消费者环保意识对零售商负责回收闭环供应链的影响

宋明珍 谢家平 袁晓冬

(1.新疆财经大学 工商管理学院，乌鲁木齐 830012；2.华为技术有限公司 生产计划部，深圳 518000)

0 引言

随着社会的不断发展，人类社会已从工业文明社会进入生态文明社会，环保意识与行为水平已经成为衡量社会进步和民族文明程度的重要标志，且随着生产力的不断提高，经济发展与环境保护之间的矛盾日益凸显，人们在生产生活的过程中，逐渐认识到环境水平的提升对自身及社会发展的益处。面对消费者日益提升的环保意识，企业在环保方面的努力被企业当作提升竞争力的一种手段。许多公司开始整合他们的供应链流程，以期迎合消费者的环保意识，为消费者提供更好的服务。物料循环利用的理念伴随着环境保护和节能减排等政策的实施，日益受到消费者及企业的重视；逆向物流/供应链等新型组织模式也随环保意识的提升在企业的生产经营活动中扮演着越来越重要的角色；产品的回收及再制造被看作生产活动的一部分。然而面对日益提升的环保意识，传统产品和环保类产品的生产决策成为制造商面临的决策之一。生产环保类产品耗费成本比传统产品要高，使得这些产品价格较高，且对于需要支付巨大投资成本的回收活动，消费者的环保意识也成为回收方行为决策要考虑的因素。消费者的环保意识将对回收再制造闭环供应链各参与者的利润产生怎样的影响，以及消费者的环保意识如何影响各参与者的定价和回收等行为策略，正是本文的研究目的。

关于闭环供应链的研究忽略了消费者主观心理偏好对回收再制造决策的影响，且大多数理论都片面地专注于产品的供应或者需求方面。而现有的关于环保和绿色产品的研究忽视了回收再制造这一逆向供应链对环境的积极作用，鲜有文献考虑到消费者的环保意识对回收再制造供应链决策及利润的影响。特别是回收再制造越来越受到重视的今天，随着消费者环保意识的不断增强，回收或再制造方将不得不综合考虑消费者环保意识对自身决策和利润的影响。本文将消费者环保意识引入回收再制造闭环供应链中，考虑一个制造商和一个零售商之间的博弈，分别对无回收再制造、消费者无环保意识、消费者具环保意识三种模型进行分析并将模型两两对比，以分析消费者的环保意识对回收再制造闭环供应链定价策略和回收策略及各方利润的影响。

1 问题描述

如图1所示，考虑由一个制造商和一个零售商组成的供应链系统。制造商为渠道双方的领导者生产一种产品，既可以完全使用原材料进行生产，也可以使用回收产品进行生产并以批发价格将产品批发给零售商。零售商作为追随者以零售价格销售产品，并负责回收旧产品用于制造商再制造。随着消费者环保意识的增强，消费者越来越愿意花费较高的价钱去购买环保类产品，制造商意识到消费者购买意愿的改变并综合决策产品的环保水平。本文的目的在于考察消费者环保意识对零售商负责回收闭环供应链的影响。

图1 零售商负责回收的闭环供应链

1.1 符号约定

将用到如下符号和变量：

cm——制造商采用原材料生产新产品的单位成本。

c——制造商采用原材料生产新产品的单位固定成本。

cr——制造商采用回收的旧产品进行生产的单位成本。设制造商生产一件新产品的单位成本大于使用回收产品进行再制造的单位成本，即cm>cr，这表示制造商进行再制造可以节约成本，是有利可图的。

Δ——再制造节约成本，即制造商采用原材料生产产品与采用回收的旧产品进行再制造生产的单位成本之差。

p——产品的零售价格，为零售商的决策变量。

ω——产品的批发价格，为制造商的决策变量。

ϖ——制造商支付给零售商回收品的单位价格。

τ——废旧品的回收比例，即回收到的旧产品占需求的比例，为回收方的决策变量，且τ∈(0，1)。该值越大、该比例越大说明零售商回收活动越努力，制造商使用回收到的旧产品再制造的产品越多。

e——制造商产品的环保水平，由制造商决定。

β——产品有关环保水平方面的生产与运作成本。因为环保类产品比普通产品花费更多的制造成本，制造商的生产成本为cm=c+βe2。

θ——消费者对环保类产品的心理偏好程度，可以理解为消费者的环保意识水平，是衡量消费者环保意识的指标，且θ≥0，该值越大说明消费者的环保意识越强，更注重对环境的保护作用。

