再制造系统中信息共享的激励机制研究

张红宇,高 阳

(中南大学 商学院,湖南 长沙 410083)

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再制造系统中信息共享的激励机制研究

张红宇,高 阳

(中南大学 商学院,湖南 长沙 410083)

再制造生产中不确定性因素的存在,大大增加了再制造系统的复杂度,而信息共享有助于降低再制造系统中不确定性因素的影响。针对现阶段我国再制造业的发展现状,提出了一种再制造系统的信息共享激励机制。以一个拆卸商和一个加工商为例,应用委托代理理论,构建了激励拆卸商信息共享的激励模型,给出了求解方法。通过对模型进行分析与讨论,说明了激励机制有助于提高拆卸商共享信息的积极性,减少因生产计划变更而增加的额外成本,从而为再制造中的激励机制的设计提供了理论指导,为制定推动我国再制造业发展的措施提供了参考。

再制造系统;信息共享;激励机制;委托代理

一、引 言

再制造 (remanufacturing)是废弃物循环利用的重要途径之一[1-2],是实现节能减排和经济可持续发展的重要方式。再制造系统主要包括拆卸、加工和重组装等三类自治性较高的子系统[3]。目前,由于回收品的来源有限、数量不足,以及回收品质量水平不一致等因素,造成上游系统中拆卸数量和拆卸时间的高度不确定性,并因此严重影响中游和下游的生产计划与调度,从而使再制造系统的复杂度大大增加。供应链管理领域的研究表明,实施信息共享是有价值的,通过信息共享可以降低信息不一致性,有利于不同层次、不同部门和不同岗位间经济行为的协调,改善系统的运作,降低成员费用等[4-5]。因而,研究再制造系统中信息共享的激励机制,对于降低不确定性因素的影响,以实现对再制造生产活动的有效管理,具有重要的现实意义。

当前信息共享激励机制的研究大多集中在供应链管理和对等网络领域,前者主要基于契约理论或合作伙伴关系,研究解决供应链中需求信息的不对称,以消除牛鞭效应的激励机制[6-7],后者主要基于博弈理论和动态规划方法,研究如何激励节点共享信息的积极性,以减少搭便车行为[8-9]。这些研究为再制造中的信息共享激励研究提供了重要参考。

再制造领域中,已有激励机制的研究主要针对如何激励零售商的回收努力,关注于逆向物流、资金流的协调和同步[10-11],而再制造系统中的信息共享激励主要关注于影响生产协调与同步的信息流。由于再制造生产系统中拆卸、加工和重组装企业间存在信息的前向依赖,在这种不对称信息情况下,委托代理理论的应用将有利于激励信息共享。因此,针对当前我国再制造系统的特点,本文拟应用委托代理理论研究再制造系统中信息共享的激励机制,以一个拆卸商和一个加工商为例,通过构建激励拆卸商信息共享的激励模型,并对其求解,深入分析了适用于处于初级发展阶段的我国再制造业信息共享的激励方法。

二、再制造系统特点

以下,将再制造系统中拆卸、加工和重组装三个子系统分别称为上游、中游和下游。上游的拆卸商对回收品拆卸分类,得到分属不同质量等级的零部件。中游的加工商针对从上游拆卸商采购的零部件进行不同工艺的再加工,得到质量如新品一样的零部件。下游的重组装商对从加工商采购的零部件进行组装,得到可以投放市场的产品。再制造生产过程中,拆卸数量、拆卸时间、加工数量、加工时间、加工处理的工艺路线、重组装数量和重组装时间等都是影响生产计划与调度的重要因素,这些不确定性因素,大大增加了再制造系统的复杂度。

目前我国再制造业发展尚处于起步阶段,上、中、下游企业较少,容易对信息共享形成单向依赖。如由于拆卸后零部件的供应不足,中游加工商的生产计划安排依赖于来自上游拆卸商的信息。由于回收品的不确定性,无法准确预测拆卸商提供的拆卸后的零部件种类、数量和质量等级等。因而加工商期望拆卸商能够共享这些信息,以制定更准确的计划,减少计划的变更,提高生产效率。同样,对于重组装商而言,其组装的零部件均来自于中游加工商,则也期望能够随时了解加工后零部件的有关信息,以制定更准确的重组装计划,以减少计划的波动。如果自己无法获利,作为理性的商家将不可能主动参与信息共享。显然,只有通过设计合理的激励机制,才能增加商家共享信息的努力。

