竞争性供应链下再制造产品的回收渠道研究

李晓静，艾兴政，唐小我



竞争性供应链下再制造产品的回收渠道研究

李晓静，艾兴政，唐小我

（电子科技大学经济与管理学院，四川成都，610054）

基于链与链竞争市场，以制造商和零售商集中化结构下闭环供应链模型为基准，考察了分散化结构下不同回收渠道对供应链各成员利润的影响，并识别了每种回收渠道选择的条件与均衡特征。最后从回收率、制造商与零售商实现共赢的角度讨论了最优回收渠道结构。研究发现：无论是集中化结构还是分散化结构下制造商对回收渠道的选择均取决于产品竞争强度与回收补偿价格，这显著不同于零售商与回收率对回收渠道的选择不依赖任何因素。同时，分散结构下若回收补偿价格较低且产品竞争强度弱于某一水平，或回收补偿价格较高且产品竞争强度控制在合适范围内时，选择制造商回收结构实现了制造商与零售商利润的双赢。

闭环供应链；链与链竞争；回收渠道；制造商与零售商共赢

0引言

人们对环境污染和资源紧缺问题的重视，使越来越多的企业开始关注废旧产品的回收与再制造。闭环供应链作为环境保护、资源有效利用的重要实现方式之一，为企业带来了可观的经济效益和社会效益。因此，越来越多企业开始把闭环供应链加入到自己的战略管理当中。例如，施乐公司1991年开始实施再生战略,十多年来减少了70多万吨垃圾填埋，使250万台复印机、打印机获得新生，节约了45-60%的制造成本，获得了上亿美元的收益[1]。杜邦公司1995年在美国田纳西州开设了一家回收厂，每年再生的1500吨尼龙材料被用于生产新的地毯和汽车零件[2]。戴姆勒克莱斯勒和宝马公司甚至开始共同建立研究机构对闭环供应链进行研究。在这些公司的回收中，存在着多种不同的回收模式。如施乐公司选择自己回收废旧产品，它为顾客提供免费的邮箱，以便商品用完后可以直接寄回公司[3]。也有企业把回收业务委托给零售商，如：柯达公司通过零售商回收了大量的一次性相机，平均76%的相机都得到了再利用。还有通过第三方回收废旧产品，如：美国的三大汽车制造集团联合投资和研发回收中心，其在废旧产品回收上取得较大的规模效益[4]。那么，制造商究竟什么时候选择自己回收，什么时候又选择零售商或者第三方回收？为什么？它成为直接影响闭环供应链系统效率的关键问题。同时，在横向竞争市场，现代商业竞争渠道不再局限于企业之间，而是整个供应链之间的竞争。这是Deloitte咨询报告（1999年）基于美国和加拿大200多个大型制造商和分销商的调查得出的结论，其涵盖包括航空航天、电信、汽车制造、消费类产品、高技术产品等多个行业。链与链竞争主要指多个制造商与专业中间商构成的多节点之间直接或间接的竞争。在我国家电行业，以长虹、海尔为龙头构成的制造商—零售商—顾客链之间竞争模式。在IT行业，联想的制造商—零售商—顾客链与戴尔的制造商—顾客链竞争模式。面对链与链的竞争环境，企业应如何进行策略性定价？不同的回收渠道会对其利润产生怎样的影响？针对市场不同程度的竞争，企业又应选择哪种回收渠道与之相匹配？这都是本文要探究的问题。

学术界关于闭环供应链回收渠道选择的研究已经不是一个陌生的议题。其中主要的研究成果有：Savaskan[5]等用博弈论的方法探讨了一个制造商与一个零售商构成的闭环供应链模型，分析发现零售商负责回收的渠道结构始终优于制造商和第三方负责回收的渠道结构。Savaskan等[6]在此基础上考察了一个制造商和两个零售商时回收渠道选择的问题。Shulman[7]从消费者的层面探讨了最优回收渠道的结构。Mitra等[8]研究了将回收与再制造外包第三方时制造商和再制造商面临的最优决策问题。Onur[9]分析了回收业务外包时制造商的最优生产决策和最优激励方式。姚卫新[10]以再制造为研究对象，对制造商回收、零售商回收和第三方回收三种渠道进行了分析比较。魏洁和李军[11]研究了生产者责任延伸(EPR) 制度下的逆向物流渠道选择，对需求函数为非线性条件下的不同回收渠道进行细致的比较分析。王发鸿等[12]对Savaskan等的模型进行拓展，基于回收产品可再制造比率分析了制造商对回收渠道选择。韩小花和薛声家[13]应用非合作博弈，对强势零售商领头的闭环供应链回收渠道的决策进行了分析。王文宾和达庆利[14]从市场细分的角度探讨了零售商回收下和第三方回收下的决策模型，并得出零售商回收渠道下的回收努力程度较高。肖复东等[15]针对零售商不同的需求风险规避度，比较了三种回收渠道下闭环供应链的收益。

