零售商主导闭环供应链混合回收渠道选择决策

陈建华，梅俊晓，曹菁菁

(1.武汉理工大学 物流工程学院，湖北 武汉 430063;2.武汉理工大学 港口物流技术与装备教育部工程研究中心，湖北 武汉 430063)

0 引言

伴随着社会经济的高速发展，人们对生活质量的要求越来越高，多样化和个性化的产品层出不穷，产品的生命周期大大缩短，从而产生了大量废旧废弃产品。例如2010年联合国环境规划署发布报告指出，到2020年我国电视机、电脑、手机等电子废弃物数量将分别是2007年的2倍、4倍和7倍[1]。为减少资源浪费、提高资源利用率，美国、欧盟和日本相继出台《固体废弃物处置法》、《WEEE 指令》和《家用电器回收法》，从法律层面规定生产者对自己生产的产品负有回收的责任与义务。我国也相继颁布《循环经济促进法》、《再生资源回收管理条例》等，旨在大力推进低碳经济发展和树立绿色发展观念。于此同时，国内外众多知名企业都通过实施闭环供应链来提高资源利用率，降低产品的生产成本。如施乐公司实施再生战略，在十余年时间里，为公司节约了45%～60%的制造成本[2]。

闭环供应链作为一种可以减少自然资源消耗、节约企业生产成本的有效手段，已经被越来越多的制造企业提升到战略高度。但在目前的回收市场中，存在诸多不同的回收模式，如施乐公司选择自己回收，柯达公司通过零售商回收，LG电子通过第三方回收商回收。但是，制造商究竟什么时候选择自己回收、什么时候选择委托零售商或第三方回收、亦或是选择和零售商、第三方回收商合作回收? 选择不同回收渠道会对制造商和供应链的利润产生怎样的影响? 不同的回收渠道会对供应链整体回收水平产生怎样的影响? 这都是直接决定前期闭环供应链实施成功与否和影响后期闭环供应链绩效的关键问题。

针对制造商回收渠道选择问题，众多学者从不同角度进行了大量研究。如Savaskan等[3]创造性地构建了制造商直接回收、制造商委托零售商回收、制造商委托第三方回收3种回收模式，运用博弈论的方法得出制造商委托零售商是最优的回收渠道。紧接着他将模型拓展到两个竞争型零售商的闭环供应链上，探讨制造商的回收渠道选择问题[4]。而韩小花[5]则研究了两个竞争型制造商的情形，发现制造商的最优回收渠道选择受制造商竞争程度影响。随后周雄伟等[6]基于回收努力和回收产品质量研究3种模式下参与主体的回收渠道选择决策问题。李晓静等[7]基于链与链竞争，从共赢的角度探讨最优回收渠道的结构。卢荣花等[8]基于产品短生命周期和价格依赖需求，给出制造商的最优回收渠道选择决策。陈军等[9]考虑回收品的管理成本和再制造成本，给出制造商的最优回收渠道选择决策。Feng等[10]考虑消费者支付意愿，给出制造商的最优回收渠道选择决策。

上述研究有效解决了面对不同因素时，制造商如何选择最优回收渠道的问题，但此时的研究只局限在制造商单回收渠道的决策上。随着时代的发展，一些先进企业尤其是汽车行业已经着手尝试混合回收这种新的回收模式[11]。DE Giovanni等[12]得出制造商将回收业务外包给零售商和第三方的条件。Huang等[13]识别出混合回收优于单一回收需要满足的参数条件。易余胤等[14]研究了奖惩机制下制造商和零售商混合回收(Manufacturer-Retailer collection channel，MR)、制造商和第三方回收商混合回收(Manufacturer-Third party collection channel，MT)、零售商和第三方回收商混合回收(Retailer-Third party collection channel，RT)3种混合回收渠道的选择问题，发现MR是最理想的混合回收渠道。倪明等[15]基于回收渠道竞争和不确定需求，讨论了3种混合模式下渠道竞争系数对不同回收渠道最优解的影响。Chuang等[16]基于回收成本研究了高技术产品回收渠道的选择问题。Zheng等[17]基于不同权力渠道结构和双渠道竞争销售探讨不同情形下最优渠道的选择和协调问题。Wang等[18]则研究了制造商、再制造商竞争时，制造商的回收渠道选择与定价问题，发现回收渠道选择取决于回收成本和外包回收时的回收补偿。Hong等[19]研究了零售商的广告投资以及制造商如何激励零售商和第三方进行回收。

