不同渠道权力结构下的双渠道闭环供应链定价与协调决策

闻 卉, 郑本荣, 曹晓刚, 黎继子

(1.华中农业大学 经济管理学院，湖北 武汉 430070; 2.湖北工业大学 理学院,湖北 武汉 430068; 3.武汉纺织大学 管理学院,湖北 武汉 430073; 4.南昌大学 管理学院,江西 南昌 330031)

0 引言

近年来，经济的飞速发展导致资源危机和环境污染等问题日趋严重，加上政府有关环境法规的出台，消费者对环境的意识日益增强以及对绿色产品的需求不断增加。生产公司和政府机构也越来越关注废旧产品的回收和再利用。闭环供应链者正是将产品的反向循环利用过程整合到供应链决策系统中，使企业在追求最大经济效益的同时，实现社会和环境效应的双赢。但是，由于中国企业逆向物流活动的发展较晚，关于闭环供应链管理的实践经验和相关理论研究仍不成熟，有鉴于此，本文对闭环供应链决策优化与协调问题的研究具有重要的实际意义。

许多学者对闭环供应链进行了详细的研究。 Savaskan[1]研究了几种不同回收模式下闭环供应链系统的决策效率。 基于此，许多学者对回收渠道模型和闭环供应链的选择进行了广泛的研究。 张克勇[2]讨论了制造商和零售商相互偏好下的闭环供应链定价策略。 另一方面，传统的销售与消费模式随着Internet的广泛应用而不断变化，电子渠道这种销售渠道也越来越受到学者与企业家们的重视。 某些知名企业如Dell, Sony, HP和Lenovo在电子渠道的应用方面取得了巨大成功(将电子渠道融入传统零售渠道中)。因此，双渠道闭环供应链的定价与协调决策研究是未来学者的重要研究方向。通过传统的供应链研究和定价，双渠道模型已产生了大量研究成果。Dan[3]研究了双渠道环境下零售商服务水平对供应链定价的影响。 Cai[4]等人研究了存在价格折扣时的双渠道供应链博弈问题。 Chen[5]等人研究了制造商之间竞争环境中的双渠道供应链决策问题。 Ryan等[6]研究了渠道之间的价格竞争行为和协调问题。Li等[7]审查了双通道绿色供应链的定价。Matsui[8]研究了双渠道闭环供应链中制造商的直销渠道价格和批发价格的最佳决策顺序的选择。郑本荣等[9]从专利保护的角度对双渠道环境下的闭环供应链问题进行了研究。周义廷等[10]分析了公平关切程度、渠道间竞争强度、废旧产品回收率等参数对双渠道供应链系统决策和协调的影响。 王哲等[11]研究政府规制对双责任双渠道闭环供应链的影响问题。

上述众多研究主要都是针对的由制造商进行主导的供应链模型，而现实中却普遍存在零售商主导型供应链甚至无领导者的权力结构。 易余胤等[12]研究了供应链延保服务模式下的供应链渠道决策问题。 王文宾等[13]和Choi等[14]分析了闭环供应链的不同渠道权力下的决策问题。Ma[15]等研究了双通道闭环供应链的定价决策与政府补贴行为之间的关系。曹晓刚等[16]考虑了消费者对直销与传统渠道存在异质性偏好下的供应链决策问题。 林杰等[17]对双渠道环境下的闭环供应链定价模型进行了研究。

然而，上述文献研究并未基于双渠道闭环供应链的背景来研究渠道权力结构对供应链定价和调整决策的影响。 从这个角度出发，本文结合双渠道闭环供应链的特点，分别建立并比较了分散式决策下三种渠道权力结构和集中决策下的双渠道闭环供应链最优决策，同时设计两种契约相结合的契约机制来协调由制造商为领导者的双渠道闭环供应链的市场结构，并最终通过数值实验分析结果。这种机制在制造商主导的市场结构下协调双通道闭环供应链。

1 模型构建与假设

考虑由一个制造商和一个零售商构成的闭环供应链。 该制造商有两种销售模式：传统销售渠道和电子直销渠道，在传统的销售渠道中，制造商以一定价格w向零售商批发产品，零售商以一定价格pr出售产品，零售商负责回收使用过的产品，制造商从零售商那里回购了废料，以转移支付的价格b进行再制造。 在电子直销渠道中，制造商以直销价格pd直接向客户销售产品。 如图1所示。

