补贴机制下废旧电器社会化回收的优化策略
2021-11-19郭汉丁郝海张印贤
郭汉丁，郝海，张印贤
（1.天津城建大学经济与管理学院，天津300384；2.天津城建大学生态宜居城市与可持续建设管理研究中心，天津300384；3.天津职业技术师范大学经济管理学院，天津300222）
建设资源节约型、环境友好型社会，实施可持续发展战略，是我国经济社会发展的必然趋势。降低自然资源消耗，减少环境污染，发展循环经济，得到社会各阶层的广泛共识。废旧电器具有环境污染与可再生资源的双重属性[1]，废旧电器回收再生利用越来越受到全社会的重视与认可，21 世纪之初，我国实施废旧电器回收再生利用示范工程，以补贴机制驱动的规范化回收再生利用产业初步形成，但是，制约废旧电器回收再生利用产业健康发展的瓶颈问题依然存在，废旧电器回收再生利用产业价值体现与产业效益提升的深层次难题尚未完全解决。据大数据测算，我国废旧电器走入高峰期，至2020年，每年废旧电器量高达1.37 亿台，废旧电器回收再生利用产业前景广阔，产业发展任务繁重。尽管我国政府出台制定了一系列相关法律法规，涉及《废旧电器电子产品回收处理管理条例》、垃圾分类管理制度等。但由于废旧电器回收的社会普遍性和个体认识的差异性，决定了其回收体系有效实施是政府、制造商、销售商、回收处理商、消费者等利益相关主体协同互动、系统运行的结果[2]，全社会的共同参与和践行是其关键。
废旧电器回收再生利用国内外研究高峰期自1990—2015年，相关研究成果较为丰富。研究聚焦回收体系、网络平台下的电子产品的定价、回收策略、社会责任、产业运行、闭环供应链契约协调机制、收益分配、产业合作、生产者责任制、成本共担、合作共享等方面，既有理论探索、模型构建，又有实施策略、政策建议[3-8]。文中从全电器产业链视角，基于产业链运行关系构建简化数学模型，基于产业运行的关联性，剖析相关主体行为包括消费者和政府等，提出优化策略。
1 电器产业链社会化网络体系与闭环供应链
当前，我国电器产业链运行体系包括产品正向传递物流和废旧产品回收再生利用两个关联过程，其高效运转的基础依赖于全产业链利益驱动下的相关主体行为、市场机制和政府有效监管。以消费市场为导向，制造商、销售商提供电器产品的生产与销售服务，构成了产品正向传递物流体系；以消费市场为驱动，各层次社会回收主体形成废旧电器回收体系为牵引，再生利用企业为核心，二手回收利用，再生资源化生产，反馈电器及其他生产企业资源利用，构成了废旧产品回收
再生利用逆向传递物流体系。正向传递物流体系与逆向传递物流体系联动运行形成了循环经济理念下电器全产业链有机运行体系。
为简化研究，结合我国电器产业链运作现状，将其简化为一个制造商、一个零售商和一个社会化（第三方）回收商构成的闭环供应链[8]，形成了政府—制造商—零售商—消费者—政府的电器产品生产、销售、使用过程的正向传递过程；构建了消费者—回收商（第三方）—生产者的废旧电器的逆向传递过程。制造商既是废旧电器回收处理商又是再制造商，其关键是充分利用再生资源进行产品生产，减少自然资源消耗；第三方回收商是专业化、社会化的废旧电器回收商[9]，是驱动废旧电器回收再生利用产业的关键起源，从制造商—零售商—消费者—回收商（第三方）—制造商，形成了双向循环的闭环供应链系统。
2 基本假设与变量说明
影响闭环供应链各成员收益主要涉及电器产品批发价、销售量、第三方回收商回收率等[10]，以模型构建现实性及分析简练性为原则，提出假设如下。
假设1 制造商、零售商以及第三方回收商均是理性、风险中性的，其实施决策准则是自身收益最大化。
假设2 制造商生产单一产品，且可部分回收再利用。其生产成本为cm，回收利用成本为cr，且cr
假设3 制造商可同时选择使用原材料或利用回收废旧产品材料进行生产，再造品功能、效用、质量等同原材料，以新材料方式进入市场并同价销售。
假设4 产品市场需求函数为线性，即q=φ-βp，其中：p 为单位销售价格；φ 为最大市场需求；β 为价格敏感系数。
假设5 τ 为第三方回收商回收率，令I=c0τ2为回收商努力成本（过分追求回收率并不经济）。
假设6 制造商和零售商及第三方回收商之间存在制造商是主导、零售商与第三方回收商是跟随Stackelberg 博弈关系[11]。
文中用到的符号和参数如表1所示。
表1 符号与变量说明
3 电器社会化闭环供应链的激励机制
