公平关切下制造商主导的 双渠道E-闭环供应链决策与协调模型
2021-07-05罗中驰远李芳
罗中驰远 李芳
摘 要：针对单个制造商、单个网络平台和单个零售商构成的双渠道E-闭环供应链（E-CLSC），研究了供应链系统的最优决策及协调问题。在制造商不考虑公平关切的情况下，分别对集中决策和分散决策构建了博弈模型，并得出了最优决策;在制造商考虑公平关切的情况下，分析了分散决策下公平关切对各渠道成员最优决策的影响。研究表明，在制造商主导的双渠道
E-CLSC中，制造商考虑公平关切，随着公平关切程度的增加，网络平台销售价格提高，佣金减少，导致回收率降低，零售价格提高，批发价格也提高，导致零售商利润减少，网络平台利润减少，制造商的利润增加，供应链系统的整体利润减少，所以供应链中存在公平关切不利于供应链的协调发展。为此，文章通过一个适用于三方的新型收益共享契约可以实现供应链系统的协调。最后通过算例仿真进行分析。
关键词：E-闭环供应链（E-CLSC）;公平关切;制造商主导;协调模型
中图分类号：F274 文献标识码：A
Abstract： This paper studies the optimal decision-making and coordination of a dual channel E-CLSC composed of a single manufacturer， a single network platform and a single retailer. In the case that the manufacturer does not consider the fairness concern， the game model is constructed for centralized decision and decentralized decision respectively， and the optimal decision is obtained; when the manufacturer considers the fairness concern， the influence of fair concern on the optimal decision of each channel member under decentralized decision is analyzed. The results show that in the manufacturer led dual channel E-CLSC， the manufacturer considers the fairness concern. With the increase of the degree of fairness concern， the sales price of the network platform increases and the commission decreases， which leads to the decrease of the recovery rate， the increase of retail price and the increase of wholesale price， which leads to the decrease of retailer's profit， the decrease of network platform's profit， the increase of manufacturer's profit， and the whole supply chain system the profit is reduced， so there are fairness concerns in the supply chain， which is not conducive to the coordinated development of the supply chain. Therefore， the coordination of supply chain system can be realized through a new revenue sharing contract suitable for three parties. Finally， an example is given for analysis.