D(p)=a-bp+θe——产品的需求函数，其中a为市场潜在需求，且a>0，b表示市场需求对产品价格的敏感系数。根据Liu等的研究，随着消费者越来越重视环境的问题，消费者愿意支付更高的价格购买环保类产品，消费者的环保意识对市场需求起到促进作用。

1.2 模型假设

将用到如下假设：

(1)制造商生产一件新产品的单位成本大于使用回收产品进行再制造的单位成本，即cm>cr，这表示制造商进行再制造可以节约成本，是有利可图的，即Δ>0。假设Δ>ϖ，表示制造商节约的单位成本大于其购买单位回收产品的价格，否则，制造商进行再制造是无利可图的。

(3)为了集中研究公平偏好心理对回收再制造的影响，假设回收成本和零售商的单位销售成本均为零。值得注意的是，即使成本不为零，也不会改变本文的结论，仅会增加数学处理的复杂性。

2 集中式供应链

在集中式供应链下，制造商和零售商将以供应链利润最大化为目标进行零售定价和回收比例决策。其最优利润决策模型为

(1)

利用逆推归纳法对模型求解得最优的零售价格和回收比例及产品最优的环保水平，分别为

(2)

(3)

于是得到供应链最优利润为

(4)

命题1：在集中式供应链中，消费者的环保意识(θ)越大，制造商产品的环保水平越高，最优的回收比例越高，集中式供应链的利润越大，消费者的环保意识对零售价格的影响如下：当k∈(bΔ2/2,2bΔ2/3)时，消费者环保意识越强，最优零售价格越低；当k∈(2bΔ2/3,∞)时，消费者环保意识越强，最优零售价格越高。

命题1说明消费者环保意识的提高有利于提高旧产品的回收率，且对供应链利润的增加有利，制造商会根据消费者对环境的保护意识生产环保产品，环保意识越强，产品的环境保护水平越高。当回收投资成本很高时，零售价格会随着消费者环保意识的增强而提高。

3 分散式供应链

3.1 无回收再制造下供应链决策模型

若制造商不通过零售商进行回收再制造，那么制造商和零售商的利润函数分别为

(5)

(6)

博弈的顺序为制造商决策产品的批发价格和环保水平，零售商继而决策零售价格和废旧产品的回收比例，运用逆推归纳法求解，则最优的零售价格、批发价格及产品的环保水平分别为

(7)

制造商和零售商的最优利润分别为

(8)

3.2 消费者无环保意识下闭环供应链决策模型

若消费者无环保意识，即消费者不愿就环保类产品支付更高的价格，因为生产环保类产品需要花费更高的成本，此时制造商也没有动机生产环保类产品。制造商通过零售商进行回收再制造，零售商销售产品并回收废旧产品，博弈顺序为制造商制定批发价格，然后由零售商选择零售价格和回收比例，则制造商和零售商的决策模型分别为

(9)

(10)

对模型进行求解，得到无奖惩机制下最优的零售价格、回收比例和批发价格分别为

(11)

则制造商和零售商的最优利润分别为

(12)

3.3 消费者具有环保意识时闭环供应链决策模型

当消费者具有环保意识时，制造商有动力生产环保类产品，则制造商和零售商的决策模型分别为

(13)

(14)

博弈顺序依然为制造商制定批发价格和产品的环保水平，然后由零售商选择零售价格和回收比例。对模型进行逆向归纳求解得最优批发价格、环保类水平、零售价格及回收比例，分别为

(15)

(16)

(17)

则消费者具环保意识下制造商和零售商的最优利润分别为

(18)

4 消费者环保意识对再制造闭环供应链决策的影响

这一部分将分析消费者的环保意识对制造商和零售商最优决策和利润的影响。

命题2：当消费者具有环保意识时，随着环保意识的增强，制造商产品的环保水平将上升，批发价格和零售价格将提升，面对市场中消费者环保意识的逐渐增强，零售商将增加其废旧品的回收比例。

由式(15)、(16)和(17)容易得到命题2的结论。命题2说明随着市场中消费者环境保护意识的增强，零售商越有动机进行产品的回收，因为产品的回收满足消费者对环境保护的诉求，同时对零售商自身也有利。制造商产品的环保水平随消费者环保意识的增强而提升，这符合市场规律，且制造商的批发价格也会随着消费者环保意识的增强而提高。零售商的零售价格随消费者环保意识的提升而升高。可以看出，消费者环境保护意识的提升有助于废旧品的回收，从而进一步提升环境质量。

命题3：当消费者具有环保意识时，随着环保意识的增强，制造商的最优利润增加，零售商的最优利润增加。

证明：消费者具有环保意识情形下对制造商和零售商的最优利润分别求导得

(19)