以上对闭环供应链回收渠道选择决策问题的研究，都默认制造商在闭环供应链中处于主导地位，然而随着零售业飞跃性发展，大型零售商如沃尔玛、家乐福等在各自领域的话语权越来越大，致使供应链的权力中心发生转移，由零售商主导的闭环供应链开始出现。余福茂等[20]研究了政府奖惩机制下零售商主导闭环供应链参与主体回收决策问题。姚锋敏等[21]研究了双回收渠道下零售商主导闭环供应链决策问题，并比较闭环供应链成员的利润。姚锋敏等[22]研究了一个主导零售商、两个竞争制造商和一个第三方回收商组成的闭环供应链决策与协调问题。王悦[23]则研究了零售商主导闭环供应链时3种单回收渠道的回收模式选择问题。

不难发现，以上关于回收渠道选择决策的研究大都集中在制造商主导闭环供应链下单一回收渠道或制造商、零售商、第三方回收商两两混合回收渠道的比较，而对零售商主导的闭环供应链和三者混合回收渠道研究较少，尤其是对两种混合回收渠道与三者混合回收渠道的比较都不尽全面。基于此，本文以零售商主导的闭环供应链为研究对象，运用博弈论构建MR、MT、制造商、零售商和第三方回收商混合回收(Manufacturer，Retailer-Third party collection channel，MRT)、RT四种混合回收模型，探讨制造商双渠道销售、政府设置奖惩机制对回收渠道成员决策的影响，通过对4种混合回收模型中渠道成员的利润、供应链利润和供应链回收水平进行理论推导和对比分析，从制造商、零售商和第三方回收商以及整个供应链互赢的角度研究何种混合回收渠道最优。

1 问题描述

考虑由单一制造商、单一占主导地位的零售商以及单一第三方回收商组成的闭环供应链系统，制造商、零售商和第三方回收商均可对废旧产品进行回收，但只有制造商具备再制造技术。在正向供应链生产环节，制造商可以选择用原材料或者废旧产品的材料进行产品生产;在销售环节，制造商一方面通过传统零售渠道将新产品和再制造产品批发给零售商售卖，另一方面，借助其他渠道将产品直接售卖给终端消费者。在逆向供应链中，回收市场呈现出以制造商、零售商和第三方回收商两两互相组合或者三方组合、相互竞争的多种回收渠道模式。常见的4种混合回收模式如图1～图4所示。

2 模型假设

假设1回收的废旧产品均可用于再制造，并且再制造产品和新产品在质量、功能和效用上完全相同，即拥有相同的销售价格[6，14-15，20]。

目前有关再制造产品和新产品定价问题的研究主要分为两派:①以Savaskan为代表不考虑新产品和再制造品的价格差异;②考虑新产品和再制造产品的价格差异。考虑价格差异的原因是认为消费者对再制造品存在偏见，生产者只能对再制造品采取低价销售的策略;不考虑价格差异的原因是由于现在再制造技术越来越成熟，再制造产品和新产品在外观、质量等方面的差距越来越小，本文采用Savaskan的研究观点:不考虑新产品和再制造产品的价格差异，旨在简化模型。

