考虑可持续性设计的闭环供应链差异定价研究

曹华林　王晓丹　景　熠

(重庆理工大学，重庆　400054)



考虑可持续性设计的闭环供应链差异定价研究

曹华林王晓丹景熠

(重庆理工大学，重庆400054)

〔摘要〕为了解决回收产品再制造成本增加甚至难以进行再制造的难题，制造商在产品生产的前期就要考虑后期再制造活动的可实施性，即考虑可持续性设计。在考虑可持续性设计情况下，本文针对由一个制造商和一个经销商构成的两级闭环供应链系统，分别建立经销商从事再制造和制造商从事再制造两种模式下的差异定价模型，得到了相应的最优定价策略，并主要针对可持续性努力程度，讨论其与各个最优决策变量、产品单位成本及可持续性努力程度系数之间的关系。研究给出了可持续性努力程度分别对新产品和再制造产品的最优中间价、最优销售价、最优销售量及最优利润的影响，同时论证了新产品和再制造产品的单位成本及其可持续性努力程度系数分别对可持续性努力程度的影响，并对经销商从事再制造和零售商从事再制造两种模式进行了对比分析。

〔关键词〕闭环供应链可持续性设计差异定价经销商制造商

引言

随着自然资源的枯竭和环境保护问题日益严重，废旧产品的回收再利用和资源化处理受到了社会的普遍关注。许多国家已经立法，责令制造商对产品的整个生命周期负责，以节约资源和保护环境[1]。之后，逐渐有企业响应国家立法，主动加入到再制造的实践探索中来[2]。通过对产品进行正向交付与逆向回收再利用，“资源——生产——消费——废弃”的开环过程正在向“资源——生产——消费——再生资源”的闭环运作方式转变。现实中，能够促使企业主动实施闭环供应链运作的根本原因在于经济利益，因此，很多学者展开了闭环供应链的最优定价策略研究。Debo等[3]用消费者对新产品和再制造产品的不同支付意愿来区分异质消费需求，考虑了新产品与再制造产品的差异定价问题，并从技术层面和外部市场层面分析了再制造产生的原因；在此基础上，

Ferguson等[4]首次提出由一个制造商构成的一级供应链竞争模型，模型中制造商同时进行新产品和再制造产品的生产，研究中着重分析了随着再制造收益增加，其超过侵蚀效应损失的成本条件；熊中楷等[5]研究了在经销商从事再制造的模式下，新产品与再制造产品的差异定价策略，并对其他几种相应的模式进行了比较；Ferrer等[6]研究了市场规模不变条件下，两周期和多周期的再制造产品差异定价策略和数量决策问题；丁雪峰等[7]将两周期再制造决策放到市场规模变化的环境中，研究了不同市场增长率下的再制造差异定价策略，并进一步分析了不同定价策略下的再制造率与利润的变化规律；孙浩和达庆利[8]考虑了渠道权力结构和风险规避，研究Stackelberg博弈和Nash均衡博弈下制造商和零售商的最优定价机制，给出了闭环供应链绩效最优的情形；景熠等[9]针对一个由第三方回收商、制造商和零售商

组成的三级闭环供应链系统，建立了不同生产模式下的闭环供应链差异定价模型，得到了相应的最优定价策略，并从不同角度进行了分析；王婷和颜荣芳[10]分析了随机需求下具有不对称信息的闭环供应链最优差异定价模型，研究得到了不同信息下的最优定价策略，并探讨了不对称信息对最优策略的影响。

值得注意的是，随着再制造理论研究和生产实践的不断深入，再制造活动前期的可持续性设计问题日益受到关注。很多企业在最初进行产品生产时往往忽略了生命周期末端的再制造过程，由于没有考虑可持续性设计，严重增加了再制造活动的成本，甚至出现再制造活动难以进行的困局[11]。因此，在最初进行产品生产时，就应当考虑对处于生命周期末端的产品进行再制造的可实施性，即考虑可持续性设计。Grey和Charter[12]指出，优良的产品设计应该能够使企业解决再制造活动中废旧产品失效的问题，并能在一定程度上提升其利润空间。Ijomah等[13]在相关研究中提出在产品设计的前期，如果采用焊接和强力胶的设计类型，则会增加后期再制造的难度。综上，对再制造企业而言，考虑可持续性设计的闭环供应链差异定价问题研究显得尤为重要。然而，此方面的研究，国内目前还比较少。本文在国内外已有的研究基础上，针对再制造企业出现的再制造成本增加甚至难以进行再制造的难题，分析探讨考虑可持续性设计下经销商和制造商分别进行再制造活动的差异定价策略。