因此，有命题3的结论。

命题3表明消费者具有环保意识对制造商和零售商都是有利的。因为当消费者具有较高的环保意识时，零售商有更强的动机回收更高比例的旧产品。而较高回收比例意味着制造商能够节约更多的单位生产成本，且单位批发价格将上升，这样使得制造商获得更多利润。对于零售商而言，较高的回收比例得到制造商支付较多的回收收益，弥补了零售商为回收旧产品所付出的成本，且随着消费者环保意识的增强，零售商零售价格将提升，零售商的利润会随之增加。

5 比较分析

在这一部分，将比较分析第3部分中的三种决策模型，主要目的在于分析消费者环保意识对再制造闭环供应链定价和回收决策的影响，以及消费者环保意识对制造商和零售商利润的影响。

5.1 消费者具有环保意识与无回收再制造情形的比较

命题4：消费者具有环保意识回收再制造与无回收再制造情形相比，消费者具环保意识情形下的零售价格低于无回收再制造情形下的零售价格，批发价格同样低于无回收再制造情形下的批发价格，同时产品的环保水平将不变。

证明：消费者具有环保意识情形下的最优零售价格和批发价格分别减去无回收再制造情形下的最优零售价格和批发价格，得

eYI-eN=0

(20)

(21)

(22)

与无回收再制造情形相比，消费者具有环保意识情形下的批发价格和零售价格都将降低，这是因为消费者具有环保意识情形下产品的回收活动使制造商制造成本降低且环保意识促进了产品的需求，制造商和零售商将降低产品的批发价格和零售价格，这说明消费者具有环保意识有助于降低零售商回收闭环供应链的单位成本。制造商产品环保水平的提升将导致生产成本急剧增加，制造商没有动力提升产品的环保水平。

命题5：当消费者具有环保意识时，

(1)制造商的最优利润大于无回收再制造情形下制造商的最优利润；

(2)若0<2Δ-ϖ<1，当时bϖΔ/21，则消费者具有环保意识情形下零售商的最优利润大于无回收再制造情形下零售商的最优利润。

证明：消费者具有环保意识情形下的制造商和零售商最优利润分别减去无回收再制造情形下的最优利润，得

(23)

(24)

与无回收再制造情形相比，命题5表明消费者的环保意识有利于制造商利润的提高。这是由于(1)当消费者具有环保意识时零售商回收旧产品使得制造商的生产成本降低；(2)消费者的环保意识使得零售商更有动力回收旧产品，而制造商产品的环保水平却没有提升，制造商没有为产品的环保水平增加更大的成本投资，故而其利润增加。然而两种情形下零售商利润的变化分为两种情形：(1)0<2Δ-ϖ<1意味着制造商利用单位旧产品再制造所带来的成本节约较小，即再制造节约成本较小时，当回收成本参数较小时，零售商将偏好于无回收再制造情形；(2)2Δ-ϖ>1意味着再制造节约成本较大，即当再制造节约成本较大时，消费者的环保意识刺激零售商进行废旧品的回收工作，零售商将从消费者的环保意识中获利，其利润将增加。

5.2 消费者具有环保意识与无环保意识情形的比较

命题6和7分别给出了消费者具有环保意识与不具有环保意识情形比较的结果。

命题6：消费者具有环保意识与不具环保意识相比，

(1)消费者具有环保意识时零售商的最优回收比例高于消费者无环保意识情形下再制造闭环供应链的最优回收比例；

(2)当4ϖ-7Δ>0时，若k>k2，则消费者具有环保意识情形下制造商的最优批发价格高于消费者无环保意识再制造情形下的最优批发价格，零售商最优零售价格高于消费者无环保意识再制造最优零售价格；若bϖΔ/2

(3)当4ϖ-7Δ≤1时，若k>k3，消费者具有环保意识情形下制造商的最优批发价格和零售商最优零售价格分别高于消费者无环保意识情形下的最优批发价格和零售价格；若bϖΔ/2

证明：消费者具有环保意识情形下最优的批发价格、零售价格、回收比例分别减去消费者无环保意识再制造情形下最优的批发价格、零售价格、回收比例，得

(25)

(26)

(27)

现在分析式(25)的正负，由于k>bΔ2/2，因此式(25)的分母大于0，仅需分析式(25)分子的正负。由6k-4bϖΔ+bϖ2=0得k2=(4bϖΔ-bϖ2)/6，所以：(1)当bϖΔ/2k2时，6k-4bϖΔ+bϖ2<0，ωYI<ωNI。再分析式(26)的大小，令7k-4bϖΔ=0得k3=4bϖΔ/7，故：当bϖΔ/4k3时，pYI0时，k2>k3；当4ϖ-7Δ≤0时，k2≤k3。因此，有命题6的结论。