图1 双渠道闭环供应链决策模型

现实生活中，不同的渠道权力结构会对企业运作管理产生不同的影响，决策主体依据自身的地位与能力及其他成员的决策选择自身最优决策。企业在不同渠道权力结构下作出的最优决策是企业管理者必须具备的能力。因此，我们所要解决的主要问题是不同渠道的权力结构如何影响公司的最佳决策，以及如何实现双渠道闭环供应链协调。在符合一般性和可行性的前提下，相关的假设和合规性如下：

(2)假设废品的回收率是1，假定废料的再制造行为不受回收量的影响。在传统渠道模式下，零售商的回收成本用函数C(a)=ka2表示，k(k>0)表示回收成本的范围参数。C′(a)>0表示回收努力成本随回收率的增加而增加。

(4) 市场上的所有信息都是对称的，供应链中的成员追求最有利可图且风险中立的状态。

2 分散决策模型

(1)制造商Stackelberg博弈决策(MS情形)

在MS模型中，制造商的影响力相对较大，因此作为供应链主领导人，零售商是他的追随者。其决策顺序为：制造商确定产品批发价格w及直接销售产品给顾客的电子直销价格pd，基于此，作为追随者的零售商会根据制造商确定的决策从而选择对自己有利的价格pr。制造商和零售商的优化问题分别为

(pd-cm+δa)(1-λ)φ-pd+βpr)-

ba(φ+(β-1)(pr+pd))

(1)

ba(φ+(β-1)(pr+pd))-ka2

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

结论1在由制造商为领导者的Stackelberg博弈决策(MS情形)下的双渠道闭环供应链中，当废旧产品的回收率a增加时，双渠道闭环供应链的各项最优定价决策的变化表现为：①当转移支付价格满足b>(β+1)δ/2β时，作为追随者的零售商会通过选择更高的传统渠道价格来获益；而当b>δ/(2-β)时，制造商也将选择提高批发价格。②若废旧产品的回收率提高，制造商将提高电子渠道价格。

结论1表明制造商制定的批发价格和渠道价格在双渠道闭环供应链中均受废旧产品回收率的影响。若废旧产品回收率a增长时，那么势必将增大零售商的回收成本，考虑到制造商回收成本增长的情形，那么当制造商的转移支付价格b高于一定的阈值时，制造商将提高批发价格，为了获利此时零售商也将提高销售价格；其次当废旧产品回收率增长时，从产品的再制造部分获得的收益也会增加，制造商从中也将获得更多收益。以上分析表明，双渠道供应链下的价格不仅取决于废旧产品的回收率，更重要的是取决于回收成本的价格的高低。

制造商和零售商的最优利润分别为:

(7)

(4b-δ)λ)φ+F1+F2)

(8)

其中:

E1=a2(β-1)(2b(1+β)(b-2δ)+(3+β)δ2)

E2=2a(2(b-δ)+(β-1)(2b-δ)λ)φ

E3=2cm(a(β-1)(2b(1+β)-(3+β)δ)+

(2+(β-1)λ)φ)

F1=a2(-16k+8b(β2-1)(b-δ)+(β-1)2δ2)

F2=cm(β-1)(2a(4b(1+β)+

(1-β)δ)+2λφ+(β-1)cm)

由结论2可知，消费者选择零售商传统渠道的比例增加(即消费者更偏好于传统销售渠道)时，电子渠道下的直销价格下降，传统渠道下的批发价格和销售价格都会增加；双渠道下制造商利润和零售商利润则分别在一定的范围随λ的增加而增加。并且由结论2还可以看出传统销售渠道所占的市场份额越大对制造商来说并非都是不利的，当传统销售渠道所占市场份额超过一定的临界值λ1时，对制造商是有利的，其利润会随λ的增加而增加。

(2)零售商Stackelberg博弈决策(RS情形)

(9)

(10)

(11)

(12)

结论3在零售商Stackelberg博弈决策(RS情形)下的双渠道闭环供应链中，当废旧产品的回收率a增加时，双渠道闭环供应链的各项最优定价决策的变化表现为：①当转移支付价格b>(β+1)δ/2β时，传统渠道的销售价格增加；当转移支付价格b>(3-β)δ/2(2-β)时，制造商将提高批发价格。②最优直销渠道价格关于回收率递减。

同结论1相似，结论3表明废旧产品回收率的增加会直接导致电子渠道价格下降，其次当制造商的转移支付价格低b于一定的阈值时，制造商批发价格和传统渠道销售价格关于回收率的增加而降低。

制造商和零售商的最优利润如下

(13)

