不确定条件下闭环供应链研究综述

2015-02-18贺政纲

物流技术 2015年8期

贺政纲，李晴

（西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都 610031）

1 引言

近十几年来，随着人们环保意识的增强，闭环供应链越来越受到国内外学者的关注，关注的焦点往往集中于闭环供应链的结构设计、运作与契约协调等方面。随着研究的深入与外部条件的不断复杂化，学者们也逐渐将研究重点转移到了不确定条件下闭环供应链的相关问题上。由于闭环供应链常处于不确定条件下，因而研究闭环供应链的不确定性问题对于降低物流成本、提高供应链鲁棒性、优化全球供应链具有重要意义。本文在分析不确定条件下闭环供应链国内外研究总体趋势的基础上，对闭环供应链不确定性因素的分类、不确定条件下闭环供应链的网络设计、回收渠道选择、定价、协调等方面进行了综述，并对不确定条件下闭环供应链未来的研究方向进行了分析。

2 国内外研究总体趋势

进入21世纪以来，随着全球化进程的不断深入，企业所面临的内外部环境日益复杂。闭环供应链作为一个人为设计的系统，必然会受到诸多不确定性因素的干扰。通过在Web of Science、Engineering Village、SDOS、Taylor&Francis、Google Scholar等数据库中对关键词：Closed-loop Supply Chain、Uncertainty、Risk等进行组合搜索，发现2004-2015年期间国外关于闭环供应链不确定性问题的文章主要发表于International Journal of Production Research（《国际研究成果杂志》）、Applied Mathematical Modelling（《应用数学模型》）、Computers Integrated Manufacturing System（《计算机集成制造系统》）、European Journal of Operational Research（《欧洲运筹学报》）等国际权威期刊，整理见表1。

表1 不确定条件下闭环供应链研究国外权威期刊发表数量

国内关于不确定条件下闭环供应链的研究始于2005年。利用CNKI对闭环供应链、不确定等词进行搜索，发现2005-2014年期间，国内学者的研究文献发布情况如图1所示。

图1 不确定条件下闭环供应链研究国内期刊发布数量

通过上述分析可以看出，不确定条件下的闭环供应链已逐渐成为国内外学者研究的热点。在研究内容上，主要集中于不确定条件下闭环供应链的网络设计、定价、协调、渠道选择、鲁棒控制等方面，研究中涉及的理论主要有最优化理论、随机规划理论、模糊规划理论、鲁棒优化理论、博弈论、变分不等式理论、情景分析法、智能算法、数值分析等。

3 闭环供应链不确定性因素分类

闭环供应链中的不确定性因素多且复杂，为了更好地对不确定条件下的闭环供应链管理问题进行研究，学者们从不同的角度对这些不确定性因素进行了分类。

受多变的外界环境和供应链网络结构自身复杂性的影响，闭环供应链除了具有传统正向供应链的需求、原材料等不确定性因素以外，还有很多其他影响供应链系统运作和管理的、特有的不确定性因素。从逆向供应链网络的角度出发，易娅娅[1]认为闭环供应链的不确定性因素有：回收不确定性、再制造不确定性、再销售不确定性、合作伙伴不确定性以及环境不确定性。宫艳雪[2]从结构角度将闭环供应链的不确定性因素分为：供应与回收不确定性、需求不确定性、生产与再制造过程不确定性、外界环境不确定性、闭环供应链合作伙伴关系不确定性。

徐家旺等[3]从三个方面分析了闭环供应链的不确定性因素：（1）正向供应链的不确定性因素，主要有供应链网络设计、供应商关系与供应商选择、供应商订单分派以及供应契约[4]；（2）逆向供应链的不确定性因素，如产品退回时间与退回方式的不确定，回收产品质量、数量以及再使用价值等的不确定；（3）闭环供应链不确定性因素还包括正向供应链的不确定性因素对逆向供应链影响的不确定。

4 闭环供应链不确定性问题

4.1 不确定条件下闭环供应链网络设计问题

通常而言，闭环供应链是正向供应链和逆向供应链的有机整合，其中正向供应链包括供应商、制造商、分销商、零售商以及顾客，逆向供应链包括最终使用者、回收者、再制造商等[5]。在设计供应链网络时，若不整合正向供应链和逆向供应链则会引起供应链的次优化[6-7]，因此，闭环供应链的网络设计尤为重要。

M.El-Sayed等[8]在需求和回收数量不确定情况下建立了一个闭环供应链网络设计模型，该模型包括三级正向供应链（供应商、设施设备和配送中心）和两级逆向供应链（拆解中心和再配送中心）。研究表明在能力有限的网络中，总预期收益会直接受到平均需求和回收率的影响，但该模型存在着计算时间冗长的问题。为克服这个问题，Majid Ramezani等[7]建立了一个包括四级正向供应链（供应商、工厂、经销商和顾客）和四级逆向供应链（顾客、回收中心、维修中心和处理中心）的闭环供应链网络设计模型，并运用松弛算法来解决模型计算时间长的问题，发现在需求和回收率不确定情况下鲁棒结构比确定性结构更可靠。M.S.Pishvaee等[9]通过基于情景分析的随机规划方法来降低系统的不确定性，并利用模糊理论来处理需求、回收、成本、交货时间等不确定性因素。Majid Ramezani等[10]也运用模糊理论设计了一个闭环供应链网络模型，该模型综合考虑了柔性约束条件，如模糊度、模糊系数以及决策者模糊目标。研究结果表明，该模糊模型比确定性方法更实用，且不会过多影响计算效率。

