政府奖惩激励下快递包装回收行为演化博弈与仿真分析

成灶平，马良

政府奖惩激励下快递包装回收行为演化博弈与仿真分析

成灶平1,2，马良1

（1.上海理工大学 管理学院，上海 200093；2.苏州大学 管理学院，江苏 苏州 215006）

厘清快递包装废弃物回收利益主体间的博弈关系与演化路径，解决快递包装回收率普遍较低的问题。在信息不对称和有限理性的条件下，构建政府、回收商和消费者三群体间快递包装回收行为演化博弈模型。分析群体间稳定策略组合的实现条件，运用Matlab软件进行数值仿真，探究不同参数变化对三方演化路径的影响。政府的奖惩力度、激励成本、收益大小是影响博弈三主体策略选择和演化稳定路径走向的关键因素。同时回收商和消费者的参与比例对政府行为选择有显著作用。参与主体得益是影响其行为的关键，政府通过积极鼓励、支持和宣传，同时设立科学合理的奖惩激励政策能够明显提高快递包装回收率。

快递包装；回收行为；奖惩激励；演化博弈；仿真

随着电子商务的迅猛发展，在线消费、网上购物已成大众生活的常态，这直接带来了海量的快递业务。根据国家邮政局最新预测，2021年我国快递业务量有望超过950亿件。与此相应，快递包装废弃物达到创纪录将近1 600万t[1]。快递包装废弃物也已成为城市垃圾增量主力军，给生态自然环境带来重大的威胁。加快快递包装物回收和治理已成为全社会急需解决的问题[2]。针对这一问题，政府出台了相关政策，如2021年《邮件快件包装管理办法》正式施行，强调要构建完整的回收体系，逐步提高包装废弃物回收率。包装材料从材质上分主要是纸质和塑料两大类，纸质包装的回收价值相对较高，易被回收，而塑料类快递包装废弃物由于回收价值低，99%都得不到有效利用。以纸箱和塑料袋为例，纸箱使用量占到快递总业务量的50%左右，塑料袋占40%左右。现阶段全社会快递包装废弃物总体回收率低于20%，回收商（通常电商平台企业、物流快递企业、第三方回收组织）回收积极性普遍不高，缺乏回收动力，究其主要原因是快递包装物大多属于低价值物，回收成本高、再利用利润低[3]。此外，由于缺乏完善的回收体系、经济动力和政策支持，消费者随意丢弃包装物十分普遍[4]，因此，当前情形下单靠发挥市场的作用，无法实现包装废弃物的有效回收，迫切需要政府监管部门制定合理恰当的奖惩机制推动快递包装回收商和消费者积极参与包装废弃物回收，形成政府、回收商和消费者三方协同治理快递包装回收的模式。

国内外专家学者主要从回收模式[5-6]、回收体系[7]、回收网络[8]、回收策略[9]等方面研究快递包装回收问题。在政府政策推动参与主体积极回收作用方面，Ma等[10]构建政府补贴下双渠道供应链模型，指出政府补贴显著提高回收商回收积极性。Guo等[11]指出政府对电子商务企业和电商平台快递包装回收进行的补贴应有侧重、分阶段，同时政府补贴也间接提高公众对绿色快递包装的认识。Xiao等[12]考虑政府补贴、惩罚和减税的政策效率，并从制造商的角度，讨论3种政策下的生产和回收策略。快递包装回收涉及电商企业、电商平台、物流企业、第三方回收商、消费者等多利益主体，单靠市场机制无法解决，需要政府有效监管[13]。

演化博弈是以有限理性为前提，用来解决参与主体间交互式互动决策问题。现有文献中运用演化博弈研究快递包装回收问题的还较少。范定祥等[14]基于演化博弈，构建了消费者和回收企业组成的供应链模型，考虑了政府单一的惩罚和单一补贴机制下，对企业和消费者均参与回收积极性的影响。徐红等[15]构建了消费者与快递企业包装回收演化博弈，指出在市场机制下双方共同合作参与回收失效，但政府补罚机制可使双方合作回收行为发生。