(2b-δ)λ)φ+J1+J2)

(14)

其中:

H1=a2(β-1)(4b(1+β)(b-2δ)+(5+3β)δ2)

H2=2a(4(b-δ)+(β-1)(4b-3δ)λ)φ

H3=cm(2a(β-1)(4b(1+β)-

(5+3β)δ)+2(4+3(β-1)λ)φ)

J1=a2(-8k+4b(β2-1)(b-δ)+(β-1)2δ2)

J2=cm(β-1)(2a(2b(1+β)+

(1-β)δ)+2λφ+(β-1)cm)

同结论2相似，结论4表明消费者更偏好于传统销售渠道时，电子渠道下制造商的直销价格下降，传统渠道下的批发价格和销售价格都增加，制造商利润减少；对比结论2发现λ3<λ2，得出在零售商领导的供应链中，由于零售商渠道影响力的增强使得传统销售渠道所占市场份额λ的范围扩大，即传统渠道所占的市场份额λ只需大于λ3，零售商的利润就会随其增加而增加。

(3)Nash均衡博弈(NG情形)

(15)

(16)

(17)

结论5双渠道闭环供应链在制造商和零售商Nash均衡博弈(NG情形)中，当废旧产品的回收率a增加时，双渠道闭环供应链的各项最优定价决策的变化表现为：①当转移支付价格满足b>(β+2)δ/3β时，销售价格将会随之增加；当转移支付价格满足b>(β-4)δ/3(β-2)时，传统渠道的批发价格也将会增加。②电子渠道下的直销价格与废旧产品回收率负相关，即随废旧产品回收率提高而降低。

根据NG情形下双渠道闭环供应链的最优定价决策，制造商和零售商的均衡利润为

(18)

(19)

其中：

X1=a2(β-1)(9b2(1+β)-18b(1+β)δ+

(13+5β)δ2)

X2=2a(9(b-δ)+(β-1)(9b-5δ)λ)φ

X3=cm(2a(β-1)(9b(1+β)-

(13+5β)δ)+(9+5(β-1)λ)φ)

Y1=a2(-18k+9b(β2-1)(b-δ)+2(β-1)2δ2)

Y2=cm(β-1)(a(9b(1+β)+

4(1-β)δ)+4λφ+2(β-1)cm)

由结论6可知，在NG情形下，各项定价策略仍受到传统渠道的市场份额的影响。通过对比结论2、4、6可知λ3<λ5<λ2，进一步表明在MS情形下，对制造商最有利；在RS情形下，对零售商最有利；在NG情形下，制造商和零售商所得收益介于MS和RS两种情形之间。

3 集中决策模型

集中式决策模型将制造商和分销商描述为完整的决策，并将他们与闭环供应链决策之间的信息进行沟通，共同得到最优决策。 由于双重边际效应的存在，分散决策下的效率低于集中决策下的效率。基于以上分析，构建出集中式决策模型，如下:

(pd-cm+δa)((1-λ)φ-pd+βpr)-ka2

(20)

(21)

(22)

结论7在集中决策的双渠道闭环供应链中，随着废物回收率a的提高，直接销售价格和销售价格都随着a增加而降低。

根据式(21)和式(22)，供应链的最优利润为:

(23)

由结论8可知，当选择传统零售商渠道的消费者比例增加时(也就是说，消费者更喜欢传统销售渠道)，随着消费者选择传统零售商渠道的比例增加，制造商在电子渠道下的直销价格也会下降。

随着选择传统零售渠道的消费者比例的增加，传统渠道的零售价格也随之上升。 这是因为，如果消费者偏爱传统渠道，零售商将提高产品的售价，从而增加利润。 同时，电子渠道制造商处于不利地位，将降低其直销价格， 为了吸引消费者，需求增加导致价格降低，从而增加系统利润。并且由结论8还可以看出在集中式决策下，双渠道下闭环供应链系统利润在λ处于一定的范围时随λ的增加而增加。当λ超过一定的阈值(λ=1/2)时，传统渠道市场份额增加将有利于闭环供应链系统利润的增加；当λ低于一定的阈值(λ=1/2)时，电子渠道市场份额的增加有利于双渠道闭环供应链系统利润的增加。