关于闭环供应链优化方面的研究，学者们也有涉及。易娅娅[1]在回收数量和质量不确定条件下，采用遗憾值模型构建了闭环供应链网络鲁棒优化模型，并运用数值算例求解模型，验证了模型的鲁棒性。孙玲芳等[11]、赵庆建[12]在市场需求、回收率、再制造成本等不确定情况下，建立了一个基于制造商回收的闭关供应链优化模型，并对模型中的不确定性因素做了敏感性分析，发现最敏感的因素是市场需求，其次为再制造成本。不同于以往只考虑一类不确定性因素（且通常为参数不确定）的模型，S.M.Hatefi等[13]在同时考虑两类不确定性因素，即参数不确定（如需求、回收产品的数量和质量等）和设施损坏的基础上，提出了一个闭环供应链网络鲁棒优化模型。研究结果表明，若闭环供应链的能力可以随周期剧烈变化，那么在一定程度上该闭环供应链足够灵活以抵消不确定性因素带来的影响。

整理上述文献，不确定条件下闭环供应链网络设计的文献归类见表2，其中目标函数栏中，P指利润最大，C指成本最小，D指交货时间最短，Q指质量最优。

表2 不确定条件下闭环供应链网络设计文献分类

4.2 不确定条件下闭环供应链回收渠道选择问题

回收渠道的选择是闭环供应链中的一个重要环节，近十年来，国内外学者在这领域进行了大量的研究。闭环供应链中渠道参与者通常有制造商、零售商、顾客以及专门从事逆向物流的第三方[16-17]，Savaskan[18]最早提出了三种回收渠道：制造商回收、零售商回收以及第三方回收，其后学者们关于回收渠道的研究大部分都是在这三种回收渠道的基础上进行的。随着研究的深入，针对现实生活中存在两种或两种以上回收渠道并存的情况，国内外学者也对其进行了相关的研究。发现常见的闭环供应链混合回收渠道主要有三种：制造商与零售商混合回收、制造商与第三方混合回收、零售商与第三方混合回收[19-21]。袁江[22]认为除此之外，还有制造商、零售商与第三方混合的回收渠道。

根据闭环供应链中回收产品处理方式的不同，陈明明[23]和邱若臻等[24]从网络结构的角度，将闭环供应链分为四类，即,再利用闭环供应链、再制造闭环供应链、再循环闭环供应链以及商业退货闭环供应链。而学者们研究的重点主要集中于再制造闭环供应链，对其他三类闭环供应链的研究则较少。

在需求不确定的再制造闭环供应链模型中，陈月霄[25]分析了在不同回收渠道下,供应链中各个成员的利益和供应链整体利益的变化情况。易余胤等[26]通过研究发现，随着回收成本的增加,制造商将采取不同的回收渠道策略。罗慧凌[27]的研究结果表明：当回收各方的回收投资规模相当时，对制造商来说，零售商回收是最优的选择；当回收各方的回收投资规模存在差异时，回收渠道选择将发生变化，制造商将放弃零售商回收渠道而选择第三方回收渠道。陈建新等[28]在利用逆向归纳法对不同废旧品回收渠道模型进行分析的基础上，发现在零售商负责回收的模式中，只有零售商领头时，零售商的期望利润才是增加的。

除需求不确定因素外，樊松等[29]在回收价格不确定条件下，通过引入初始投入系数，研究了不同情况下再制造闭环供应链中回收渠道选择问题。韩小花[30]研究了再制造成本不确定下闭环供应链回收渠道的决策问题，发现合作机制能够消除分散化决策给制造商和零售商带来的分歧,并且能增加制造商和零售商的效用值以及整个社会的福利。高阳等[31]在回收质量不确定下，研究了回收渠道选择问题，研究结果表明，制造商的风险偏好对于其回收渠道的选择有重要影响。郑继明等[32]在市场竞争不确定下，建立了基于再制造的闭环供应链博弈模型，并研究了市场竞争对于回收渠道选择的影响，结果表明：市场竞争程度小时，制造商会选择自己的回收渠道；市场竞争程度激烈时，制造商会选择零售商回收渠道。

随着研究的深入，学者们开始考虑同时包含多个不确定性因素的再制造闭环供应链的渠道选择问题。Wei等[33]在需求、制造成本和回收成本不确定情况下，运用模糊理论和博弈论，研究了制造商、零售商和第三方的回收渠道最优决策。