综上所述，围绕包装回收问题广泛的研究，是文章的研究基础。已有文献还有不足：基于演化博弈，围绕着消费者与快递企业或者回收企业两方进行博弈，都将政府作用作为外生变量研究。回收包装废弃物具有外部性，企业缺乏动力，政府在市场失灵时需要适度监管[16]，同时政府也是公共物品治理的提供者[17]，是产业环境政策的引导者和决策者，可以通过其影响力在协调企业行为、引导参与主体合作治理方面发挥重要作用[18]，因此，快递包装回收问题需要政府、回收企业和消费者这3个最主要的利益相关方共同参与，协同治理。基于此，文中构建政府部门、回收商和消费者群体间演化模型，对主体的互相影响机制及演化路径稳定进行分析，重点分析政府的奖惩力度对三方演化路径的影响，并进行对比和仿真分析，以期为加快提高快递包装回收率提供一定的决策参考。

1 演化博弈模型假设与构建

1.1 问题描述

快递包装回收过程涉及多方利益主体，主要包括政府、回收商和消费者。政府以资源节约、环境改善为主要目标，对参与主体的回收行为进行监督，是经济政策工具制定者（奖励、惩罚等），且经济政策工具比行政政策工具实施更加有效[19]。回收商是具体回收业务的运营者，以利润最大化为目标。消费者是快递包装废弃物回收的受益者和终结者，以收益最大化为决策依据，因此，在快递包装回收策略的演变过程中，这三方都值得关注。作为决策者的政府可以影响参与主体的行为演变。对于有利于环境保护的行动，政府可以利用奖励来鼓励和支持，文中主要探讨政府的奖惩激励与回收商和消费者行为如何相互作用达到稳定均衡，以期为相关决策者提供一些指导。

1.2 模型假设

假设1：该模型中3个参与主体（政府、回收商与消费者）均为有限理性。

假设4：政府为鼓励回收站和消费者积极参与，对回收站积极回收提供的财税优惠、补贴奖励为1，对消费者积极参与提供补贴为2，对回收站消极回收的罚金为a，同时政府需付出激励成本g，政府形象和社会公信力的提高获得的社会正效益为g。

1.3 模型构建

根据上述假设，构建政府、回收商与消费者的混合策略博弈矩阵，见表1。

2 模型均衡策略分析

2.1 三方博弈收益函数构建

用E表示第个主体选择策略的收益，政府（g）、消费者（c）、回收商（a）。如g1表示政府选择激励策略时的收益；g2表示政府选择不激励策略时的收益。

1）政府的收益函数与复制动态方程。

政府选择激励时的期望收益函数为：

政府选择不激励时的期望收益函数为：

政府的平均期望收益为：

政府选择激励的复制动态方程为：

2）回收商的收益函数与复制动态方程。

选择积极回收的期望收益函数：

选择消极回收的期望收益函数：

回收商的平均期望收益为：

回收商选择回收的复制动态方程为：

3）消费者的收益函数与复制动态方程。

消费者选择参与的期望收益函数：

消费者选择不参与的期望收益函数：

消费者的平均期望收益为：

消费者参与的复制动态方程为：

2.2 演化博弈稳定策略分析

1）政府部门的稳定策略分析。

对政府采取激励策略比例的复制动态方程对其求偏导数得：

表1 政府、回收商与消费者的混合策略博弈矩阵

Tab.1 The game matrix of agricultural industrialization consortium, government and consumers