命题6说明在消费者具有环保意识情形下，零售商有动力提高回收比例，零售商可以从回收废旧产品并交付制造商再制造的活动中受益。命题还说明相对于消费者不具有环保意识的闭环再制造供应链，当回收成本参数较大时，制造商会提高产品的批发价格，零售商将提高产品的零售价格；当回收成本参数较小时，制造商将降低产品的批发价格，零售商将降低产品的零售价格。这说明供应链决策者不会片面地迎合消费者的环保意识心理，他们会综合考虑再制造节约成本和回收成本参数进行价格决策。

命题7：相对于消费者不具有环保意识的再制造闭环供应链，制造商和零售商都将得益于消费者的环境保护意识，制造商的利润高于消费者无环保意识情形下制造商的最优利润，零售商的利润高于消费者无环保意识情形下零售商的最优利润。

证明：消费者具有环保意识情形下制造商和零售商的最优利润分别减去消费者无环保意识情形下两者的最优利润，得

(28)

(29)

则有命题7的结论。

命题7说明消费者具有环保意识情形下制造商和零售商的利润都提高了，制造商和零售商都得益于消费者的环境保护意识。这是因为消费者具有环保意识时旧产品的回收比例提高了，回收比例的提高意味着制造商可以节约更多的生产成本，因此消费者具有环保意识情形下制造商的最优利润提高了。市场中消费者环保意识的提升意味着环保产品的市场需求增加，零售商利润将增加。

6 算例分析

这一部分将通过数值算例分析消费者环保意识对零售商负责回收闭环供应链利润的影响。设参数如下：a=200，b=2，c=50，Δ=20，ϖ=10，κ=800，β=5，于是得图2和图3。由图2可知，当消费者具有环保意识时，集中式和分散式供应链的利润随着消费者环保意识的增强而增加，消费者的环境保护意识不仅有利于回收到更多的废旧产品，而且有利于再制造闭环供应链利润的增加。政府要引导消费者行为，使其注重对环境的保护。随着近年来消费者环境意识的增强，消费者在日常工作生活过程中日益注意到自身行为对环境的影响，更加自觉地注意对环境的保护，不但能改善生活环境，还能增加生产者剩余。由图3可以看出，制造商的利润随消费者环保意识的增强而增加，因为消费者的环保意识越强，零售商回收旧产品的比例越高，这样制造商能减少更多的生产成本，使得制造商的利润增加；消费者环保意识增强，产品的需求增加，随着消费者环保意识的增强，零售商的利润逐渐增加。从图3中还可以看出，制造商更容易受消费者环保意识的影响，其利润大于零售商利润且随消费者环保意识的增强而增加得较快。

图2 消费者的环保意识对供应链利润的影响

图3 消费者的环保意识对制造商和零售商利润的影响

7 结论

本文研究了消费者环保意识对回收再制造闭环供应链的影响，建立了一个由制造商和零售商组成的闭环供应链模型，零售商负责回收废旧产品并交付制造商进行再制造，分析了消费者的环境保护意识对回收再制造决策的影响，并将消费者具有环保意识情形下的闭环供应链模型与无回收再制造和消费者无环保意识两种情形进行了比较分析。结果表明：(1)消费者的环保意识有助于废旧品的回收，零售商将提高回收比例；(2)在消费者具有环保意识的闭环供应链中，随着消费者环保意识的增强，制造商批发价格和零售商的零售价格都将增加且各自利润也增加，随着消费者环保意识的提升，产品的环保水平也将提升；(3)相对于无回收再制造情形，消费者具有环保意识时批发价格和零售价格将降低，制造商利润将增加，且产品的环保水平不变，而零售商利润取决于再制造节约成本和回收成本参数，当再制造节约成本较大时，零售商的利润高于无回收再制造情形；(4)消费者具有环保意识情形下，制造商和零售商的利润都高于消费者无环保意识模型下的利润，而批发价格和零售价格的变化取决于回收成本参数，当回收成本参数较小时，批发价格和零售价格较消费者无环保意识情形小，当回收成本参数较大时，批发价格和零售价格较消费者无环保意识情形高，制造商和零售商不会片面地迎合消费者的环保意识心理，他们会综合考虑再制造节约成本和回收成本参数进行价格决策。

今后的研究可以从如下几个方面对本文进行扩展：(1)研究消费者环保意识对不同回收渠道回收闭环供应链的影响；(2)消费者具有环保意识情形下需求信息分享对闭环供应链的影响；(3)考虑奖惩机制下消费者的环保意识对闭环供应链的影响。