三、信息共享的激励模型

为简化问题,参考文献 [10]和 [11],对再制造系统中只有一个拆卸商、一个加工商和一个重组装商的情形进行建模分析。以下先对由一个拆卸商和一个加工商构成的模型进行分析。将用到符号包括:

τ:拆卸商共享的单位信息;

k:单位信息引起加工商生产计划变更的成本系数 (k＞0);

R(τ):加工商因拆卸商信息共享而获得的收益函数;

θ:独立于τ的环境干扰变量 (如其它影响生产计划的不确定因素),服从正态分布,满足θ～N(0,σ2);

h(τ):拆卸商因信息共享所付出的成本函数;

G:加工商从拆卸商那里购买该信息对应的产品应付的费用;

C:加工商将该信息对应的产品经过加工处理后出售所得的收益;

λ:拆卸商的利益分享系数,0≤λ≤1;

S:拆卸商从激励机制中获得的收益;

ρ:绝对风险规避度量;

d:拆卸商的实际货币收入;

Qd:拆卸商的确定性等价收入;

r:加工商的实际货币收入;

Qr:加工商的确定性等价收入。

加工商通过拆卸商的信息共享获得相关准确信息后,有助于其制定更准确的生产计划,减少生产计划的变更,从而降低由此带来的损失,相当于增加了收入,因而应与拆卸商分享收益,以激励其继续共享信息。信息是有价值的,共享信息也是有代价的。对于拆卸商而言,只有它从中获得更多收益,才可能继续共享信息。

拆卸商为共享信息所付出的成本为 h(τ),包括专用性资金投入及人力资源上的投入等。加工商因拆卸商信息共享而获得的收益 R(τ)=kτ+θ,假定激励机制中拆卸商享有收益线性提成 ,则 S=G+λR(τ)。

四、模型求解

根据委托代理理论,当委托人可以观测代理人努力水平时,激励相容约束 IC不起作用,任何水平的努力都可以通过参与约束 IR的强制合同实现。而当委托人无法观测代理人的努力水平时,代理人的参与约束和激励相容约束同时起作用。在本文的由拆卸商和加工商组成的模型中,对于加工商而言,无法得知拆卸商是否共享了全部相关信息,无法观测到拆卸商的信息共享努力。因此,此时加工商的问题是选择 (τ,λ),以满足上面提出的信息共享激励机制模型。

五、模型分析与讨论

基于上述模型可以得出如下性质:

性质 1:拆卸商分享的利润分成比例越大 (λ越大),则拆卸商共享的信息越多。

根据性质 1、性质 2和性质 3可得到如下结论:

结论 1:当拆卸商共享信息时,共享成本越大,其信息共享的积极性越低,只有从加工商分享更多收益,才能提高拆卸商共享信息的积极性。

结论 2:拆卸商的共享信息对于加工商制定有效的生产计划、降低因生产计划变更增加的额外成本意义重大,加工商对拆卸商的共享信息的依赖性越大,则其与拆卸商分享的收益分成也越大。

以上对由拆卸商和加工商组成的模型分析方法,也适用于由加工商和和重组装商组成的模型,同样也可以证明类似的性质,得到类似的结论,因此,不再赘述。

以上结论说明,当市场规模有限,再制造系统中一方的生产依赖于另一方的共享信息时,可以通过上述激励机制激发相关主体参与信息共享。通过信息共享获得的利润越多,其进行信息共享的积极性越高。对于没有参与信息共享的主体,激励机制将激发其共享信息,同时,由于信息共享可以带来更多收益,也使更多企业看到有利可图而成为拆卸商或加工商。这表明,在我国再制造业仍处于初级发展阶段的现实情况下,上述激励机制有助于市场培育,从而推动再制造业的成长。