1问题描述与基本假设

本文研究一个由制造商和经销商构成的两级闭环供应链系统，其中制造商为主导者，经销商和制造商分别从事再制造活动。该系统所面向的消费市场上同时存在新产品和再制造产品，两种产品具有相同的质量和性能，但消费者往往认为这两种产品在质量和性能方面存在差异，因此会对其进行不同的价值评价，使得市场上新产品与再制造产品具有差异的价格[14]。同时，在该闭环供应链系统中，考虑了可持续性设计，即在前期产品设计过程中，注重产品和零部件易修复、易检测、易拆卸及易装配等特性，这会增加前期固定成本的(设计成本)投入，同时降低后期新产品和再制造产品的可变成本。为了突出经销商从事再制造与制造商从事再制造的对比，且考虑到现实情况中制造商和经销商多为分散决策情况，故本文研究将在分散决策下展开。

2市场需求函数分析

研究考虑可持续性设计的闭环供应链差异定价问题，首先针对不同的市场情形，确定在不定市场情形下的各需求函数。当市场中同时存在新产品和再制造产品时，消费者通过比较价值效用的大小来决定购买何种产品，对一个消费者而言，其选择行为有两种情况：

通过分析上述两种消费者选择行为，可以得到不同市场情形的形成条件和需求函数。

(1)

(2)

再制造产品需求函数可表示为：

(3)

3考虑可持续性设计的闭环供应链差异定价模型

3.1经销商再制造模式

经销商从事再制造活动时，制造商和经销商的决策模型分别为：

(4)

(5)

命题1：在考虑可持续性设计经销商从事再制造的差异定价模型中，满足经销商和制造商各自利润最大化时，新产品的最优中间价为：

新产品的最优销售价为：

再制造产品的最优销售价为：

新产品的最优销售量为：

再制造产品的最优销售量为：

(6)

由式(6)可得经销商利润函数的Hessian Matrix为：

(7)

命题1得证。

3.2制造商再制造模式

制造商从事再制造活动时，制造商和经销商的决策模型分别为：

(8)

(9)

命题2证明思路与命题1大致相同，故此处省略。

3.3两种模式均衡分析的对比研究

3.3.1ei对各最优决策变量的影响

以下在对均衡结果展开分析时，为了研究方便，假定1-α+cr-cn>0；制造商从事再制造模式下，假定1-α+cr-cn>0，且αcn>cr。

推论1得证。

推论2与推论1的证明思路大体相同，故此处省略。

证明：证明思路同上，故此处省略。

命题3：经销商从事再制造模式下，满足利润最大化的最优可持续性努力程度为：

制造商从事再制造模式下，满足利润最大化的最优可持续性设计努力程度为：

证明：

推论5得证。

推论6与推论1、2的证明思路大体相同，故此处省略。

推论7的证明同上，故此处省略。

4数值仿真

图1　ei对win的影响

图2　ei对wir的影响

图3　ei对pin的影响

图4　ei对pir的影响

(a)ei对qin的影响(τn>τr)　　　　　　　　　　　(b)ei对qin的影响(τn<τr)　

图5

(a)ei对qir的影响　　　　　　　(b)ei对qir的影响　　　　　　　(c)ei对qir的影响

图6

上述图1～图2可以验证推论1和推论2的正确性。

图7　cn对ed的影响

图8　cr对ed的影响

图9　τn对ed的影响

图10　τr对ed的影响(τn=0)

上述仿真结果中图7、图8和图11、图12验证了推论6的正确性，图9、图10和图13、图14验证了推论7的正确性。

(a)cn对em的影响(τn<τr)　　　　　　　　　　　(b)cn对em的影响(τn>τr)图11　

5结论

针对回收产品再制造成本增加甚至难以进行再制造的难题，在产品生产的前期就考虑后期再制造的可实施性，即在考虑可持续性设计的前提下，针对由一个制造商和一个经销商构成的两级闭环供应链系统，对经销商从事再制造和制造商从事再制造这两种模式，建立了对应的闭环供应链差异定价模型，得到了不同再制造模式下的均衡结果。与此同时，针对可持续性努力程度，对均衡结果进行比较分析。研究表明：①如果对新产品成本产生影响的可持续性努力程度系数与对再制造产品成本产生影响的可持续性努力程度系数相等，则经销商从事再制造模式下，决策最优时，制造商不进行可持续性设计。②两种再制造模式下，提高可持续性努力程度，均可不同程度地降低新产品的最优中间价格和销售价格。③经销商从事再制造模式下的新产品最优销售量与制造商从事再制造模式下的相同，且与可持续性努力程度的关系均受τn、τr大小影响；两种模式下，再制造产品的最优销售量与可持续性努力程度的关系也要受τn、τr大小影响。④两种模式下，经销商和制造商的最优利润与可持续性努力程度的关系均受α、cn、cr、τn、τr之间大小关系的影响。⑤经销商从事再制造模式下，最优可持续性努力程度与新产品成本反向变动，与再制造产品成本同向变动；制造商从事再制造模式下，最优可持续性努力程度与新产品和再制造产品成本的关系均要受τn、τr大小影响。⑥经销商从事再制造模式下，最优可持续性努力程度与τr反向变动，与τn同向变动；制造商从事再制造模式下，最优可持续性努力程度与τn、τr均呈同向变动。