链与链竞争虽然已被应用于实践，但相关研究还较少。最早McGuire[16]利用确定型线性需求函数分析了两个制造商对应两个排他性零售商的纵向结构选择。文献[17][18][19]从不同角度对McGuire模型进行了拓展。近几年，链与链竞争被受许多学者关注。艾兴政等[20]考察了需求不确定时链与链竞争的充分退货政策。鲁其辉和朱道立[21]识别了质量和价格竞争供应链的纵向协调均衡囚徒困境问题。Ha and Tong[22]研究了竞争性供应链分别采用菜单合同和线性价格合同时是否进行信息分享的投资。 Wu .et al.[23]基于纳什讨价还价模型，考虑了需求不确定及单阶段或多阶段的链与链竞争均衡。Wu and Mallik[24]对两条竞争性供应链中交叉交易作了均衡分析。Zhao and Shi[25]探讨了链与链竞争条件下渠道结构与合同选择的关系。Ai et al.[26]针对不确定环境下产品竞争、价格风险对联盟及收益分享合同选择的影响，识别了市场信息共享与决策控制的有效匹配结构。Feng et al.[27]基于斯坦伯格博弈和讨价还价模型分析了供应链相互竞争时制造商与零售商的合同行为。Li et al.[28]讨论了竞争性供应链对批发价合同和数量折扣合同的选择。

以上研究为闭环供应链和链与链竞争的发展都做出了重要贡献，但仍有一些不足。比如，1）关于回收渠道研究主要关注于单一制造商对单一零售商或单一制造商对多零售商下的回收渠道问题，没有考虑多制造商和多零售商结构下的回收渠道。而在现实生活中，均为两个或两个以上的制造商与零售商组成的市场，尤其是在汽车、家电、个人电脑等竞争激烈的行业中。面对这样竞争激烈的市场，零售商回收渠道下的利润还会不会像Savaskan（2004）所提到的始终最优呢？市场的竞争强度会不会影响制造商对回收渠道的选择？如果影响，那应该怎样将三种回收渠道与不同的竞争强度相匹配呢？这些问题就变得尤为重要。2）当前回收渠道的研究主要集中在比较三种渠道下制造商或零售商的利润，而从未涉及制造商与零售商共赢条件下的回收渠道选择。事实上，在竞争激烈的今天，制造商更愿意与零售商达成战略联盟关系，决策时更多的考虑零售商对回收渠道的偏好。显然，若两者结合的适当，将能更大限度的提高产品销售量和废旧产品回收量。因此，在竞争性供应链中，怎样从制造商与零售商共赢的角度来选择最优的回收渠道成为非常值得探讨的问题。3）近年来关于链与链竞争的研究中，主要分析了供应链渠道结构对制造商及零售商利润的影响。随着闭环供应链越来越被重视，面对横向市场的竞争，企业应怎样设计自己的纵向渠道结构？这都是以往文献里没有涉及到的。鉴于此，本文将在制造商与零售商均存在竞争的情境下建立闭环供应链博弈模型，主要探讨以下问题：

1）当两条闭环供应链相互竞争时，制造商与零售商的策略行为，包括怎样确定批发价、零售价和回收率，以及各自的利润的大小。

2）以集中式结构下的模型为基准，研究分散结构下相关参数( 如回收补偿价格、产品竞争强度) 发生变化时，对于供应链各成员的利润有何影响，对回收渠道的选择有何影响．

3）分别从制造商与零售商的利益出发，识别出面对市场不同程度的竞争应选择什么样的回收模式与之相匹配。尤其是，在什么条件下采用何种回收模式才能使制造商与零售商利润实现共赢。