2）回收商的稳定策略分析。

对回收商采取积极回收策略比例的复制动态方程对其求偏导数得：

3）消费者的稳定策略分析。

对消费者采取参与策略比例的复制动态方程求其偏导数：

2.3 三主体混合策略的演化稳定分析

使消费者、政府和回收商组成的系统为稳定策略，需满足各自的复制动态方程为0，即：

根据各参与主体复制动态方程，得到雅克比矩阵：

把8个均衡点代入，根据演化博弈理论和李雅普诺夫第一法则，当雅克比矩阵的均衡点对应的特征根都为负值时，那么该均衡点为渐进稳定点；当特征根有正值，那么该均衡点为不稳定点。

由表2可知，系统存在可能的6种演化稳定状态，但2(0,0,1)、3(0,1,0)、6(1,0,1)和7(1,1,0) 4种演化稳定策略（ESS）都是系统的消极或者缺陷状态，不可实现。4（0，1，1）说明在不需要政府激励措施的情况下，回收商积极回收快递包装废弃物，消费者积极参与，不符合短期实际情况，属于理性型系统。8（1，1，1）是指在政府奖惩激励下，回收商积极回收快递包装废弃物，消费者采取参与策略，此种状态具备实现的可能，具有实现条件。

表2 系统的各特征值和稳定性条件

Tab.2 Eigenvalues and stability conditions of the system

3 数值仿真分析

为更直观展示政府部门、回收商和消费者三主体间协同影响，揭示演化路径和稳定策略，使用Matlab对各方的演化轨迹进行数值模拟，通过对比分析不同状态下参数的变化对系统演化结果的影响。由上述三方均衡稳定分析，设置不同参数下，政府部门、回收商和消费者的演化稳定策略不同。为提高快递包装废弃物回收率，适合当前最可行的演化结果为（1，1，1），即（激励，积极，参与），其中政府的激励政策起到关键作用，因此，该部分以此情景讨论三方演化情景，重点分析政府行为对系统稳定性的影响。

3.1 政府对回收商消极回收的罚金Fa对系统稳定性影响

在其他系统参数不变的情况下，分别设a=0、a=4、a=10，仿真对系统演化稳定性的影响见图1—4。可知，a从0增加到4，三方从稳定状态（1，0，1）转化为（1，1，1）演化稳定状态，继续增加a到10，系统的稳定状态保持不变。增加a对政府趋向演化稳定的速率影响不显著，对消费者积极参与演化到稳定状态的时间越来越少，对回收商积极回收演化到稳定状态的速率大幅显著增加。随着a的增加，三方系统演化到稳定的时间越来越少，最终达到（激励，积极，参与）的稳定状态。

该稳定点数值结果表明，增加a对回收商积极回收具有显著的正向激励效果。说明政府的惩罚能够显著影响回收商的行为，推动其加大回收包装废弃物。随着越来越多的消费者看到政府推动快递包装废弃物治理的决心和行动，也会逐步积极参与其中。此外，政府对回收商的罚金主要目的是引导其积极回收，罚金也不是越多越能起到激励效果。

图1 Fa=0三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图2 Fa=4三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图3 Fa=10三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图4 Fa对系统演化路径影响

3.2 政府获得社会效益Jg对系统稳定性影响

在其他系统参数不变的情况下，分别设g=8、g=14、g=30，由图5—8可知，g从8增加到14，政府和回收商从周期波动状态转变为（1，1，1）三方演化稳定状态，继续增加g到30，稳定状态保持不变。随着g的增大，政府达到稳定状态的速度越快。在演化稳定状态下，回收商和消费者策略随着g的增大演化到稳定状态时所需时间无显著变化。随着g的增加，三方系统演化到稳定的时间越来越少，最终达到（激励，积极，参与）的稳定状态。该稳定点数值结果表明，社会效益增加g对政府的激励策略行为具有显著的正向推进效果。而对回收商行为的影响稍弱，对消费者的行为几乎无影响。

