再制造闭环供应链回收问题研究进展

王忠伟,尹 谦,庞 燕,邢立宁,任 腾

(中南林业科技大学 物流与交通学院,湖南 长沙 410004)

0 引言

近年来,全球工业快速发展,带来经济增长的同时也造成了资源稀缺、环境污染等严重问题。我国作为发展中大国,资源利用率低。环境污染严重等问题更加显著,基于国家“发展循环经济、建设节约型社会”的重大战略决策[1-2],探讨经济结构的调整和经济的可持续发展成为许多专家学者们关注的焦点。由此,闭环供应链(closed-loop supply chain)管理理论[3-4]应运而生。

闭环供应链是在传统正向供应链的基础上考虑逆向物流而形成的一个完整的闭环系统。基于再制造的闭环供应链是制造与再制造共存的供应链系统,其实施目的是为了在高效利用资源的同时减少废弃品对环境的破坏，并维持企业的效绩。再制造闭环供应链最突出的特点是:制造商是集新产品生产、废弃品回收、废弃回收品的再制造以及再制造品销售于一体的复杂闭环供应链系统。闭环供应链是由原料供应商、产品的制造商、销售商以及零售商、消费者、废旧品回收商等众多实体组成的正向加逆向的供应链系统,属于一个复杂的系统问题。2015年，国务院发布的《中国制造2025》从国家层面确定了我国的总体战略，其中绿色制造成为了现代制造业的主旋律，而再制造是实现绿色制造的重要环节[6]。再制造闭环供应链为再制造提供了良好的实现环境和途径，再制造闭环供应链的起点源于废旧品的回收,废旧品的回收是再制造闭环供应链中再制造品原材料的主要来源,其效率是保证闭环供应链顺利运作的重要前提。但当前再制造企业对废旧品回收的手段和途径大多较为传统，对于通过何种渠道，采用什么回收策略没有较好的参考准则，从而导致废旧品的回收质量参差不齐、回收效率低下，增加再制造闭环供应链的成本，降低了循环利用的效率。因此，位于再制造闭环供应链源头的废旧品回收问题，就成为许多学者所研究关注的重点问题。

目前,废旧品的回收主要从回收模式/渠道、回收策略、回收模型等方面进行研究,以达到有效的废旧品回收、降低闭环供应链中再制造成本和满足再制造品对原材料需求的目的。其中:①Fleischmann等[5]对再制造闭环供应链模式下产品再制造过程进行研究,根据不同的回收主体提出3种不同回收的选择,即3种主要的回收模式/渠道,主要包括制造商负责、零售商负责以及第三方回收商负责的回收模式/渠道等。②不同权利主导下回收模式/渠道的选择,从企业盈利的角度出发(消费者行为、质量、价格等)或者从社会福利角度出发(补贴、以旧换新、联合等)构成不同的回收策略。③不同的回收模式/渠道、回收策略在不同应用场景下各有优劣,判断其优劣的标准往往需要构建不同的决策模型,在再制造闭环供应链中回收模型的构建主要分为：比较回收模式/渠道、回收策略的优劣;在回收模式/渠道、回收策略下分析目标(定价、利润、数量等)、政策(补贴、联合、低碳节能等)的选择以及策略的制定。

因此,本文首先从再制造闭环供应管理对再制造、闭环供应链和再制造闭环供应链回收管理国内外主要的研究成果进行综述;然后对再制造闭环供应链中热点问题回收问题(回收模式/渠道、回收策略、回收模型)进行详细的专题综述;最后对上述热点和再制造闭环供应回收问题的新特点进行分析,提出当前再制造闭环供应回收问题研究展望,以推进再制造闭环供应链应用的发展。

1 再制造闭环供应链管理研究现状

1.1 再制造

20世纪80年代,再制造(remanufacturing)作为新型节约、环保的生产理念和生产方式受到众多的企业关注和重视。目前学术界对于再制造还没有明确的定义。美国主流的定义为再制造就是一个过程[7]，而我国对于再制造(如图1)的主流定义主要是:将废旧产品恢复到新产品的过程中一系列技术手段的总称[8-9]。

欧美的再制造行业萌芽于20世纪50年代，80年代Lund等[7]的报告使再制造业开始了蓬勃发展。关于再制造的研究主要集中在美国,由3个阶段组成:第一阶段,20世纪80年代是再制造研究的萌芽阶段,主要集中研究企业的发展策略;第二阶段,20世纪90年代是再制造研究的发展阶段,主要集中于企业生产的内部流程研究(生产、规划、模式等方面);第三个阶段,21世纪以来是再制造研究的爆发阶段,主要集中关注逆向物流、市场销售、综合管理等。