4）考察了不同回收结构下的回收率，并且从社会环保和资源有效利用角度比较了三种回收渠道结构。

1前提假设

图1 竞争性闭环供应链模型

考虑由两个制造商、两个排他性零售商构成的市场。制造商负责生产产品，零售商负责销售。制造商既可以选择用原材料进行生产，也可以选择用回收产品的材料再制造。制造商可以自己回收废旧产品，也可以委托零售商或者第三方进行回收。当委托零售商或第三方进行回收时，将给予回收者一定的回收补偿。并假设在进行回收时，回收方支付给消费者的费用均为0。需要说明的是即使该费用不为0，也不会改变本文结论，仅会增加数学处理的复杂性。此外，消费者对再制造的产品和新产品接受度相同，可按同价销售。文中记为原材料生产新产品的单位成本，为使用回收旧产品生产的单位成本，且，否则制造商无利可图。表示产品的单位批发价格。表示制造商支付给回收方回收品的单位补偿价格。表示与两者之差。当零售商或第三方进行回收时，则有，表示制造商因再制造产品节约的单位成本大于其补偿给回收方的单位价格，这样制造商才会愿意委托零售商或第三方回收。表示回收到的旧产品占需求的比例，且∈［0，1］。该比例越高，说明制造商使用回收到的产品进行再制造的产品越多。当= 1 时，说明制造商全部使用回收品生产来满足市场需求。当= 0 时，说明制造商全部使用原材料生产来满足市场需求。与回收方的投资量有关，根据 Savaskan 等以及Savaskan 和 Wassenhove的研究，设，其中为投资规模系数，为投资成本。因此，有。

每条闭环供应链均为制造商领导的Stackelberg博弈结构，所有成员均按照自身利益最大化来做决策。本文采用的链与链竞争模型：

再制造闭环供应链模型如图 1所示。首先是制造商与零售商集中化结构下的两种模型，分别为制造商回收模型（）和第三方回收模型（）。其次，考察了制造商与零售商分散式结构下的三种不同回收渠道模型，分别为制造商回收模型（），零售商回收模型（）和第三方回收模型（）。

2集中化结构下模型

2.1.制造商回收——模型

在该模型中，两条竞争性供应链均采用制造商与零售商集中化结构，且由制造商进行回收。于是，制造商的决策函数为：

由（2）式可得两条竞争供应链间价格均衡时：

，

与文献[5][6]相同，本文假设投资规模系数足够大，上式分别代入（1）式得：

2.2零售商回收——模型

考虑两条竞争性供应链均采用集中化结构，且由零售商进行回收的情形。由于集中化结构下，制造商与零售商可以看作是一个整体，两者均根据整体利润最大化进行决策。因此集中化零售商回收的模型-与制造商回收的模型-相同，此处不再重复。

2.3第三方回收——模型

当两条竞争性供应链均选择集中化结构并且第三方负责回收时，制造商的利润函数可以表示为：

由（3）式可得两条竞争闭环供应链间价格均衡时：

，

进一步可得：

3分散式结构下模型

3.1制造商回收——模型

考察制造商与零售商资产分散化结构下两条链竞争的博弈行为。在该模型中，选择由制造商自己进行回收。博弈顺序为：制造商首先确定批发价格和回收比例，其次是由零售商决定零售价格。进而得到制造商与零售商的决策函数分别如下：

（5）

上述博弈为完全信息动态博弈，其均衡是子博弈精炼纳什均衡，因此可用逆推法进行求解。由（4）（5）式可得价格均衡时的零售价格和回收率如下：

将其代入（4）（5）式得：

3.2零售商回收——模型

基于分散化结构的两个链的竞争，且由零售商回收时，博弈顺序为：制造商决定批发价格，然后由零售商根据批发价确定零售价格和回收比例。制造商与零售商的利润函数可表示为：

（7）

根据逆推法，联立（6）（7）式可求得价格均衡时的零售价格和回收率如下：

将其代入（6）（7）式得：

，

3.3第三方回收——模型

当两条竞争性闭环供应链均采用分散式结构且选择第三方回收渠道下，博弈顺序为：①制造商选择批发价格，②零售商确定零售价格，③第三方决定回收比例。制造商、零售商与第三方的决策函数分别为：

