上研究主要是针对传
18、统的正向供应链,缺乏溯源系统对回收环节重要影响的考虑。在上述文献的基础上,本文将溯源系统纳入供应链,探讨该背景下的回收模式选择问题。主要研究问题如下:(1)将制造商溯源水平和零售商溯源水平作为决策变量,研究具有溯源能力的制造商和零售商如何设置最佳的溯源水平和定价策略。(2)不同回收模式对具有溯源能力的供应链系统决策以及回收量提升的影响。(3)分析哪种回收模式对具有溯源能力的供应链的整体运行更有利,为回收模式的选择提供参考。本文主要在回收量设置、考虑供应链上下游共同溯源和将混合回收模式纳入比较三方面进行创新。结合商业实际,在文献 13 基础上同时考虑制造商在生产过程中和零售商在销售过程中对产品进
19、行溯源,进一步探究制造商和零售商溯源水平之间的相互影响。与文献 23 相比,本文将溯源系统对回收量的影响扩展到正向和逆向供应链两个方面,不仅考虑由于消费者溯源偏好带来的需求量的增加,还考虑到溯源对回收量提升的作用。而且也得到了与文献 30 相反的结论:文献 30 认为降低回收价格会减少回收量;但本文在引入溯源后,三种回收模式下在降低回收价格的同时均可提高回收量。本文还将具有溯源能力的混合回收模式纳入了比较范围,发现当制造商和零售商的竞争程度较小时,制造商会选择混合回收模式,这也深化了以往考虑技术创新时仅对单渠道回收进行模式选择的结论。2 三种回收模式下的溯源供应链决策问题 本文研究由一个制造商
20、和一个零售商组成的供应链回收系统。制造商负责新产品和再造品的生产,零售商对两类产品进行销售,废旧产品的回收可以由制造商、零售商其中的一方或者两方共同负责。依据废旧产品回收主体的不同,可以分为三种回收模式12。第一种是制造商直接回收的运作模式(简称M模式)。例如:佳能和惠普公司在为消费者上门安装新打印机或者复印机时,直接回收旧机器的墨盒;美国施乐公司通过提前支付邮费的方式,与消费者约定当产品报废时将其邮寄回公司;IBM、华为等,除通过正向供应链进行原材料采购、产品生产及销售等活动,也通过建立回收中心等方-21第 28 卷 吴秋晨,等:溯源供应链系统的回收模式选择式直接对废旧产品进行回收再制造31
21、。第二种是委托零售商回收的运作模式(简称R模式)。例如:柯达公司通过区域分销商回收废旧的一次性相机,日本小岛电器公司建立门店回收制度,耐克公司通过在线下门店给消费者一定折扣回收旧鞋32。第三种是制造商和零售商的混合回收模式(简称MR模式)。例如:戴尔公司不仅通过官网直接回收废旧电脑,还利用其零售商分销网络进行回收;格力、海尔等大型制造商不仅建立回收中心回收废旧家电,还与苏宁、国美等大型零售商合作,通过以旧换新等形式进行回收33。三种回收模式的结构图如图1(a)1(c)所示。所用的主要符号及其含义如表1所示。(1)供应链溯源决策问题为了提高废旧产品的回收率和利用率,供应链成员对其运营过程进行溯源
22、。假设制造商在三种回收模式中均为领导者,零售商为跟随者。制造商生产过程的溯源水平为m,零售商销售和产品使用过程的溯源水平为r。这样不仅在回收时责任主体的划分更加明确,还会倒逼企业更严格地把控生产过程。制造商对产品的溯源水平可以从两方面衡量:一方面是可溯源的产品量的大小,另一方面是可溯源产品的溯源信息量的多少。如,汽动巨头企业费斯托在产品制造过程引入溯源系统,一部分产品只能追踪到产品批次,但另一部分产品可以追踪到产品出入库时间、批次、货架作业等。制造商和零售商在进行溯源系统时,由于溯源系统的成本和带来的需求量和回收量的增加使得供应链上成员的利润结构发生了变化,从而影响到回收模式的选择。(2)废旧
23、产品特征假设新产品和再造品在质量、外观等方面没有差异,可以以相同价格在同一市场上出售8。这个假设在实践中是合理的,如柯达一次性胶卷相机并不化分新产品和再造产品,客户也不关心柯达是否在生产相机时使用旧零件34。在废旧品回收过程中,会对废旧品进行严格的技术检验,确保所有回收的废旧产品能进行再造(不合格部分做拆解处理,获得废旧品的剩余价值),但再造品市场需求Q0,不会高于新产品需求Q,即Q00再造品的单位生产成本,cr0单位回收成本,c00市场规模,10消费者对产品溯源水平的敏感系数,011废旧产品回收量对溯源系统应用的敏感系数(主要是由回收过程中由于引入溯源系统带来的回收便利引起的),021零售商
24、溯源成本的弹性系数,kr1MR模式下两个回收模式间的竞争程度,01-22第 2期工 业 工 程 与 管 理回收量分别为:Qm0=pm0+122m-pr0Qr0=pr0+122m-pm0(3)其中,表示制造商回收和零售商回收之间的竞争程度,01,越大表示两个回收渠道的竞争程度越强。3 考虑溯源的供应链决策分析 3.1制造商回收模式(M模式)在此模式下,首先,制造商在生产阶段决定m;然后,在产品的销售和回收阶段,制造商以p0从消费者手中回收废旧产品并以w将产品出售给零售商;最后,零售商一方面以p将产品售卖给消费者,另一方面决定r。如果用jm和jr(jM,R,MR )分别表示制造商和零售商在三种模式
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