利润驱动了欧美再制造业的发展,而我国再制造业的发展源于被动式发展,由于当时中国沉重的军费压力,不得不对损耗的设备进行“特殊的修补”工作,最后演变成为现在的再制造工程。2000年开始，徐滨士院士等[8]将再制造概念引入我国，形成了研究再制造工程的设计基础、再制造工程技术、再制造工程质量控制以及再制造工程设计技术4大研究领域,代表了我国对于再制造业的主流研究方向,也使这些崭新的研究领域首次进入我国学者视野[9-10]。虽然我国的再制造业起步较晚,但发展迅速且独具特色。主要集中于原始制造商产品之间回收成本、利润期望的博弈，制造与再制造之间的协调，初步涉及逆向物流的研究以及对再制造体系的探讨等问题[11-14]。随着国家对绿色制造等一系列政策的发布,学术界也开始重点关注相关再制造的研究[15-20]。

1.2 再制造闭环供应链回收管理

再制造作为逆向物流和正向物流的结合体,成为了供应链管理的新兴方向。在传统的“资源—生产—消费—废弃”模式中加入了“再制造”而形成全新的闭环供应链模式,因此被称作闭环供应链(如图2)。对比传统的开环供应链不难发现,回收是闭环供应链中再制造的起点,同时是再制造的原材料来源,并在再制造闭环供应链中占据重要的位置。因此,再制造闭环供应链回收管理问题,成为了国内外众多学者和相关企业的研究焦点。

再制造闭环供应链主要由原材料的供应商、产品的制造商、零售商、消费者、废旧产品的回收商以及再制造等组成,而回收管理贯穿整个再制造闭环供应链的全流程,同时废旧产品的回收是逆向物流中非常重要的关键环节,因而是一个非常复杂的系统工程问题[21]。废旧产品的回收不仅可以缓解社会日益严重的环境和能源压力,还可以提高资源的利用率,在降低企业生产成本的同时,给企业带来额外的经济收益。实际上,已经有很多企业通过废旧品回收再制造来降低公司再制造成本,但由于回收产品数量不足、回收品质量参差不齐、回收品种类繁多等问题,成为很多再制造企业生产计划管理的痛点,使很多再制造企业难以实施再制造计划。针对一系列现实问题,已经有大量学者开始关注再制造闭环供应链中废旧品回收问题的研究,其中主要的研究重点有以下几个方面：回收模式/渠道选择、回收策略的研究以及判断回收模型/渠道和回收策略优劣所建立的回收模型的研究。

2 闭环供应链回收模式/渠道研究

闭环供应链关注从顾客手中回收废旧产品,并通过再利用、再制造等手段使回收产品中的某个模块、组件或零件恢复其附加值[22]。由于再制造可以节约能源和原材料消耗,与制造成本相比,再制造的成本要低很多,这也是很多企业参与闭环供应链的一个重要原因[23]。而选择正确的回收模式/渠道是闭环供应链是否成功的重要标志,关于回收模式/渠道的研究主要从单一回收模式/渠道和混合回收模式/渠道两方面进行。

2.1 单一回收模式/渠道

根据Savaskan等[24]对闭环供应链产品再制造问题的研究,再制造原材料的获取可分为以下3种模式/渠道:①M模式(制造商直接从消费者手中回收);②R模式(零售商从消费者手中回收);③3P模式(第三方从消费者手中回收)(如图3),同期Fleischmann等[25]根据废旧品回收的主体也划分为这3种形式。在该定义基础上,学者主要从3个研究点出发探讨最优的回收模式/渠道:

(1)3种模式下,从不同的研究环境出发探究该环境中最优回收模式/渠道,其中Savaskan等[24,26]在制造商和销售商组成的供应链模式下,研究比较了3种回收模式/渠道,结果表明,R模式优于M模式,甚至更优于3P模式。在此基础上,熊中楷等[27]从消费者环保意识出发，温小琴等[28]从企业社会责任角度，李晓静等[29]基于链竞争视角，Yan等[30]以再制造逆向物流为研究对象分别探讨了3种回收模式/渠道优劣比较,得出最优的回收渠道结构。