（9）

（10）

根据逆推法，由（8）-（10）式可得价格均衡时的零售价格和回收率如下：

将其代入（8）（9）（10）式得：

，

4比较分析

4.1集中化结构下回收渠道的选择

命题1中的1)表明，若两条链均采用制造商与零售商集中化结构时，制造商与零售商可以看作是一个整体，因此则有制造商(或零售商)对回收渠道的选择与产品竞争强度相关,同时还受到回收补偿价格的影响。当产品竞争强度较弱，其强度小于边界时，制造商(或零售商)采用自己回收渠道下的利润大于第三方回收渠道下的利润。若产品竞争较为激烈，强度大于，即横向竞争加强，从而纵向的双边效应减弱，此时引入第三方回收模式对制造商(或零售商)更有利。为直观考察产品竞争强度对回收渠道选择的影响，画图进行讨论。令（下面图示均取以上数值），如图2所示，区域Ⅰ内制造商(或零售商)选择自己进行回收的利润始终高于第三方回收结构下的利润。且当时，该区域会随着回收补偿价格的增加而增大；当时，反之。而区域II为制造商(或零售商)选择第三方回收渠道产品竞争强度可设置区域。当时，该区域会随着回收补偿价格的增大而减小；当时，反之。命题1中的2）表明，当两条供应链相互竞争时，制造商(或零售商)回收模式下的回收率总是高于第三方回收时的回收率（如图3所示）。这是因为当制造商(或零售商)进行回收时，其不需要支出额外的成本就可以从回收业务中获取利润，所以单位回收利润较高，回收积极性较大。而第三方回收时，其是从制造商新旧材料生产成本之差中间接受益，并且获得收益要与制造商共享，所以回收积极性不高。因此，从环境保护和资源有资利用的角度，制造商（或零售商）回收渠道结构是最优。

图2 和与的关系图

图3 和与的关系图

4.2分散化结构下回收渠道的选择

从制造商的角度，考察了相关参数对回收渠道选择的影响，得到结论如下：

图4 时与的关系图

命题2表明，面对链与链的竞争，分散结构时，制造商比较三种回收渠道下的利润不仅依赖于产品竞争强度，还与回收补偿水平相关。当制造商选择给出低水平的回收补偿时（即），若产品竞争强度不高，其小于边界(如图4中Ⅲ区域)，制造商为了减小双边效应偏好于自己进行回收。此时回收成本较低，利润也超过其它两种渠道。随着横向竞争的加强，其强度范围在时，制造商用于纵向管理的精力减少，他会愿意把回收业务委托给零售商负责。因为策略型批发价可以弥补制造商在回收过程中分割给零售商的利润。当产品竞争强度在内，采用第三方回收渠道下的利润也超过自己回收下的利润，位居第二位。最后，竞争非常激烈时（如图5中Ⅵ区域所示），横向竞争严重弱化了双边效应，制造商只有选择第三方回收才能降低企业的风险，增强自己竞争力。若此时选择自己进行回收，其利润将最差。

图5 时与的关系图

从零售商的角度，对不同回收渠道下的利润进行分析，得到结论如下：

命题3表明，零售商对回收渠道的选择不依赖于产品竞争强度和回收补偿价格的大小。通过比较三种回收渠道下的模型发现，第三方回收下零售商的利润始终最低。制造商回收渠道对零售商最有利。因为第三方回收渠道下制造商会分割一部分利润给第三方促使市场需求减少，从而零售商利润减少。而对于零售商自己回收而言，若回收补偿较低时，零售商回收没有积极性。即便在高回收补偿下，回收业务带来的收益也不能完全弥补市场带来的风险，并且回收的收益还要与制造商共享，因而零售商宁愿选择制造商回收业务。

命题4表明，与集中化结构下的情况相同，分散化结构时，无论何时制造商回收模式下的回收率都最优，第三方回收模式下的回收率都最差。零售商回收下，制造商因支付一部分费用给回收业务导致其批发价提高，进而市场需求减少，零售商的回收率减少。但零售商回收模式下的回收率却高于第三方回收模式下的回收率。因为零售商可以通过调节零售价格使自己的利润达到最优，但第三方在市场上完全被动。它不仅影响不了市场需求，利润大小也完全依赖于制造商所支付的回收补偿价格，因此它的回收积极性最差。