Key words： E-CLSC; fairness concern; dominated by manufacture; coordination model
0 引 言
科技的不断发展使得网络化程度不断加深，制造商为寻求更好的发展模式，开始了线上销售的新模式，利用网络平台的信息收集和整合能力销售产品，逐渐形成了E-闭环供应链（E-CLSC）的新模式。在E-CLSC中，網络平台作为第三方参与者，能够为制造商和消费者提供信息和交易等服务，并且能提供交易平台。在回收废旧品方面，它能够为消费者提供更便利的渠道来反馈废旧品信息，同时也能为制造商提供更快速的信息收集渠道，使制造商直接面向消费者进行回收，简化了回收程序、提高了回收效率[1]。刘芳琳等[2]对现有的网络回收平台的调查统计得出，以第三方为建立主体的网络回收平台约占比84.3%。相较于传统的第三方回收商的回收形式，第三方网络回收平台借助于互联网可获得的回收资源更广，具备信息公开透明、可追踪等优势。
关于E-CLSC的研究和探索，国内外学者已经取得了一定的研究成果。Chiang等[3]对传统渠道和电子渠道进行博弈分析，发现电子渠道下的批发价格会降低，从而达到协调。随着互联网的发展，作为第三方的网络平台开始出现。李春发等[4]针对消费者对新产品和再制造产品的不同价值感知分别构建由制造商、电商平台主导的E-CLSC最优定价决策模型。王玉燕等[5]结合我国废旧电子电器产品的回收问题，构建了由单一供应商和网络平台组成的E-CLSC，以此解决传统废旧产品回收过程中效率低下等问题。
随着网络平台的快速发展，闭环供应链各企业的信息公开程度明显加深，基于这样的条件，企业开始通过收集信息了解自己在行业中的利润水平，由此产生比较心理也开始关注公平性问题。在传统的运营管理领域，决策者通常被认为是理性的，这意味着他们只关心自己的报酬，而不关心其他参与者的报酬。然而，越来越多的研究和文献认为，供应链中的参与者可能会有公平性问题，尤其是当供应链系统中有一个领导者和几个追随者时[6-7]。在现有的研究中已经有大量的研究将公平关切因素作为决策变量加入闭环供应链中，曲朋朋等[8]为分析制造商公平关切行为对各决策者的均衡决策和效用影响，构建考虑制造商公平关切的闭环供应链网络均衡模型。王文宾等[9]为了探究第三方回收商的公平关切行为， 构建了一个包含制造商、零售商、消费者和回收商的闭环供应链动态博弈模型，分析了回收商无公平关切行为情形、制造商考虑和不考虑回收商公平关切行为情形的三个决策模型。夏西强等[10]为分析公平关切对线上与线下销售渠道决策行为和竞争策略的影响，构建了线上与线下销售渠道的博弈模型。高文军等[11]利用博弈理论对零售商公平关切下再制造闭环供应链定价决策、效率和公平度的动态演进进行了研究。曹晓刚等[12]在考虑闭环供应链成员公平关切的情形下研究成员及整个系统的差别定价最优决策与协调策略，通过比较公平中性与公平关切情形时的结果以分析公平关切对决策的影响。许民利等[13]构建了由再制造商和回收平台组成的逆向闭环供应链，考虑了回收平台的双向公平关切和再制造商的公平关切，构建三种回收定价决策模型。以上研究均将公平关切加入了闭环供应链进行分析，进一步丰富了公平关切下的闭环供应链的理论基础。
鲜有研究将公平关切与E-CLSC结合，王晓迪等[1]针对单个制造商和单个网络平台构成的E-CLSC，研究了供应链系统的最优决策及协调问题。王玉燕等[14]考虑网络平台的公平关切影响，对不同主导模式下的E-CLSC的销售、回收进行研究，构建并分析了无公平关切制造商主导、无公平关切网络平台主导、考虑公平关切制造商主导、考虑公平关切网络平台主导的E-CLSC四种决策模式。但上述研究都是基于单一制造商和网络平台构建的模型，不符合如今网络时代复杂的供应链模式。
综上所述，鲜有研究将公平关切加入E-CLSC中，并且大多数关于E-CLSC的研究均是单一渠道的模型构建，不符合现实生活中复杂的市场环境，所以本文考慮将零售商加入单一渠道E-CLSC，构建由网络渠道和传统渠道组成的双渠道E-CLSC，再将公平关切因素引入供应链决策中，探讨模型的决策和协调问题。
1 模型描述与基本假设
1.1 模型描述
本文主要讨论的是由单一制造商、网络平台和零售商组成的双渠道