假设2本文构建的4种混合回收模型中，零售商是Stackelberg领导者，各方均在完全信息下进行博弈，所有成员均按照自身利益最大化进行决策[14]。

随着时代的发展，销售市场逐渐从卖方市场向买方市场转变，消费者对产品的要求越来越高，越来越追求个性化，企业要想获得更多的市场份额就必须快速响应消费者多变的需求。而零售商是整个供应链中最容易也是与消费者接触最多的环节，因此越来越来多的零售商开始建立以自已为主导的供应链。所谓的零售商主导供应链，指的是在供应链中零售商具有决策权，零售商在市场需求预测、向制造商下达订单直至将产品售卖给消费者等一系列过程中起到主导作用。如沃尔玛，苏宁，网易严选等在自己构建的供应链中拥有绝对的话语权，对于供应商，沃尔玛是一个强硬的客户，沃尔玛要求供应商提供价格最低且保证质量的产品，同时还要求供应商不断革新技术向自己提供最符合消费者需求的产品。随着新零售时代的到来，未来以零售商为主导的供应链会越来越多。

假设3制造商在传统的零售渠道以批发价格w将产品批发给零售商，零售商以零售价pr将产品销售给消费者，同时制造商在直销渠道以直销价pm将产品销售给消费者，传统零售渠道与直销渠道在市场上相互竞争，则直销渠道需求量Qm和零售渠道需求量Qr分别为:

式中:r0，r1，r2均为大于0的常数，r0为市场容量，r1为消费者对零售价的敏感系数，r2为消费者对零售价与直销价价格差的敏感系数[24]。

在如今电商经济和新零售发展如火如荼的时代，开辟网上销售渠道成为众多企业新的利润增长点，例如大润发和阿里合作，2019年线上日订单突破700单，在618期间甚至突破1 000单，其零售营收、毛利和利润均迎来全线增长。因此，制造商全面开辟双渠道(线上、线下)销售将会是未来的一个主流趋势。线上线下的渠道需求量设置为需求依赖价格的函数是为了简化模型，且目前绝大多数学者均采用此种假设。

假设4制造商从零售商或者第三方回收商回收废旧产品的价格为B，制造商用新材料制造新产品的单位成本为cm，用回收品再制造产品的单位成本为cr，cr＜cm。通过再制造节约的单位成本Δ=cm-cr，Δ≥B。并令pr=w+e1，B=p2+e2，B=p3+e3。

假设4旨在说明制造商使用回收品的材料来生产新产品相比采购新的原材料生产新产品更经济，其实这也是制造商会回收废旧产品的重要原因，施乐公司再生战略的成功就很好地说明了回收废旧废弃产品是有利可图的。另外，现实生活中零售价一般大于批发价(不考虑一些亏本清库存等情况)，制造商支付给零售商、第三方回收商的价格大于零售商和第三方回收商支付给消费者的价格，这是因为零售商和第三方不具备再制造技术，他们只能将从消费者处回收的废旧废弃产品转售给制造商，但企业的生产经营活动是逐利的，所以他们会向制造商要求更高的报价。

假设5由于废旧产品混合回收渠道间存在不可避免的竞争，回收渠道的回收函数假设为[24-25]:

(1)制造商、零售商混合回收时:Q1=ε1p1-ε0p2;Q2=ε1p2-ε0p1。

(2)制造商、第三方回收商混合回收时:Q1=ε1p1-ε0p3;Q3=ε1p3-ε0p1。

(3)制造商、零售商、第三方回收商混合回收时:Q1=ε1p1-ε0(p2+p3);Q2=ε1p2-ε0(p1+p3);Q3=ε1p3-ε0(p1+p2)。

(4)零售商、第三方混合回收时:Q2=ε1p2-ε0p3;Q3=ε1p3-ε0p2。

其中:p1，p2，p3分别表示制造商、零售商、第三方回收商支付给消费者的回收价;Q1，Q2，Q3分别表示制造商、零售商、第三方回收商的回收量;ε1为废旧产品的回收价格系数;ε0为回收渠道竞争系数且0≤ε0≤1，2ε0＜ε1。