基于命题3和命题4的结论，从制造商与零售商共赢的角度，考察了产品竞争程度与回收补偿价格对回收渠道选择的影响，可以得到以下推论：

图6 b与γ的关系图

推论1表明，实现制造商和零售商利润双赢的回收渠道选择不仅受到产品竞争强度的影响，也与回收补偿价格相关。当时，产品竞争强度在范围内或者当时，产品竞争强度在范围内时，制造商回收渠道实现了制造商与零售商利润的双赢。换句话说，当给出的回收补偿较低且产品竞争强度较弱或者回收补偿价格较高，产品竞争强度增加到某一范围内时，无论从制造商还是零售商都青睐于制造商进行回收。结合引理2不难发现，当回收补偿水平远离新旧材料生产成本之差的二分之一（即）时，实现共赢的产品竞争强度的范围将不断增大。而随着回收补偿水平无限接近于二分之一的新旧材料生产成本之差，制造商与零售商的共赢的范围将越来越小。为直观考察回收补偿水平对共赢区域的影响，画图进行分析。如图6所示，区域Ⅶ和Ⅷ均为共赢时产品竞争强度可设置范围。两个共赢的区域均受到回收补偿价格的影响。当时，共赢Ⅷ区域会随着b的增大而逐渐变小。当时，共赢Ⅶ区域会随着b的增加而逐渐增大。

5数值分析

为了进一步说明模型的应用，本节中通过数值算例仿真来分析集中结构下和分散结构下三种回收渠道对回收率和各参与人员利润的影响。假定市场需求1000，投资规模系数为55000，制造商产品生产成本为60，再制造成本为20，因此两者之差为40。制造商支付给回收方回收品的单位补偿为12和30，产品竞争强度为0.6和0.9。将以上取值代入前面所述模型，用 Matlab软件进行数值仿真，可得闭环供应链在集中决策和分散决策时三种回收渠道下的最优决策结果，如表1 –3所示。

表1 集中化决策时不同回收渠道下制造商的利润

通过表 1 看出，两条闭环供应链均为集中化决策时，若产品竞争强度较弱，则采用制造商回收渠道对于制造商来说最有利。而当产品竞争强度较高时，制造商使用第三方回收能够实现利润最优。同时，无论回收补偿价格为12还是30，都不会影响到以上结论。

从表2不难发现，当两条链是分散化决策时，制造商的收益与产品竞争强度和回收补偿价格均相关。若产品竞争强度及回收补偿都较低时，采用零售商回收渠道对于制造商来说最有利。而当产品竞争强度较低且回收补偿较高时，制造商使用制造商回收能够实现利润最优。若产品竞争强度较高而回收补偿较低时，制造商使用零售商回收利润最差。相比而言，若横向竞争较强时，无论回收补偿是高或低，采用制造商回收下零售商的收益都是最大的。

表2 分散化决策时不同回收渠道下各参与人员利润

表3 不同回收渠道下的回收率

通过比较回收率发现，集中化决策下，制造商回收下的回收率始终高于第三方回收下的回收率。而分散化决策下，无论回收补偿与产品竞争程度如何变化，制造商回收下的回收率都超过了其它两种渠道。

6 结论与启示

本文通过构建两个制造商对应两个零售商组成的链与链竞争模型，研究了回收渠道选择与两条链竞争对闭环供应链各成员利润的影响，并识别出每种回收模式选择的条件及其均衡特征，为进一步的理论研究和实践提供了参考价值。本文主要研究成果如下：1）无论是集中化结构还是分散化结构下制造商对回收渠道的选择均取决于产品竞争强度，同时还受到回收补偿价格的影响。特别是，分散结构下若回收补偿价格较低，且产品竞争强度弱于某一水平或回收补偿价格较高，且产品竞争强度控制在合适范围内时，选择制造商回收模式实现了制造商与零售商利润的双赢。2）从零售商或是社会环保和资源有效利用的角度，回收渠道的选择不依赖于任何因素，制造商回收模式始终最优，第三方回收模式下的效益最差。