E-CLSC的决策和协调问题。在本模型中，制造商处于领导地位，分别通过网络渠道和传统渠道进行产品的销售和部分回收。在网络渠道上，一方面，制造商借助网络平台上架产品，消费者可在网络平台上进行消费。另一方面，制造商委托网络平台进行废旧产品的回收，而后进行再制造。在传统渠道上，制造商先将产品批发给零售商，然后零售商按照市场行情进行定价销售。由于网络平台进行废旧产品的回收，有着信息全面、受众广、可追踪、成本低等优势，所以本模型由网络平台主导回收。双渠道E-CLSC的运作方式如图1 所示。
1.2 符号说明
（1）制造商生产新产品的单位成本c，生产再制品的单位成本为c，且c>c>0，Δ=c-c。
（2）制造商支付给网络平台的佣金为P。P为制造商通过网络平台每卖出一件产品需要支付给网络平台的费用。
（3）批发价格w，传统渠道零售价格p，网络渠道销售价格p。
（4）下标n和l分别表示网络平台渠道和传统渠道。假设a为市场的需求规模a>0;θ0<θ<1表示传统渠道的客户忠诚度，1-θ则表示网络平台的客户忠诚度;b， b分别表示网络渠道和传统渠道的价格弹性系数。为了方便计算，这里b=b
=1。假设市场需求函数为网络平台销售价格和零售价格的一次函数。 q和q分别是网络渠道和传统渠道的需求量，q=1-θa-p，q=θa-p。
（5）T为网络平台回收废旧产品的回收率，0 （6）cT=kT，其中cT为网络平台进行回收和信息采集的成本，k代表规模参数。 本文不考虑差别定价，并且信息完全对称，则网络平台、零售商和制造商的利润函数为： π=Pq-kT π=p-wq π=p-P-cq+w-cq+Tc-cq 为了保证模型有意义并符合实际，要求参数k足够大，k>c-c/2;保证利润表达式均有意义，则有w-c>0，p>w，p-P-c>0;保证消费者对产品的需求均大于零，则有θa-p>0，1-θa-p>0。 2 不考虑公平关切下制造商主导的双渠道模型 本模型中不考虑公平关切的情况时，分别建立集中决策和分散决策的决策模型，下标m，n，l分别代表制造商、网络平台、零售商的决策情形，下标c，d分别代表集中和分散决策情形，上标*代表最优决策。 2.1 集中决策 集中决策下制造商、网络平台和零售商都以供应链系统利益最大化为决策目标，决策问题为： π=π+π+π=aθ-pp-c+a-θ+a-pT-1c-Tc+p-kT 由=0，=0，=0可得最优的p、p、T： p=aθ+c， p=-， T= 将以上p、p、T代入集中决策利润表达式则得到最优供应链系统利润： π=+c-aθ 2.2 分散决策 本博弈模型中，制造商、网络平台、零售商都是独立的博弈决策者且都以自身的經济利益达到最大化为目的来进行博弈决策;其中制造商、网络平台、零售商之间的博弈模型为Stackelberg主从博弈[14]，制造商为博弈的主要领导者，其他两方为跟随者。具体的博弈方式和顺序为：制造商决定网络渠道销售价格、传统渠道批发价格，网络平台根据网络渠道销售价格确定自己的佣金和回收率，零售商根据批发价格确定零售价格。 制造商利润： π=w-caθ-p+a1-θ-p-c+p-P+Tc-ca1-θ-p （1） 网络平台利润： π=Pa1-θ-p-kT （2） 零售商利润： π=p-waθ-p （3） 根据逆向求导法，由=0求出分散决策下的零售价格p，将p代入式（1）中，再由=0、=0得到销售价格p和最优批发价格w，将p代入式（2）中，由=0、=0得到最优佣金P和最优回收率T，将w代入p得最优零售价格p，将p和T代入p得到最优销售价格p，最后将以上均衡结果代入式（1）、式（2）、式（3）以及式（1）+式（2）+式（3）得到三方最优利润π、π、π以及系统最优利润π，具体结果如表1所示。 比较集中决策和分散决策的最优结果，可得结论1。 结论1 p 证明 因为θa-p>0，所以有θa-c>0，则有p-p=c-aθ<0。 因为k>Δ/2，1-θa-p>0，1-θa-c>0，则有： p-p=<0，T-T=->0 π-π=-+-c-aθ，因为k>Δ/2，令Δ=2k-δ， 其中δ趋近于无穷小，则π-π =-+-c-aθ， π-π=-Δ-<0，所以可得π-π<0。 由此可见，与集中决策相比，分散决策下的零售价格和网上销售价格增加，回收率下降，两个渠道的销售量均减少。价格的增加会导致销量和回收率减少，这符合消费市场的一般规律。