(2)两种模式/渠道相互比较,探讨其对废旧品回收价格影响。其中Hong等[31]研究了一种零售商和非零售商(第三方企业或者制造商)回收模式;Giovanni等[32]研究了制造商自己回收和外包回收(零售商和第三方企业)模式;Abbey等[33]讨论了零售商和第三方企业回收模式,发现第三方企业回收模式/渠道下的再制造品价格高于零售商回收下产品价格。在此基础上,黄宗盛等[34]分别研究了制造商回收和零售商回收模式/渠道,结果表明制造商回收模式/渠道下的再制造品价格低于零售商回收模式/渠道的价格。

(3)讨论在某一种回收模式/渠道下回收率、回收量、定价策略等问题。其中Yan等[30]从回收率的角度探究了供应链中成员之间定价和利润的关系;晏妮娜等[35]基于第三方回收,构建多级闭环供应链模型研究了回收数量的问题;Hamdouch等[36]、Gu等[37]在零售商负责回收的供应链中分别考虑了合作和非合作博弈的情况，以及逆向供应链主导的情况下的供应链系统定价策略问题;Zhu等[38]通过实验对比分析定价策略,发现完全理性的定价策略与实际决策结果存在较大差异。

2.2 混合回收模式/渠道

聂佳佳等[39]在渠道结构对第三方负责回收闭环供应链的影响探究中提出由于第三方负责回收闭环供应链中存在3个决策主体,在此基础上总结归纳认为存在如下4种混合模式/渠道结构:混合联盟(M+R+3P)、制造商与第三方混合联盟(M+3P)、零售商与第三方混合联盟(R+3P)和零售商与制造商混合联盟(R+M)。如图4所示，在R+M模式下，Griri等[40]对其回收进行了协调分析;胡燕娟等[41]探讨了供应链整体合作和非合作博弈下制造商主导的最优决策价格;而Kim[42]对R+M模式本身进行研究,发现R+M模式中内部冲突的加剧会使零售商回收价增加、制造商的回收量增加,并导致制造商的利润增加而零售商的利润减少。在对M+3P模式研究中，Giovanni等[43-44]探讨了双方对回收的激励策略,得出了制造商外包给零售商和第三方的条件;张松涛等[45]考虑提前期因素,对链牛鞭效应进行了研究。在R+3P模式研究中,Khatami等[46]在需求不确定的情况下,研究了最优定价、最优订货量和最优利润等问题;Huang等[47]在研究中对比了R+3P模式和单一渠道,发现R+3P模式优于单一回收模式/渠道的闭环供应链系统。在M+R+3P模式中，文献[48-50]构建混合回收的再制造闭环供应链模型,研究了最优混合回收模式利益分配及选择问题。

由此看出,关于单一回收渠道/模式的研究大都集中在对制造商、零售商、第三方三者中两两优劣比较或单一回收策略选择,探讨三者的回收渠道/模式的对比研究很少,特别是三者在同环境下对其优劣选择的研究更是鲜有报道。在混合回收渠道/模式的研究中,多是研究制造商、零售商、第三方中两两混合与三者混合下利润、定价、数量等问题，鲜有研究分析不同混合回收渠道/模式之间的优劣,以及不同环境下对不同回收渠道/模式选择的问题。对于单一回收渠道/模式和混合回收渠道/模式优劣比较也少有研究,值得深入探讨。

3 闭环供应链回收策略研究

目前我国废旧产品的回收仍处于非规范化回收处理和规范化回收处理并存的状况,且非规范化回收处理占比远高于规范化回收处理。非规范的回收处理往往对废旧品的再利用效率不高,造成资源的极大浪费。要改变这一困局,使废旧产品回收走向规范化,就需要回收处理企业投入更多的成本,这必然损害企业自身的利益。要改变非规范化回收处理占主流的现状,关键在于构建完善的废旧产品回收体系和采用适合企业特性的回收策略，企业参与废旧产品回收主要从企业盈利或社会福利出发,因此采用怎样的废旧产品回收策略成为研究的重点。

从盈利角度出发,企业主要依据回收质量、价格等制定回收策略。其中从产品质量角度，构建了销售商和制造商分别负责回收模式,对比分析闭环供应链中再制造产品质量对回收途径的影响。在此基础上，聂佳佳等[39]分析了新产品中回收再制造部件的占比对新产品质量和价格的影响。但由于回收的废旧产品的质量存在不确定性,使得再利用的废旧产品零部件同样存在不确定性,而不同回收模式/渠道对回收的废旧产品质量具有不同的定义范围和处置方式[51-52]。Bulmu等[53]研究发现，回收质量水平影响新品和再制造品销售价格,并给出了制造商最优回收价格策略。在回收价格方面，张成堂等[54]针对新产品和再制造品销售价格的差异构建并研究了再制造闭环供应链销售价格和回收策略的关系，从歧视性回收定价策略入手，探讨了歧视回收和公平回收对第三方和零售商回收回收率和利润的区别;Wei等[55]和张汉江等[56]分别设计了不同回收激励策略,建立了信息分享补偿策略以及委托代理等方式激励零售商、制造商和回收商。尽管有不同的学者从回收质量、价格方面进行了研究,但研究不够深入,仅对比分析了新品和再制造品的质量和价格问题,鲜有学者对提高废旧产品回收质量水平进行研究。