3.3 政府对回收商的奖励M1对系统稳定性影响

在其他系统参数不变的情况下，分别设1=0、1=4、1=10，仿真对系统演化稳定性的影响见图9—12。可知，1从0增加到4，系统稳定状态从（1，0，1）转变为（1，1，1）三方演化稳定状态，继续增加1到10，消费者稳定状态保持不变，但政府和回收商无稳定状态，呈现周期波动，且政府实施激励策略行为无法达到1，这时三方博弈无演化稳定点。随着1的不断增加系统从（激励、消极、参与）到（激励、积极、不参与）最后演化到无系统稳定点。

图5 Jg=8三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图6 Jg=14三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图7 Jg=30三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图8 Jg对系统演化路径影响

图9 M1=0三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

注：图中时间为无量纲。

图11 M1=10三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图12 M1对系统演化路径影响

该稳定点数值结果表明，政府增加1对回收商回收行为具有显著的正向激励效果，对政府激励行为有反向效应，对消费者购买行为无显著影响。此外还表明政府在采取对回收商实施激励策略时，并不是给予的奖金、补贴越多越好，政府激励有阈值，否则过度激励一方面会给政府财政带来压力，另一方面会使回收商回收行为形成路径依赖，自身发展的积极性和能动性较弱，有碍可持续发展。

3.4 政府对消费者奖励M2对系统稳定性影响

在其他系统参数不变的情况下，分别设2=0、2=4、2=10，仿真对系统演化稳定性的影响见图13—16。可知，2从0增加到4，系统一直是（1，1，1）三方演化稳定状态，对消费者来说，随着2的增大，消费者达到稳定状态所用的时间越来越短。继续增加2到10，消费者稳定状态保持不变且达到稳定状态的时间进一步缩短，但政府和回收商无稳定状态，呈现周期波动，这时三方博弈无演化稳定点。

图13 M2=0三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图14 M2=4三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图15 M2=10三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图16 M2对系统演化路径影响

该稳定点数值结果表明，政府增加2对消费者参与快递包装废弃物回收具有显著的正向激励效果，对政府和回收商无显著影响。但当政府给予的奖励超过一定阈值，三方就没有稳定演化均衡点，原因是奖励超过政府最大财政支出，政府选择改变策略，因此政府对消费者实施奖励策略时要适当合理，确保包装废弃物回收市场的健康发展。

3.5 政府激励付出成本Cg对系统稳定性影响

在其他系统参数不变的情况下，分别设g=0、g=5、g=10，仿真对系统演化稳定性的影响见图17—20。 可知，g从0增加到5，系统一直是（1，1，1）三方演化稳定状态，对政府部门来说，随着g的增大，政府达到稳定状态所用的时间越来越长。继续增加g到10，消费者稳定状态保持不变，但政府和回收商无稳定状态，呈现周期波动，这时三方博弈无演化稳定点。

图17 Cg=0三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图18 Cg=5三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图19 Cg=10三方演化路径

注：图中时间为无量纲。

图20 Cg对系统演化路径影响

该稳定点数值结果表明，在一定数值范围内，增加政府付出成本g对其激励策略具有显著的反向效果，对消费者和回收商无显著影响。当政府的付出成本超过一定阈值，三方就没有稳定演化均衡点，原因是政府付出成本过高，会选择改变策略，因此政府在采取对消费者和回收商实施激励时，要充分考虑成本支出的合理范围。

3.6 政府、回收商和消费者三方演化对系统稳定性影响

由图21可知，固定一方参与比例，随着其余两方参与比例的逐步增加，最终三方都会演化成（1，1，1）稳定状态，但演化到稳定点速率不同，作用方向不同。固定，随着、比例的增大，三方演化至稳定点的时间逐步变大，表明系统演化至（激励，积极，参与）是一个不断演变的过程，随着回收商积极回收，消费者积极参与，政府的激励策略效果逐渐呈现出来，最终达到稳定状态。固定，随着、比例的增大，三方演化至稳定点的时间逐步变小，表明随着政府加大激励力度、消费者积极参与的比率增加，回收商采取积极回收策略的效果越发明显。固定，随着、比例的增大，三方演化至稳定点的时间逐步变小，表明随着政府加大回收激励力度，回收商参与积极回收比例增加，消费者参与回收的效果明显，也就是说随着时间演进，快递包装回收市场的扩大和政府激励，消费者向积极参与方向演化。