并且分散决策的供应链总体利润低于集中决策的供应链总体利润，这说明在本文的模型中，集中决策优于分散决策。 3 考虑公平关切下制造商主导的双渠道模型 在本模型中，考虑公平关切的情形下，下标m，n，l分别代表制造商、网络平台、零售商的决策情形，下标λ， μ代表考虑公平关切，上标*代表最优决策情形。 本模型考虑E-CLSC三方的公平关切行为：制造商考虑公平关切，网络平台和零售商有接受公平关切的倾向。则制造商的决策函数为： U=π-λπ-π-uπ-π （4） 式中λ、u分别表示制造商对零售商和网络平台的公平关切程度，0≤λ， u≤1， λ， μ越接近0表示公平关切程度越低，λ， μ越接近1表示公平关切程度越高。 同分散决策的求解思路类似，考虑公平关切模型也同样采用逆向归纳法求解，由于零售商不考虑公平关切，所以仍然将分散决策下p=aθ+w代入式（4）可得： U=Δ-aθ-1+p-c+p-P-TΔaθ-1+p-w-aθw-c+uaθ-1P+kT+Pp-λw-aθ （5） 由=0，=0得到销售价格p和最优批发价格w，将w代入p得最优零售价格p，再将p代入式（2），由=0、=0得到最优佣金P和最优回收率T，将P和T代入p得最优销售价格p，最后将以上均衡结果代入式（1）、式（2）、式（3）以及式（1）+式（2）+式（3）得到三方最优利润π、π、π以及系统最优利润π，具体结果如表1所示。 其中：Δ=aθ-1+c， Δ=λ+u+1，Δ=λ+2u+1， Δ=3λ+2μ+2， Δ=aθ-1c。 结论2 在考虑公平关切情况下，最优网络销售价格p受双参数影响，关于λ负相关，关于u正相关。 证明 由aθ-1+c<0，可得： =<0，=->0 推论2 本模型中网络平台是优势企业，制造商对网络平台的公平关切程度越高，越容易产生“嫉妒”心理，会提高产品在网络平台的销售价格，以期提高自身的利润水平。 结论3 在考虑公平关切情况下，最优佣金P，T受双参数影响，均关于λ正相关，关于u负相关。 证明 由aθ-1+c<0，c-c>0，可得： =->0， =-<0， =->0， =-<0 推论3 制造商对网络平台的公平关切程度越高，会因为网络平台的利润高于自己而消极对待供应链公平，会减少给网络平台的佣金，以期减少网络平台的利润，获得公平性。 结论4 在考虑公平关切情况下，最优零售价格p和最优批发价格w受双参数影响，关于λ正相关，关于u负相关。 证明 由aθ-c>0，可得： =>0，=<0，=>0，=<0 推论4 零售商在供应链中处于弱势的地位，制造商对零售商的公平关切程度越高，会提高零售商的零售价格，但由于對自身利益的过度关注，又提高了产品的批发价格，以保证自己的利润不会减少。 结论5 在考虑公平关切情况下，最优零售商利润π受双参数影响，关于λ负相关，关于u正相关。最优网络平台利润π受双参数影响，关于λ正相关，关于u负相关。 证明 =-<0， =>0， =->0， =-<0 推论5 零售商和网络平台的利润都因为制造商公平关切程度的增加而有所减少，可见在制造商主导、关注公平关切的情形下，制造商会以自身利益最大化为决策目标，协调供应链公平的效果并不好。 结论6 由计算可得，当λ=0， μ=0时，考虑公平关切和不考虑公平关切下的最优制造商利润和最优供应链总利润相等，即π=π，π=π。关于最优制造商利润和最优供应链总利润的双参数相关性证明，由于表达式过于繁琐，本文会在模型分析的仿真分析中更加直观地体现结果。 以上结论均有当λ=0， μ=0时，考虑公平关切与不考虑公平关切的最优决策保持一致，这说明公平关切模型的正确性，当供应链中不存在公平关切时，等同于不考虑公平关切的分散决策。 4 模型分析 4.1 数值分析 对θ进行灵敏度分析，满足假设条件：k>c-c/2，w-c>0，p>w，p-P-c>0，θa-p>0，1-θa-p>0。参照文献[1]、[4]、[14]并结合本文实际情况设置参数为：a=100， k=200， c=10， c=6，分析结果如表2所示。 表2中“—”代表结果趋近于0，可以不予考虑。由上述数据可知，无论θ取值如何，集中决策下供应链总利润总是比分散决策下供应链总利润高，在不考虑公平关切情况下，集中决策优于分散决策，这与第2节结论1的证明结果一致。表中数据所有p 4.2 仿真分析 为了验证考虑公平关切情形下结论的正确性，对模型进行仿真分析，参照上述的参数假设并结合结论，设置参数为：a =100，k=200，c=10，c=6，θ=0.4，仿真结果如图2所示。 