由此我们可以得出，制造商在进行销售及回收产品时，价格、回收率和利润等指标都会因回收渠道的变化而变化。从企业角度来说，其在对回收渠道进行决策时，不仅要考虑自身能给出的回收补偿情况，还要结合市场的横向竞争因素。选择合适的组合才能使企业的利润最大化。根据不同的市场环境即时调整自己的回收战略，合理的规避风险，才能增强企业竞争力。此外，也要从节约资源，环境保护的角度，尽量采用制造商回收渠道来提高产品回收率以便增加社会总效用，促进闭环供应链的可持续发展。

本文的研究结论充分拓展了闭环供应链回收渠道选择的研究，尤其是Savaskan (2004)建立的一个制造商与一个零售商的闭环供应链回收渠道选择和Savaskan 与Wassenhove（2006）一个制造商与竞争性零售商闭环回收渠道的研究成果。与之不同，本文研究发现，分散结构下的制造商对回收渠道选择不仅依赖于产品竞争强度，且与制造商给出的回收补偿相关，而零售商对回收渠道的选择与任何因素无关，并从制造商与零售商共赢的角度识别了最优回收渠道。这为竞争性闭环供应链的研究提供了理论基础，也为后继引入合同的研究指引了方向。本文的局限在于未考虑需求的不确定性，随机需求下闭环供应链对回收渠道的选择将会如何变化。同时，构建不确定环境下闭环供应链间的竞争模型，将是文章下一步的需要拓展的方向。

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Research on Collecting Strategies in the Closed-loop Supply Chain with Chain to Chain Competition

LI Xiao-jing, AI Xing-zheng ,TANG Xiao-wo

（School of Management, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China）

We investigate reverse channel choices under a close-loop supply chain system consisting of two manufactures selling substitutable products to two exclusive retailers when they face chain-to-chain competition. The models under a centralized structure provide a benchmark scenario to compare with the ones under decentralized structure related to the equilibrium decisions of members in two supply chains. Subsequently, we identify the optimal reverse channel structure insight from manufactures and retailers completing a win-win situation. We find that: （1）Under the centralized structure, the choice of reverse channels for manufacturers depends on the competitive intensity of products and the buy-back price. When the competitive intensity of products is below a certain boundary, manufacturers or retailers can benefit from a direction collection. While the competitive intensity is above this boundary, the third-party responsible for collection has advantages for manufacturers or retailers. Simultaneously, when manufacturers formulate the high buy-back price the boundary will increase as the buy-back price increases. When manufacturers formulate the low buy-back price, the boundary will decrease if the buy-back price increases.（2）Under the decentralized structure, the choice of reverse channel for manufacturers also depends on the competitive intensity of products and the buy-back price. When manufacturers formulate the low buy-back price, manufacturers can benefit from a direction collection by themselves if the intensity of supply chain competition is not sufficiently high. With the increase of competitive intensity, manufacturers prefer the retailer charging with collecting products to the other structures. The allocation of the collection responsibility to the third-party can reduce firms’ risk and enhance their competitiveness if competitive intensity is high. In contrast, when manufacturers formulate the high buy-back price, the structure of retailers engaging in collection is most beneficial to manufacturers if competition is less intensive. However, with the intensive horizontal competition manufactures prefer the direct collecting models to the retailer collecting ones. When the competitiveness is sufficiently high, subcontracting collection activity to the third party is most valuable to manufacturers. However, the choice of reverse channels for retailers does not rely on any factor. The structure of manufacturers engaging in collection is most beneficial to retailers. The third-party responsible for collection is most advantageous for retailers.（3） The choice of reverse channel for return rate does not rely on any factor regardless of centralized or decentralized structure. The return rate of manufacturers engaging in collection is the highest, and the return rate of the third-party engaging in collection is the lowest. （4） When the buy-back price is low and the intensity of competition is not sufficiently high, manufacturers and retailers have a win-win situation by manufacturers collecting model. When the buy-back price is high and the competitive intensity of products is in the moderate range, both manufacturers and retailers can improve under the collection structure of manufacturers.

closed-loop supply chain; chain to chain competition; collecting strategies; win-win of manufacturers and retailers

中文编辑：杜 健；英文编辑：Charlie C. Chen

F273

A

1004-6062(2016)03-0090-09

10.13587/j.cnki.jieem.2016.03.011

2013-06-20

2014-02-12

国家自然科学基金重点资助项目(70932005)；国家自然科学基金资助项目（70772070）

李晓静（1981—），女，河南安阳人，电子科技大学经济与管理学院博士，研究方向：供应链管理。