4 不同渠道权力结构下的双渠道闭环供应链决策结果比较

通过对以上各项价格决策和利润进行对比分析，可得以下结论。

结论9表明，与集中决策情形相比较，分散化模式下直销渠道价格更低，从而也使得三种渠道力量结构的电子渠道需求量也均小于集中决策下的电子渠道需求量。这是因为集中式决策是保持双渠道闭环供应链所有决策及系统利润最优，则使得集中式决策下电子渠道直销价格最低，需求量最大，集中式决策效率显然也更高于分散式决策效率。由结论9还可看出分散式决策下双渠道闭环供应链无论选择哪种渠道力量结构，其电子渠道下制造商的最优直销价格均相等，从而使分散式决策下电子渠道的需求量也相同。这是因为双渠道闭环供应链无论是由哪种市场结构组成，其制造商均有能力将产品通过电子渠道销售给消费者，控制市场直销价格，所以零售商的决策不能直接对制造商电子渠道的直销价格造成影响。

结论10分散式决策模型中，三种渠道权力结构下的最优批发价格存在以下关系：wR*

结论10表明，批发价格在MS情形下最高， RS情形最低，NG情形居中。这是由于在MS情形下，制造商作为渠道领导者，会故意提高产品的批发价格而从中获利；而在RS情形下，零售商的市场控制力较强，与制造商进行谈判议价能力提高，其会使得制造商愿意降低批发价格，以此从中获利；在无领导者情形，制造商和零售商处于均势地位，无法获取决策的先行优势，但制造商可以利用其电子销售渠道的影响力获利，在某种程度上批发价格也会相应的提高，但始终介于MS和RS两种情形之间。

结论11表明，不同渠道力量结构下双渠道闭环供应链传统渠道零售商的最优销售价格表现为：MS和RS模式下价格最高，集中决策下价格最低，NG模式下价格适中；则不同渠道力量结构下双渠道闭环供应链传统渠道市场需求量表现为：MS和RS模式下需求量最低，集中决策下需求量最高，NG模式下需求量适中。这是因为分散式决策下存在“双重边际化效应”，集中式决策正好可以弥补这种不足，而在制造商领导和在零售商领导的市场中，会出现明显的双重边际化效应，主要是因为在这两种市场结构下制造商和零售商均为利用其主导地位攫取利润，使得双渠道闭环供应链决策整体效率最低；在NG情形(即无领导者市场结构)下，制造商与零售商在闭环供应链的话语权上势均力敌，双方都没有对渠道完全控制的能力，由于制造商和零售商的博弈使得均衡价格较低，从而使得市场需求最大。因此，通过三种渠道权力结构的比较，消费者愿意选择没有领导的市场结构。

结论12表明，在以上三种不同渠道权力结构中，制造商和零售商在各自为市场领导者时均获得最大利润。这是因为制造商和零售商在各自占据优势地位时会成分利用其控制力获取利润。其次，双渠道闭环供应链的总利润在无领导市场结构下最大。正如结论11所说，这是因为在NG情形下，制造商和零售商由于双方的博弈行为使得均衡价格较低，市场需求较大，带来了更多的利润，弥补了由于边际化效应造成的损失。

5 闭环供应链的协调决策

根据张克勇[2]的研究发现传统的单一契约机制很难有效地协调双渠道闭环供应链，已有文献提出运用改进后的契约或是几种契约相结合的方式可以协调供应链。鉴于此本文将利用将两种合同(改进后的批发价合同与两部收费制合同 )相结合来协调双渠道闭环供应链。本文重点讨论由制造商Stackelberg(MS案例)决定的两渠道闭环供应链的协调。

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

其中:

Γ1=a2(-4k-2bδ(β2-1)+(β-1)2δ2)

Γ2=cm(β-1)(2a(b(1+β)+

(1-β)δ)+2λφ+(β-1)cm)

Ω1=(β2-1)(aδ-cm)+(-1+λ-βλ)φ

Ω2=(β2-1)(a(2b-δ)+cm)+(1-λ+βλ)φ

结论13表明，双渠道闭环供应链的协调与一般供应链的协调相比更为复杂，一般需要结合两种合同机制才能达到帕累托最优状态；同时发现这种合同现实可操作性较强也较为方便，对实际双渠道闭环供应链的管理运用有一定的理论指导与借鉴意义。

6 数值算例

为证明上述所研究结论的正确性、可行性及实践性，本节将运用具体的数值对上述结论以及所设计的契约协调机制进行验证分析。本文给予相关参数赋值如下：φ=200，cm=20，cr=10，a=0.5，b=5，k=1000。主要从两个角度进行分析：首先，在集中式方案和MS方案之间比较了分散式双通道闭环供应链的最佳决策， 同时，对批发价格根据合同进行适当的调整，并采用由两个合同机制组成的复合合同方法来减轻两通道闭环供应链的影响。 接下来，分析模型中的几个关键参数，以确定两通道闭环供应链的最佳决策位置和利润效应。