(a)cr对em的影响(τr>ατn)　　　　　　　　　　　(b)cr对em的影响(τr<ατn)图12　

(a)τn对em的影响(τr=0)　　　　　　　　　　　　(b)τr对em的影响(τn=0)图13　

本文假设废旧产品供应充足，再制造决策不受废旧产品数量限制，而在现实环境下进行再制造决策时，往往要受到废旧产品供应数量的限制。因此，可以进一步研究两阶段动态下的差异定价策略。另外，本文只考虑了新产品和再制造产品，还可以研究可持续性设计情况下同时生产新产品、再制造产品和翻新产品的差异定价问题。

参考文献

[1]李新军.闭环供应链的生产优化和契约协调[M].北京:中国物质出版社,2009

[2]周耿,徐志玲,彭磊.逆向物流浅析[J].管理现代化,2003,23(2):24～26

[3]Debo L G,Toktay L B,Wassenhove L N V.Market Segmentation and Product Technology Selection for Remanufacturable Products[J].Management Science,2005,51(8):1193～1205

[4]Mark E.Ferguson,L.Beril Toktay.The Effect of Competition on Recovery Strategies[J].Production and Operations Management Society,2006,15(3):351～368

[5]熊中楷,王凯,熊榆.经销商从事再制造的闭环供应链模式研究[J].管理科学学报,2011,14(11):1～9

[6]Ferrer G,Swaminathan J M.Managing New and Differentiated Remanufactured Products[J].European Journal of Operational Research,2010,203(2):370～379

[7]丁雪峰,但斌,张旭梅.市场规模变化条件下再制造产品最优定价策略[J].计算机集成制造系统,2011,17(4):888～895

[8]孙浩,达庆利.考虑渠道权力结构和风险规避的闭环供应链差异定价机制研究[J].工业技术经济,2013,32(3):26～33

[9]景熠,王旭,李文川，等.分散决策下考虑异质需求的闭环供应链差异定价[J].计算机集成制造系统,2014,20(7):1783～1792

[10]王婷,颜荣芳.随机需求下具有不对称信息的闭环供应链的最优差别定价模型[J].经济数学,2015,32(4):99～105

[11]Hatcher GD,Ijomah WL,Windmill JFC.Design for Remanufacture:A Literature Review and Future Research Needs[J].Journal of Cleaner Production,2011,105(19):2004～2014

[12]Gray C,Charter M.Remanufacturing and Product Design:Designing for the Seventh Generation[R].The Center for Sustainable Design University College for the Creative Arts,Farnham,UK,2007

[13]Ijomah WL,Mcmahon CA,Hammond GP,Newman ST.Development of Robust Design-for-remanufacturing Guidelines to Further the Aims of Sustainable Development[J].International Journal of Production Research,2007,45(18-19):4513～4536

[14]Ferrer G,Swaminathan J M.Managing New and Remanufactured Products[J].Management Science,2006,52(1):15～26

(责任编辑：王平)

Closed-loop Supply Chain Differential Price Strategies under Sustainable Design

Cao HualinWang XiaodanJing Yi

(Chongqing University of Technology，Chongqing 400054，China)

〔Abstract〕In order to solve the problem of more cost and difficulty in remanufacturing the recycled produces,manufacturers need consider the feasibility of remanufacturing activities at the early stage of production,namely the sustainable design.In the case of sustainable design,the differential price models of the closed-loop supply chain under manufacturer and dealer remanufacturing modes was established for a two-level closed-loop supply chain consisting of a manufacturer and a dealer,and then the corresponding price strategies were obtained.Mainly aimed at sustainability efforts,its relationship was discussed with the optimal decision variables,product unit cost and sustainability efforts degree coefficient.The research results showed the influence of sustainability efforts to the optimal central parity,sale price and sales of new products and manufacturing products.The results also demonstrated the impact of product unit cost and sustainability efforts degree coefficient to sustainability efforts.And all the results were contrasted from different remanufacturing modes.

〔Key words〕closed-loop supply chain;sustainable design;differential price;dealer;manufacturer

收稿日期：2016—01—17

基金项目：教育部人文社会科学研究项目(项目编号：15YJC630049)；重庆市基础与前沿研究计划项目(项目编号：cstc2015jcyjA00046)；重庆市教委人文社会科学研究项目(项目编号：15SKG139)；重庆市教委科学技术研究项目(项目编号：KJ1500921)。

作者简介：曹华林，重庆理工大学管理学院副教授，硕士。研究方向：企业战略与组织管理。王晓丹，重庆理工大学管理学院硕士研究生。研究方向：企业战略与组织管理。景熠，重庆理工大学管理学院副教授，博士。研究方向：组织管理理论与方法。

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．06．010

〔中图分类号〕F274

〔文献标识码〕A