该假设的核心是制造商的回收量会随自身回收价格增加而增加，会随竞争对手的回收价格增加而减少，本质上采用的也是回收量依赖价格，该假设在文献[25]已得到严格证明。

假设6政府对制造商实行奖惩政策，设置最低回收量Q0，单位奖惩力度为k，则奖惩机制为k(Q-Q0)[14]。

无论是我国的《废旧电器电子回收处理管理条例》还是国外的《固体废弃物处置法》、《WEEE 指令》都体现了政府在废旧废弃产品回收再制造过程中扮演的角色，政府作为社会的管理主体，有责任和到义务采取各种措施积极引导企业、消费者和其他社会主体参与到废旧品的回收再制造过程中。例如我国出台的《废旧电器电子回收处理管理条例》、《废弃电器电子产品处理基金征收使用管理办法》均为具备回收处理资质的企业提供不同程度的补贴。

3 零售商主导闭环供应链下四种混合回收模型构建

3.1 制造商+零售商混合回收模型

由制造商和零售商混合回收时(如图1)，零售商是Stackelberg领导者，博弈顺序为:处于领导地位的零售商先确定自身决策变量，然后制造商根据零售商的决策再确定自己的决策变量，制造商和零售商的预期利润分别为:

3.2 制造商+第三方混合回收渠道

由制造商和第三方回收商混合回收时(如图2)，零售商是Stackelberg领导者，博弈顺序为:处于领导地位的零售商先确定自身决策变量，然后制造商根据零售商的决策确定自己的决策变量同时第三方回收商确定自己的决策变量，制造商、第三方回收商和零售商的预期利润分别为:

3.3 制造商+零售商+第三方混合回收渠道

由制造商、零售商和第三方回收商混合回收时(如图3)，零售商是Stackelberg领导者，博弈顺序为:首先处于领导地位的零售商先确定自身决策变量，然后制造商根据零售商的决策确定自己的决策变量，同时第三方回收商确定自己的决策变量，制造商、第三方回收商和零售商的预期利润分别为:

3.4 零售商+第三方混合回收渠道

由第三方回收商和零售商混合回收时(如图4)，零售商是Stackelberg领导者，博弈顺序为:处于领导地位的零售商先确定自身决策变量然后制造商根据零售商的决策确定自己的决策变量，BRT，同时第三方回收商确定自己的决策变量，制造商、第三方回收商和零售商的预期利润分别为:

利用逆向归纳法依次求解上述Stackelberg博弈模型的决策变量以及制造商利润、零售商利润和供应链回收水平(如表1)。

4 对比分析

4.1 价格分析

结论1表明产品的批发价、直销价和零售价不受回收渠道的影响。这是因为当零售商处于供应链领导地位时，零售商在议价方面具有更大的话语权，会优先确定最高的零售价以实现自身利益最大化，进而迫使制造商以最低的批发价将产品批发给零售商，因此，在零售商的主导作用下，无论制造商选择何种混合回收渠道，其批发价格和零售价格都相同。直销价的制定不受零售商影响，制造商可以独立定价，因此在每种混合回收模式下，制造商都会制定有利于自身的最大直销价。

结论2表明当制造商参与回收时，其支付给消费者的回收价相等，并且大于零售商和第三方回收商参与回收时支付给消费者的回收价，这是由于制造商被迫给予零售商最低的批发价，因此制造商主动提高支付给消费者的回收价，以便提高自身在回收市场的竞争力，获取更多的回收量，以此来降低产品的生产成本，从而尽可能获得更多的利润。制造商、零售商和第三方回收商在MRT模式中支付给消费者的回收价均高于它们在其他回收模式中支付给消费者的回收价，这是由于回收主体的增加，使得回收市场的竞争趋于激烈，迫使每个回收主体提高自身的回收价格，以便提高自身对消费者的吸引力，从而获得更多的回收量，取得最大的经济效益。