图2展现了考虑公平关切的情况下双渠道E-CLSC的决策模型，网络平台利润随着λ的增大而增大，随着u的增大而减少;零售商利润、制造商利润和供应链总体利润随着λ的增大而减少，随着u的增大而增大。通过以上仿真结果可知，虽然制造商考虑公平关切，但是对供应链的公平性呈“消极”的态度，并没有对网络平台和零售商展现出公平性，只是为了实现自己的利润最大化。 通过与分散决策相比，结合结论2～6以及推论2～5，考虑公平关切的情况下，由于网络平台在供应链中属于优势企业，利润高于制造商，所以制造商对网络平台产生了“嫉妒”的心理，于是提高了产品在网络平台上的销售价格，减少了付给网络平台的佣金，佣金的减少使得网络平台在再制品回收上投入减少，导致回收率下降。制造商在传统销售渠道公平关切的表现是鼓励零售商提高零售价格，以期提高零售商的利润，增加供应链的公平性，但是制造商也适当的提高了批发价格，而且由于对零售商销售产品的过度乐观和对自身利润最大化的过度关注，制造商将批发价格的上调幅度调整高于了零售价格的上调幅度，这在无形中损害了零售商的利润。所以在考虑公平关切的情况下，制造商产生的“嫉妒”心理和对自身利润最大化的过度关注，在一定程度上影响了供应链的公平性，另外制造商在供应链中的主导地位会主导供应链系统决策对自己有利，从而损害了其他各方的利益。以上结果表明，制造商考虑公平关切，网络平台和零售商有接受公平关切倾向的情况下，只对制造商有利，对网络平台和零售商，乃至对整个供应链都是没有好处的。 5 协调模型 在新型收益共享契约的协调模型中，下标m，n，l分别代表制造商、网络平台、零售商的决策情形，下标α， β代表新型收益共享契约协调模型，上标*代表最优决策情形。 由上述的仿真分析可得，制造商存在公平关切并不有利于供应链的协调发展，所以本文设计了一种适用于三方的新型收益共享契约，以此来协调考虑公平关切下供应链各方的利益，增加供应链的公平性。新型收益共享契约的原理：对制造商的销售收入进行利益再分配，制造商保留αpq的销售收入，零售商持有βpq的占比，网络平台占有1-α-βpq的比例，以此来对供应链各方的利润进行再分配，以下是用新型收益共享契约来协调考虑公平关切情形下的最优决策模型： π=Pq-kT+1-α-βpq π=p-wq+βpq π=αp-P-cq+w-cq+Tc-cq 同2.2节分散决策的求解过程类似，采用逆向归纳法求解此模型，模型中参数a=100，k=200，c=10，c=6，θ=0.4，为证明协调模型有较强的适应性，令λ=0.5， μ=0.5，由参数试错法可得，0<α， β≤0.5，仿真结果如图3所示。 由图3可知，与分散决策相比，新型收益共享契约下的零售商利润增加，网络平台利润有增加的部分也有减少的部分，制造商利润总体减少，供应链系统利润总体增加。这说明新型收益共享契约对制造商起到了制约的作用，也对供应链中属于优势方的网络平台起到了约束的作用，而使得供应链中处于弱势地位的零售商的利润增加，供应链系统利润增加，很好地协调了双渠道E-CLSC。为了更直观地了解协调模型的可行性，确定分散决策下制造商、网络平台和零售商对供应链系统利润的贡献比例，制造商的贡献比例为272/644=0.42，零售商的贡献比例为56.25/644=0.09，则网络平台贡献比例为0.49，所以这里假设α =0.4，β=0.1，1-α-β=0.5，则π=325.744，π=122.697，π=305.075，π=753.516，相比于分散决策下的情形，制造商、网络平台和零售商的利润均有所增加，供应链整体利润有了较大幅度的增加，这说明新型收益共享契约起到了协调的作用，并且供应链系统可以根据不同的市场情况设定不同的共享比例α，β，1-α-β来实现供应链的协调。 6 结束语 公平关切广泛存在于各种供应链系统中，公平关切的存在意味着供应链成员关注公平性，供应链主导者可能会牺牲自己的利益来换取供应链的公平，以期提高供应链成员的积极性，可以起到协调供应链系统的作用，但是在现实中，公平关切往往会让成员意识到不公平的存在，产生“嫉妒心”，供应链主导者也会摒弃公平关切并且以自身利益最大化为目标，最终导致供应链整体利益受损。本文针对单一制造商、网络平台和零售商构建的双渠道E-闭环供应链（E-CLSC），研究了集中决策、分散决策以及考虑公平关切下的分散决策的最优决策与协调模型。