运用具体数值对分散式决策及契约机制下双渠道闭环供应链进行验算(见表1)。

表1 双渠道闭环供应链决策结果

以下分析渠道替代系数β、传统渠道所占市场份额λ、回收率a、再制造成本节约δ等各参数的变化对均衡决策和利润的影响。

(1)渠道替代系数β对利润的影响

图2 渠道成员利润随渠道替代系数变化情况

从图2可以看出，闭环供应链制造商在三种不同的渠道权力结构下拥有两个渠道，具有渠道再生敏感性，而传统渠道供应商则感觉不到制造商。渠道替代系数的增加表明制造商在三种决策模式下的利润都呈上升趋势，而零售商则表现为利润实际上保持不变。出现这种现象的原因主要是由于制造商与消费者之间产生了直接的销售关系，商品未通过批发商直接流向了消费者，具有绝对的电子直销渠道控制经营权，当两种渠道的替代程度逐渐升高时，电子直销渠道在制造商获利中起着较大的作用。

(2)顾客的渠道偏好程度λ对利润的影响

图3 渠道成员利润随传统渠道市场份额变化情况

图3说明了三种不同渠道力量结构下传统渠道市场份额变化情况对双渠道闭环供应链各渠道利润变化的影响。由图3可以验证结论4、6、8的正确性。如在MS情形下，当传统渠道市场份额λ≤0.0625时，零售商利润随的增加而增加，当传统市场份额λ≥0.77时，制造商利润才随λ的增加而增加，这是因为：消费者更偏好于传统销售渠道时，看似对制造商来说是不利的，但当消费者对传统渠道的偏好程度超过一定范围时，制造商也获取到了更多利润；同理在RS、NG情形下的分析与之类似。

(3)零售商回收努力a对利润的影响

图4 渠道成员利润随零售商回收努力变化情况

图4说明了三种不同渠道力量结构下废旧产品回收率(零售商回收努力程度)对双渠道闭环供应链各渠道利润的影响。由图4可以看出在三种决策模式下，制造商利润关于回收率递增，而零售商利润则关于回收率递减。原因如下：增加回收成本会降低零售商的利润，而增加回收成本可以节省成本并间接增加制造商的利润。 其次，如果回收率提高，可以看出零售商的利润下降幅度小于制造商的利润增长幅度，原因是制造商的回收补贴无法弥补零售商的回收成本支出，且回收率的变化对制造商的利润的影响更加显著。

(4)再制造成本节约δ对利润的影响

图5 渠道成员利润随制造商再制造成本节约变化情况

图5分析了在不同渠道权力结构下，再制造成本节省对制造商和零售商的盈利能力的影响。从图5中可以看到，制造商和零售商都从再制造成本中获利，但是制造商的利润增长速度要比零售商快。这意味着制造商将受益于再制造，降低零售商的批发价格并提高零售商的盈利能力。

7 结束语

本文分析了涉及制造商和分销商的两渠道闭环供应链，并根据不同权力结构下的闭环供应链的各项最优决策及利润进行对比分析，同时设计两种契约相结合的契约机制协调制造商主导市场结构下的双渠道闭环供应链，并利用数值算例对研究结果进行验证，并讨论了模型中的一些关键参数对供应链均衡决策及成员利润的影响。同时，由于分散决策中的“双重利润效应”，两通道闭环供应链的总体获利能力和决策效率低于集中式决策。研究发现，传统的单一契约机制无法很好地协调两渠道的供应链。而通过设计一种改进后的批发价格契约与两部收费制契约相结合的方式能够实现双渠道闭环供应链的协调。

本文中讨论的两渠道闭环供应链最常在信息完全对称的条件下实施。但是实际上现实生活中的信息通常是不完整的信息，故今后可以从此方面进行相关研究；其次，本文假设消费者对新产品与再制品无差异，及新品与再制品销售价格相同，但在实际生活中很多因素都会造成消费者对新产品和再制品存在不同的接受程度，故研究新品与再制品存在价格差异双渠道闭环供应链也是一个有趣的方向；最后本文所研究的双渠道闭环供应链的构成模型较为单一，应该进一步考虑研究竞争模型，零售商竞争模型或第三方重复模型。