有大量的研究表明[5-7]，为使得供应链整体优化运行，可凭借契约机制促使供应链成员通力合作，各自合作后的收益都比不合作的收益有所增加[12]，特别是在供应链系统整体收益增加时，供应链各成员收益更是如此。电器社会化闭环供应链的激励机制如图1所示，“+”表示正激励。
图1 社会化闭环供应链的激励机制
闭环供应链主体成员：由产品最优售价pc*＝、实现闭环供应链系统收益的最大化c 和供应链最优决策模型可知，政府补贴[8]有助于提高整个闭环供应链系统的总收益、回收率和销售量，从而使得供应链各成员的收益增加，诱导其行为向着供应链最优化方向努力。
消费者： 由供应链最优回收率 τc*＝可知，回收率越高，消费者收益越大；但消费者售出废旧电器——获得的平均收益在残值S附近波动，特别是S 偏小时对所得收益不够敏感，尤其众多消费者是有限理性的，导致其参与废旧电器的回收热情不高。为此，政府可适当引入回收预付费制度，引入强制参与回收费用k1，对消费者[13]回收不积极行为加以惩戒。也就是说，当消费者在购买电器时对其先征收回收费用k1，当消费者积极参与回收则予以返还，与美式期权相类似。该费用越高越能提升消费者积极参与回收的预期，也可减少第三方回收商回收的努力成本，这是许多国家采取的措施。
以闭环供应链系统收益最大化为导向，对于供应链正向传递过程来说，制造商可通过降低产品的批发价格、促进供应链销量的增大，达成供应链系统的正激励[14]；对于供应链回收过程来说，第三方回收商努力扩大废旧产品的回收量，可为制造商创造更多的可利用价值，进而扩大闭环供应链系统的总收益，达成供应链的回收正激励，使得该供应链的参与者都能够实现协作共赢。
4 数值仿真
为直观地阐述政府补贴的影响，对有关参数赋值如表2所示。
表2 参数赋值
4.1 政府补贴对闭环供应链系统回收率和总收益的影响
从实现闭环供应链系统收益的最大化πc*＝、闭环供应链各成员博弈满足Stackelberg 结构的最大化条件下的目标函数模型可知，回收率、总收益随着补贴上升而上升，如图2和3 所示。
图2 回收率变化曲线
图3 供应链收益变化曲线
4.2 补贴与否收益值的对比
编制MATLAB 程序，得出补贴前后的对照结果，显然补贴使得系统收益更多。当补贴时k2=0，政府不补贴时的计算结果如表3所示；当补贴k2=2 时，政府补贴时的计算结果如表4所示。补贴的收益π（13 164）大于不补贴时的收益（12 937）。
表3 政府不补贴时的计算结果
表4 政府补贴时的计算结果
政府补贴会加速供应链系统的优化，促进回收率的显著上升[15]，相关各主体的收益都得到一定程度的增加，从而实现协作共赢的社会经济目标。
5 结论与启示
废旧电器生态产业链优化运作有待全社会参与者的一致努力，基于简化的闭环供应链模型，借以政府补贴明确闭环供应链的激励约束机制[16]，激发供应链参与者的协同行为，以实现电器生态产业链的良性高效运行。
（1）政府补贴推高了闭环供应链的整体效益，同时也扩大了电器产品销量，提升了废旧电器的回收率，加速了电器产业链绿色持续发展生态的构建，规制了相关参与者的行动导向，不断创造更良好的社会效益和经济效益。
（2）回收率τ 是回收单位产品的期望价值Δ 的增函数，也是废旧电器产品残值S 与再制造率r 的增函数。再制造率r 越高，回收率τ 就越大。可从电器产品的全生命周期来设计产品，实现产品的标准化、模块化、通用化、绿色化，提高产品的回收利用价值，提高产品的再制造率，从产品源头解决产品的回收再利用问题。
（3）在闭环供应链最优态势下，回收率τ 是回收价格A 的减函数。因为第三方回收商并没有提高废旧产品回收价格的动机，特别是回收产品的残值S 远远小于销售产品的价值，且有A≤Δ，A 的提升空间也有限，消费者对回收价格不够敏感[17]，造成了废旧电器回收很难完全市场化。
（4）推广互联网、物联网等技术手段，从回收源头实现收、储、运高效结合与过程监督，降低信息获取努力和成本，降低第三方回收商的努力系数c0，推进绿色回收平台的建设，加速废旧电器回收的市场化进程。
（5）不断完善政府职能，采用各种行政手段引导相关者的协作行为，规范与引导电器产业链的智能化、一体化发展，加速废旧电器的市场化进程。
（6）强化消费者社会价值观的引导，营造良好的环境保护、资源回收再利用的社会氛围，借以提升消费者的回收服务体验，诸如荣誉感、满足感，也就变相地提高了废旧电器产品的残值S，激发消费者积极参与废旧电器回收的热情。