通过对上述文献的整理研究（见表3），发现上述研究都是在单一回收渠道下，运用斯坦伯格博弈方法进行的，鲜少有学者对不确定条件下闭环供应链混合回收渠道进行研究。

4.3 不确定条件下闭环供应链定价问题

尽管闭环供应链系统的建模研究在过去的几年里取得了很大的进展,涌现出了许多的定价和协调模型，但这些模型几乎都只是停留在市场需求确定、信息对称以及再造品和新产品无差异情形下的研究[34]。而在不确定条件下，关于闭环供应链协调定价问题的研究较少，且研究重点往往是闭环供应链各成员在不同回收渠道下的最优定价策略。

表3 不确定条件下闭环供应链回收渠道选择文献整理

关于在需求不确定、单一回收渠道下闭环供应链最优定价策略的研究，费威等[35]通过建立基于单一制造商和单一零售商的闭环供应链模型，发现集中模式最有利于产品回收。张克勇等[36]也构建了由单一制造商与单一销售商组成的具有产品再造的闭环供应链定价模型，详细分析了各模型中新产品制造成本变化对废旧品回收价格、市场销售价格和系统及其成员利润期望值的影响。研究发现，集中决策下的市场回收价格、销售量以及系统的利润期望值都高于分散决策，且销售价格低于分散决策。另外，其还分析了不确定需求对零售商、制造商决策行为及利润的影响[37]。周琴[38]首先分别构建了集中决策下与分散决策下的闭环供应链定价模型，然后通过数值模拟仿真得出了集中决策比分散决策效率高的结论，其还发现政府奖励会提高废旧品的回收率，增加供应链中各成员及系统整体收益，且政府奖励力度与回收率和供应链的期望利润存在正相关关系。

在存在混合回收渠道的情况下，魏慕婧[39]对模糊环境下的闭环供应链定价决策进行了研究，发现在混合回收渠道的情形下制造商的期望利润最大，并且其随着废弃产品回收再利用率的增加而增加。

4.4 不确定条件下闭环供应链协调问题

学者们关于不确定条件下闭环供应链协调问题的研究，主要集中于突发事件发生下闭环供应链的契约协调，其中涉及到的不确定性因素多为由突发事件引起的需求不确定。

邱若臻等[40]研究了随机需求下具有产品回收的闭环供应链协调问题，研究表明,通过简单的“两部收费制”契约,可以在保证供应链成员利润基础上实现闭环供应链渠道协调。

王玉燕[41]探讨了收益共享契约对突发事件的协调作用，并通过研究发现：基准的收益共享契约对突发事件将不能发挥协调作用。为此，其给出了闭环供应链对突发事件的最优应对策略,并调整了原来的收益共享契约使其具有抗突发事件性。郭亚军等[42]研究了随机市场需求下，零售商负责回收，制造商将产品进行再制造后重新进入销售渠道的二阶闭环供应链，在分析传统收入共享契约的基础上提出了收入费用共享契约，实现了闭环供应链的协调。李新然等[43]分析了突发事件引起闭环供应链中最大市场需求规模发生扰动时，原收益费用共享契约下闭环供应链的协调会被打破这一问题。进而对收益费用共享契约加以改进，使之适用于协调突发事件发生前与发生后的闭环供应链系统。

王玉燕[44]研究了突发事件造成零售商面临的需求变化、而闭环供应链的回收活动却不受影响时，闭环供应链的协调问题。通过研究，给出了闭环供应链对突发事件的最优应对策略，并调整了回购契约使其能协调应对突发事件前后闭环供应链的协调。

张男[45]针对随机需求环境下的价格折扣契约问题，结合合作博弈相关理论，对价格折扣契约进行了建模分析。针对当突发事件使市场需求变化时，原有的价格折扣契约不能使闭环供应链实现协调的情况，研究了具备抗突发事件性的价格折扣契约，并证明了调整的价格折扣契约可以实现对突发事件的协调应对。

5 结论与展望

通过对闭环供应链研究现状的分析，可以得到一些不确定条件下闭环供应链的未来研究趋势和方向：

（1）在闭环供应链的实际运作过程中,除了需求可能是不确定的之外，废旧产品的回收率也是不确定的，原材料的供应、产品及原材料的市场价格等很多因素也都可能是不确定的。目前文献对涵盖多种不确定因素的研究较少，因此，未来可进一步研究含多种不确定情形、闭环供应链各成员风险偏好未知、不确定情形下联合回收以及回收率与回收价格呈非线性关系等情况。

（2）现有研究中，大部分都是针对由一个制造商和一个零售商组成的闭环供应链，对于由竞争制造商或竞争零售商构成的闭环供应链的研究较少，考虑多个制造商或零售商的现实情况，应是今后研究的重点。

（3）目前大多数文献的研究都是建立在再制造品和新产品之间无差异的基础上的，考虑再制造品和新产品之间差别的研究较少，但结合实际情况，分析再制造品和新产品之间差别应是今后研究的主要方向。

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