研究表明：（1）在不考虑公平关切情况下，集中决策总是优于分散决策。（2）制造商考虑公平关切，网络平台和零售商有接受公平关切倾向的情况下，只对制造商有利，对网络平台和零售商，乃至对整个供应链都是没有好处的。制造商处于供应链的主导地位，考虑公平关切时消极对待，决策时只考虑了自身的利益最大化，使得网络平台和零售商的利润减少，最终也导致了供应链整体利润的减少。（3）通过本文设计的适用于三方的新型收益共享契约可以实现考虑公平关切下双渠道E-CLSC的协调，通过共享制造商的网络渠道销售收入，由供应链各主体协商决定共享比例α，β，1-α-β来制定协调模型，结论表明供应链系统实现了协调。并且供应链可以根据不同的市场情况设定不同的共享比例α，β，1-α-β来实现供应链的协调。 本文只考虑了单一制造商与单一零售商和网络平台的“一对多”的双渠道E-CLSC的情况，对于实际市场存在的“多对多”的情形，并未涉及，有待进一步的研究。另外在考虑公平关切时，只考虑了制造商作为公平关切的实施者，网络平台和零售商作为公平关切的接收者的“一对多”的情况，而实际市场中存在的“多对多”的公平关切情形并未涉及，这将是下一步研究的重点。 参考文献： [1] 王晓迪，王玉燕，李璟. 公平关切下网络平台主导的E-闭环供应链决策及协调模型[J]. 系统管理学报，2019，28（5）：964-972. [2] 刘芳琳，费玉莲. 互联网+背景下WEEE多渠道闭环供应链混合回收模式选择研究——基于博弈论视角[J]. 信息与管理研究，2019，4（Z1）：12-32. [3] Chiang W K， Chhajed D， Hess J D. Direct martering， indirect profits： A strategics analysis of dual-channel supply-chain design[J]. IIE Transactions， 2005，37（5）：407-427. [4] 李春发，解雯倩，楚明森，等. 消费者细分下考虑不同主导者的E-闭环供应链定价决策[J]. 工业工程与管理，2020（3）：94-102. [5] 王玉燕，李璟. 网络平台回收视角下电器电子产品E-闭环供应链的定价、回收与协调研究[J]. 山东财经大学学报，2016，28（2）：88-98. [6] Fehr E， Schmidt K M. A theory of fairness， competition， and cooperation[J]. University of Munich， Department of Economics， 1999，114（3）：817-868. [7] Cui T H， Raju J S， Zhang Z J. Fairness and channel coordination[J]. Manag. Sci. 2007，53：1303-1314. [8] 曲朋朋，周岩. 考虑制造商公平关切的闭环供应链网络均衡[J]. 山东大学学报（理学版），2020，55（5）：114-126. [9] 王文宾，张梦，赵蕾，等. 第三方回收商公平关切下闭环供应链决策模型[J]. 系统工程学报，2019，34（3）：409-421. [10] 夏西强，曹裕，胡韩莉. 基于公平關切线上与线下销售渠道演化博弈研究[J]. 中国管理科学，2019，27（9）：130-137. [11] 高文军，冯玉琪. 公平关切下再制造闭环供应链的动态演进[J]. 工业工程与管理，2020（2）：1-9. [12] 曹晓刚，黄美，闻卉. 考虑公平关切的闭环供应链差别定价决策及协调策略[J]. 系统工程理论与实践，2019，39（9）：2300-2314. [13] 许民利，王洁，简惠云. 双向公平关切下两回收平台竞争的逆向供应链决策分析[J]. 中国矿业大学学报（社会科学版），2020（5）：113-130. [14] 王玉燕，李璟. 公平关切下基于网络平台销售、回收的E-闭环供应链的主导模式研究[J]. 中国管理科学，2018，26（1）：139-151. [15] 李芳，马鑫，洪佳，等. 政府规制下非对称信息对闭环供应链差别定价的影响研究[J]. 中国管理科学，2019，27（7）：116-126.