图21 x,y,z变化对演化路径影响

注：图中时间为无量纲。

4 结语

针对快递包装废弃物回收率低的问题，构建了政府部门、回收企业和消费者群体间快递包装回收行为三方演化博弈模型。理想的稳定演化状态满足共同利益和个体利益，但在短时间还难以实现，它是一个不断演进过程，并受到多要素的影响，且各要素作用的大小也不一样。政府的奖惩力度对三方演化路径走向有显著影响。政府实施激励策略时，会考虑自身的经济因素，政府采取激励策略获得的收益要大于付出成本；同时政府对回收商的激励和惩罚要适当合理才能起到相应作用。同时，在三方系统中，单群体的演化策略选择及其演化路径走向均受到另外2个群体的策略选择的影响。因此，得出政府奖惩力度、激励成本、收益大小是影响博弈三博弈主体策略选择和演化稳定路径走向的关键因素。同时，回收商和消费者的参与比例对政府行为选择有显著作用。基于上述分析，给出如下对策。

1）政府是快递包装回收的引导者和建设者。一方面，完善政策措施，设计科学合理的奖惩机制，在财税等方面适度加大对回收商的正向激励，不断降低参与主体的参与成本，提高参与的积极性。一方面，探索“云监管”，积极推动监管从线下转移到线上。创新监管手段，转变监管方式，通过创建快递包装回收信息系统，实现快递包装的全程可追踪和可视化，不断减少政府的监管成本。

2）回收商是快递包装回收的运营者和组织者。一方面，树立绿色低碳发展理念，搭乘政策红利，承担社会责任，聚焦长期投资价值，积极主动参与快递包装废弃物回收。另一方面，加快技术创新，不断提高回收包装再利用率，降低运营成本，同时制定合理激励措施，引导消费者积极参与。

3）消费者是快递包装回收的受益者和终结者。快递包装回收的各项措施能否见效，消费者要扮演好终结者的角色。消费者的行为习惯在一定程度上决定了回收的成败，因此广大消费者要树立良好的环境保护意识，养成参与快递包装回收的好习惯。同时也应该通过互联网等多媒介、多渠道广泛积极宣传，逐步形成参与快递包装回收的庞大群体，共享绿水青山的美好生态环境。

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Evolutionary Game and Simulation Analysis of Express Packaging Recycling Behavior under Government Rewards and Punishments

CHENGZao-ping1, 2,MA Liang1

(1. Business School, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. School of Business, Soochow University, Jiangsu Suzhou 215006, China)

The paper aims to clarify the game relationship and evolution path among the stakeholders of express packaging waste recycling and solve the problem that the recovery rate of express packaging is generally low. Under the conditions of information asymmetry and bounded rationality, an evolutionary game model among the three groups of government, recyclers and consumers was constructed. The article analyzed the realization conditions of the stable strategy combination between groups, used Matlab software to carry out numerical simulation, and explored the influence of different parameter changes on the tripartite evolution path. The results of the research show that the government's rewards and punishments, incentive costs and benefits are the key factors that affect the evolution and stability of the path. The benefits of participants are the key to influencing their behavior. The government can significantly improve the recovery rate of express packaging by actively encouraging, supporting, guiding and setting up scientific and reasonable reward and punishment incentive policies.

express packaging; recycling behavior; rewards and penalties; evolutionary game; simulation

TB489；X323；F062

A

1001-3563(2022)11-0272-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.035

2021–10–10

国家自然科学基金（61273042，71573185）

成灶平（1983—），男，博士生，苏州大学讲师，主要研究方向为管理科学与工程。

责任编辑：曾钰婵