4.2 回收水平分析

结论3当2ε0＜ε1＜3.119ε0，QMR=QMT＞QRT＞QMRT;当3.119ε0＜ε1＜3.658ε0，QMR=QMT＞QMRT＞QRT;当ε1＞3.658ε0，QMRT＞QMR=QMT＞QRT。

结论3表明在废旧产品回收价格系数较小时，MR和MT回收模式的供应链回收水平最优，在废旧产品回收价格系数较大时，MRT 回收模式的供应链回收水平最优。这是因为废旧产品回收价格系数的大小主要取决于消费者环保意识水平的高低，消费者环保意识越高，越容易接受更低的回收价格，废旧产品回收价格系数就越低，消费者也更加愿意将废旧产品送到回收点，制造商只要联合零售商或者第三方回收商回收即可;消费者环保意识越低，废旧产品回收价格系数越高，回收方从消费者处回收废旧产品的难度也就越大，则制造商需要通过尽可能多的回收渠道来回收废旧产品，因此制造商需要联合零售商和第三方回收商。

4.3 利润分析

结论4～结论7表明制造商利润、零售商利润、第三方回收商利润、供应链系统利润的排序受废旧产品回收价格系数和回收渠道竞争系数的影响。当ε1＜4.583ε0时，制造商在MT模式中利润最大;当ε1＞4.583ε0，制造商在MRT模式中利润最大。当ε1＜7.599ε0时，零售商在RT模式中利润最大;当ε1＞7.599ε0，零售商在MR 模式中利润最大。当2ε0＜ε1时，第三方回收商在RT模式中利润最大;当ε1＜3.432ε0时，供应链在MT和MR模式中利润最大;当ε1＞3.432ε0，供应链在MRT模式中利润最大。

通过结论3～结论7对供应链回收水平、制造商利润、零售商利润、第三方回收商利润和供应链系统利润进行比较分析可得表2。

表2 制造商、零售商、第三方回收商和供应链的最优决策

由表2可知，制造商、零售商、第三方回收商和供应链系统的最优决策并不完全一致，且存在冲突的情形，无论制造商选择何种混合回收模式，供应链都无法保持长期稳定。作为闭环供应链中回收再制造的主体，制造商有必要与零售商和第三方回收商进行协调，尽可能使三者决策目标实现统一，从而保持供应链长期稳定。基于此，在最优决策不改变的情形下(只有这样制造商才有动力去补贴零售商和第三方回收商)，制造商设置一种简单的补贴机制以激励零售商、第三方回收商与它进行长期合作，制造商实行补贴机制后制造商、零售商、第三方回收商及供应链最优决策如表3所示，具体补贴措施如下:

(1)当2ε0＜ε1＜9.591ε0时，制造商没有动力对零售商和第三方回收商实施补贴。

表3 制造商零售商和、第三方回收商供应链最优决策(实行补贴机制后)

对比表2与表3可知，制造商对零售商和第三方回收商实施补贴后，当2ε0＜ε1＜4.583ε0时，补贴前制造商的最优决策为MT模式，补贴后制造商的最优决策均发生改变，同样此时供应链也不能保持稳定，在这种情况下，制造商并不具有实施补贴的动力;当4.583ε0＜ε1＜9.591ε0时，补贴前制造商最优决策为MRT 模式，补贴后制造商的最优决策变为MT 模式，此时供应链不能保持长期稳定，制造商同样不具备实施补贴的动力;当9.591ε0＜ε1时，补贴前后制造商的最优决策均为MRT模式，并且此时零售商、第三方回收商以及供应链的最优决策与制造商保持一致均为MRT 模式，整个供应链能保持长期稳定，此时制造商有补贴零售商和第三方回收商的动力。