从社会福利角度出发,主要涉及补贴、以旧换新等回收策略。其中在政府补贴方面,Wang等[57]对比分析了不同补贴方式对再制造活动的影响,在较高的补贴成本时混合补贴更有利于制造产业发展;同时朱庆华等[58]单独分析了补贴与否对再制造商的利润影响情况,发现提高补贴对再制造的销量和利润有明显的促进;Wang等[59]的研究中进一步探讨了供应链各节点竞争合作情况下,政府对在再制造补贴下产品销售渠道的选择问题，研究结果表明,过高或过低的补贴都会使各节点相互竞争,只有在适中的补贴时各节点采取相互合作的方式;Ma等[60]探讨了政府消费补贴对各销量群体的影响,发现传统零售商可以从政府补贴中获利,而电子零售商获利的情况并不确定。以旧换新作为典型的回收策略由Klemeperer在1987年提出，该研究主要表明以旧换新的服务会增加消费者对企业的转换成本,因此企业提供以旧换新服务来降低消费者的转换意识[61];文献[62-63]研究发现，企业展开依旧换新活动中，在提高社会福利的同时也可以帮助企业规避创新过程中的风险从而使企业更有动力去采用以旧换新策略。

尽管现有大量文献研究了政府补贴下对回收的影响[64-65],但并没有详细分析补贴的设置情况,也没有从整体考虑补贴的设置。加之现有文献多是考虑对单个群体的补贴研究,鲜有文献对多个群体不同补贴方式的综合考虑。虽然以旧换新策略在实践中比较普及,但相关的研究落后于实际，一是缺乏对以旧换新中折扣的研究,以及带有折扣的以旧换新对回收会产生何种影响;二是现有文献多是针对单一稳定的市场环境下以旧换新策略对废旧产品回收的影响,缺乏对竞争环境下的影响研究;三是缺乏以旧换新之后废旧产品对二手市场的影响的研究。

4 闭环供应链回收建模研究

在研究企业制定废旧产品回收策略选择时,往往会通过建立相应的回收决策模型,以直观地分析各种回收问题中的问题和现象,因此学者在研究废旧产品回收中遇到各种问题,通常是通过建立相关的模型来定量分析研究。通过建立模型来分析废旧产品回收遇到的问题,可以科学合理地解释其中的原理及现象,因此这种建模的研究方法也是学者们的关注焦点。目前，主要的研究热点集中在不同回收模式/渠道、回收策略的优劣比较和在一定目标或一定环境下回收模式/渠道、回收策略的选择以及策略制定两个方面。

在判断回收模式/渠道、回收策略优劣方面，桂华明等[66]在废旧产品需求的不确定下以寄售模型为基础建立了一个批量订货模型，讨论制造商回收模式/渠道和零售回收模式/渠道的选择问题;陈军等[67]进一步在不同模式/渠道的订货数量、价格变化的情况下,建立最优的回收模型,分析了制造商和零售商在面对波动的情况下渠道选择的问题;Gao等[68]从制造商出发建立模型,定量分析了其最优回收决策所需要的基本要求等问题;相同的问题Huang等[69]又研究了零售商和第三方回收商回收情况。除此之外，在生产者责任延伸方面，Atasu等[70]建立了需求函数非线性条件模型研究比较了不同回收模式/渠道的区别;洪宪培等[71]根据销售渠道的差异建立模型,分析了渠道的选择等问题并对该问题进行了拓展,同时考虑直接和间接销售共存时的渠道差异,构建了闭环供应链模型。