六、结束语

再制造生产过程中,拆卸商通过向加工商共享回收品拆卸信息,可以提高其拆卸的零部件的销售量,并通过激励机制分享收益。同时,由于拆卸商的信息共享,使加工商的生产计划的波动减小,对于拆卸后零部件的需求更稳定,从而最终将使拆卸后零部件的价格趋于稳定,这样,拆卸商也可以从中获益。基于委托代理理论,本文对再制造生产中信息共享的激励问题进行了建模和求解,通过对模型的分析和讨论,说明了激励机制有助于提高拆卸商共享信息的积极性,降低再制造生产中不确定性因素的影响,减少因生产计划变更而增加的额外成本,从而为再制造中的激励机制的设计提供了理论指导,为制定推动我国再制造业发展的措施提供了参考。

[1]Lund Robert T.Remanufacturing[J].TechnologyReview,1984,87(2):18-23.

[2]Vaidyanathan Jayaraman.Production planning for closedloop supply chainswith product recovery and reuse:an analytical approach[J].International Journal of Production Research,2006,44(5):981-998.

[3]V D R Jr.Guide,V Jayaraman,R Srivastava.Production planning and control for remanufacturing:a state-of-the-art survey[J].Robotics and Computer Integrated Manufacturing,1999,15(3):221-230.

[4]Samar K.Mukhopadhyay,Dong-Qing Yao,Xiaohang Yue.Infor mation sharing of value-adding retailer in a mixed channel hi-tech supply chain[J].Journal ofBusiness Research,2008,61(9):950-958.

[5]Honggeng Zhou,W C Benton Jr.Supply chain practice and information sharing[J].Journal of Operations Management,2007,25(6):1348-1365.

[6]王迎军.顾客需求驱动的供应链契约问题综述 [J].管理科学学报,2005,8(2):68-76.

[7]陈国庆,黄培清.供应链中的信息共享与激励机制[J].上海交通大学学报,2007,41(12):2032-2037.

[8]侯孟书,卢显良,王涛,等.一种新的 P2P资源共享激励机制 [J].四川大学学报 (工程科学版),2005,37(3):96-98.

[9]欧阳竟成,林亚平,周四望,等.基于博弈论的 P2P系统激励机制 [J].计算机工程,2009,35(11):207-209.

[10]包晓英,蒲云.不对称信息下逆向供应链激励合同研究[J].计算机集成制造系统,2008,14(9):1717-1720,1732.

[11]伍云山,张正祥.逆向供应链的激励机制研究 [J].工业工程,2006,9(1):52-55.

[12]张维迎.博弈论与信息经济学 [M].上海:上海人民出版社,2004.

[责任编辑:张 青]

Research on Incentive Mechan ism of Information Sharing in Remanufacturing System

ZHANG Hong-yu,GAO Yang
(School of Business,Central South University,Changsha410083,China)

The existing of uncertainties in remanufacturing production has greatly increased the complexity of remanufacturing system.It has been proved that information sharing can help to reduce the impact of uncertainties.In view of the present status of remanufacturing development in China,an incentivemechanis m of information sharing isput forward.Taking an enterprise engaging in disassembly and an enterprise engaging in processing as examples,the incentivemodelof information sharing is established and solved based on principal-agent theory.Discussion of themodel illustrates that it contributes to enhance enthusias m of the enterprise engaging in disassembly to share information.And it can cut down the additional production cost caused by changes of production planning.The model therefore provides theoretical guidance to design incentive mechanism in remanufacturing,and gives some reference to devise measures to promote remanufacturing growth in China.

remanufacturing system;information sharing;incentive mechanis m;principal-agent theory

F273

A

1007—5097(2011)03—0088—03

10.3969/j.issn.1007-5097.2011.03.021

2010—01—23

国家自然科学基金 (70572060);教育部高等学校博士点专项科研基金 (20040533057)

张红宇 (1979—),女,安徽亳州人,博士生,研究方向:再制造生产管理;

高 阳 (1943—),男,湖南望城人,教授,博士生导师,研究方向:敏捷制造与协同管理,经济管理与建模。