结论8由表1和结论1可知，制造商的直销价、零售价以及批发价不受单位奖惩因子和最低回收量的影响。单位奖惩因子和最低回收量不影响对各模式中制造商、零售商、第三方回收商以及供应链利润的排序。最低回收量与制造商利润、供应链利润呈负相关，与零售商和第三方回收商的利润无关。只要零售商和第三方回收商参与回收，单位奖惩因子与零售商和第三方回收商的利润呈正相关。单位奖惩因子与支付给消费者的回收价和制造商支付给其他回收商的回收价呈正相关。

结论9单位奖惩因子与制造商利润表现为如下关系:

易证:k3＜k2＜k1＜k4，因此当k＜k3时，4种模式的制造商利润与k值呈负相关。当k3＜k＜k2时，MRT模式制造商利润与k值呈正相关，MT、MR、RT模式制造商利润与k值呈负相关，当k2＜k＜k1时，MRT、MT模式制造商利润与k值呈正相关，MR、RT 模式制造商利润与k值呈负相关。当k1＜k＜k4，MRT、MT、MR模式制造商利润与k值呈正相关，RT 模式制造商利润与k值呈负相关，当k4＜k时，4种模式制造商利润与k值呈正相关。

5 算例分析

将通过以下参数组分别进行简单的数值模拟，对上述结论作进一步形象描述，参数设置如表4所示。

表4 参数设置

选用参数组1可得图5～图8，图5中黑线为制造商对零售商和第三方回收商在不考虑最优决策改变下对零售商和第三方回收商实施补贴的利润曲线，当2ε0＜ε1＜4.583ε0时，制造商的最优决策为MT模式，实施补贴后，当2ε0＜ε1＜3.596ε0时，制造商的最优决策为MR 模式，当3.96ε0＜ε1＜4.583ε0时制造商的最优决策为MRT 模式，当4.583ε0＜ε1＜9.591ε0时，补贴前制造商的最优决策为MRT模式，补贴后制造商的最优决策为MT模式，可见当ε1＜9.591ε0时，制造商没有主动补贴零售商和第三方回收商的动力。当9.591ε0＜ε1时补贴前后制造商最优决策均为MRT 模式。图6～图8表示不同模式下零售商、第三方回收商和供应链系统的利润曲线。

选用参数组2，可得图9～图12，当零售商和第三方回收商的利润受奖惩因子影响时，奖惩因子k与零售商、第三方回收商的利润呈正相关，与参与回收的回收主体的回收价格呈正相关，容易计算出参数组2对应的k1、k2、k3、k4均为负值，则此时，奖惩因子k与制造商利润呈正相关。

6 结束语

本文研究奖惩机制下零售商主导闭环供应链时混合回收渠道选择决策问题，对建立的4种混合回收渠道模型进行综合分析，以废旧产品回收价格系数与回收渠道竞争系数之间的关系为切入点，从供应链各成员互赢的视角对最优混合回收模式进行探讨，主要结论如下:

(1)当废旧产品回收价格系数较低(消费者环保意识高)时，制造商会选择制造商和第三方回收商混合回收(MT)这一模式，闭环供应链能取得最大的经济效益或者最大的社会效益。当废旧产品回收价格系数较高(消费者环保意识低)时，制造商会选择制造商、零售商和第三方回收商(MRT)这一混合回收模式，闭环供应链能取得最大的经济效益和社会效益，且制造商能通过补贴零售商和第三方回收商使得供应链保持长期稳定。

(2)在零售商主导双渠道销售闭环供应链时，产品的直销价、分销价和批发价不受回收模式的影响。制造商参与回收时的回收价格最高，供应链各回收主体的回收价格在MRT模式中最高。

(3)制造商双渠道销售和奖惩机制的引入不影响供应链各成员最优混合回收渠道的决策。单位奖惩因子与零售商利润和第三方回收商利润呈正相关，单位奖惩因子与供应链回收水平呈正相关，最低回收量与制造商利润和供应链利润呈负相关。

本文将需求量函数和回收量函数假设为价格的线性函数，而现实生活中，需求量和回收量却是受多方因素影响的，这将是下一步研究的方向。