在确定回收模式/渠道、回收策略如何选择以及策略制定方面，缪朝炜等[72]通过3种基本回收模式/渠道构建了决策模型,分析讨论了3种基本回收模式/渠道下的最优回收策略及定价问题;颜荣芳等[73]在定价模型基础上，继续研究构建差别定价模型得出定价的最优组合和最大利润分配;Qiang等[74]通过建立竞争的零售商博弈模型,分析比较渠道成员中总利益受到渠道中权利的影响对渠道选择的问题;进一步的，Galbreth等[75]分析了零售商回收模式/渠道,比较了3种不同市场力量(制造商、零售商分别领导的Stackelberg博弈和Nash均衡博弈)下的闭环供应链最优回收率、价格、成员利润以及渠道总利润,同时将模型推广至零售商竞争环境中。在考虑利润的同时须考虑另一个同样重要的因素——成本。Atasu等[76]在研究中将回收成本分成激励消费者和回收商与回收数量相关成本,通过分析成本的构成,构建决策模型,探讨其最再制造回收模式/渠道选择影响;Amin等[77]则建立模型定量分析回收中再制造成本和利润对闭环供应链中回收渠道/模式选择的决策因素;在范体军等[78]的研究中,基于博弈论和是否激励构建了废旧产品回收外包决策模型,得出外包成本,并提出是否外包取决与边际外包成本。

在补贴对回收模式/渠道、回收策略的影响方面，Tian等[79]基于博弈论建立动态的供应链废旧产品回收模型,讨论了再制造商回收模式/渠道，其结果表明政府的补贴可以促进绿色供应链的管理;Mitra等[80]通过建立制造商和再制造商相互区别的两周期模型分析比较了政府单独补贴制造商、单独补贴再制造商和同时补贴两者的不同结果;辛广茜等[81]研究了考虑政府补贴的第三方回收闭环供应链模型通过收益费用共享契约实现系统协调。在对回收质量、数量对回收模式/渠道、回收策略选择等问题研究方面,周雄伟等[82]基于Stackelberg博弈模型理论,构建了考虑质量水平的不同渠道下废旧产品回收决策模型,探究了各渠道下最优的回收质量水平;Das等[83]借助多重线性回归模型,对不同回收废旧产品质量进行了生产方案的设计,以提高再制造产品的质量。

5 再制造闭环供应链回收问题研究展望

5.1 回收模式/渠道研究展望

回收渠道的选择对闭环供应链回收再制造具有巨大的环境和经济效益,一直是研究的重点。相对单一回收渠道,混合回收渠道的研究比较多,也建立了各种不同的模型，从补贴、联盟、激励策略、信息透明程度、需求是否确定以及环境等方面比较分析了不同渠道的优劣、混合渠道的分配决策等问题。虽然对于回收渠道的选择问题已有大量的研究与分析,但大多数都是从单一的环境条件下考虑单一制造商、零售商、第三方或者两个制造商、零售商、第三方的混合环境中的回收渠道选择问题,对于研究考虑复杂环境下多制造商、零售商、第三方回收渠道的选择问题鲜有研究,但现实生活中的回收渠道选择问题往往是复杂环境多制造商、零售商、第三方(3个及以上)混合的渠道选择问题,接下的来的研究可以考虑复杂环境下的多制造商、零售商、第三方混合回收渠道选择问题。

5.2 回收策略研究展望

在回收策略研究中，虽然考虑回收的质量、数量、价格以及政府补贴,但只是从其中一个方面单独考虑,其两两结合甚至多个混合考虑的研究较少;虽然研究了政府补贴对回收质量、定价、利润等影响,但并没有详细分析补贴的设置情况,也没有从整体考虑补贴的设置。而且，现有文献多是考虑对单个群体的补贴研究,鲜有文献对多个群体不同补贴方式的综合考虑。因此，对多策略共同影响下的回收策略研究将成为热点课题。

5.3 回收模型研究展望

对于回收模型的建立,目前研究学者们主要对制造商、零售商以及第三方之间的定价和利润分配问题建立模型进行分析,或者通过博弈论的方法分析三者或两者之间的博弈关系模型,并根据不确定的需求建立预测分析模型。目前对回收模型的研究主要还是从制造商角度出发,鲜有学者建立模型研究消费者的个性化需求,回收的主要来源和最终再制造品的去处都是消费者,因此研究消费者个性化需求的模型将成为研究的热点。

6 结束语

本文主要从回收模式/渠道研究、回收策略研究以及回收模型研究三个方面讨论了再制造闭环供应回收问题,以上问题也仍将是闭环供应链回收问题的研究难点。通过分析国内外相关学者的研究，笔者认为对复杂环境下多主体混合渠道的选择问题，多群体不同回收策略下补贴方式判定与选择的问题,根据消费者建立消费者个性化需求模型将是以后的研究重点。