产品服务视角下再制造供应链博弈研究

周骏杰 朱庆华

(上海交通大学 安泰经济与管理学院，上海 200030)

作为一种可持续的生产策略，再制造在缓解环境问题的同时也可以给企业带来可观的经济收益。在西方发达国家，很多企业为了履行其生产者责任衍生制度(EPR)已经积累了多年的再制造经验。早在1995年，美国环境保护局(EPA)实施的《综合采购指南》中，就已经提出了再制造这一概念，并在之后逐步确立了再利用(Reuse)、再循环(Recycle)以及再制造(Remanufacture)的3R环保体系。目前，全球再制造产值规模已超过1000亿美元，其中有超过750亿美元是来自美国。多年的产业发展使得再制造产品在西方发达国家有着不错的口碑和市场接受程度，但是我国再制造产品还不具备这样的市场基础。一方面再制造品作为一种新兴产品，国内消费者对其了解程度还不够，再制造产品的质量问题也容易引起消费者的担忧；另一方面，国内猖獗的假冒伪劣产品也会影响再制造产品的声誉，在OEM企业没有对第三方再制造产品给予充分认可的情况下，很多消费者容易将再制造产品等同于假冒伪劣产品，因此如何提升市场接受程度成为国内再制造企业面临的一大难题。

以往有关于提升再制造产品市场接受程度的研究主要集中在提升再制造产品本身的质量以及与之配套的服务上。Li等研究了通过搜集质量信息的方式对再制造产品进行持续的质量改进。Jiang等研究了通过流程选择和流程改进来提升再制造产品质量。陈伟达和刘碧玉提出综合考虑再制造各个环节的质量差异和不确定性，综合协调整个再制造系统以达到整体最优。朱庆华等提出了通过改善再制造产品的售后服务来提升消费者信心，如延长质保周期、质保期内免费维修等。这些手段在提升消费者信心方面有一定作用，但仍不足以使再制造产品和新品直接竞争。

为了应对这一困境，有再制造企业向服务型制造业转型，在销售产品的同时提供租赁或者共享等服务，构建再制造产品-服务系统，通过商业创新的方式来提升再制造产品的市场接受程度。产品-服务系统将企业的业务重点从仅仅设计和销售物理产品转移到设计和销售能够满足特定消费者需求的服务系统上来。在再制造产业内引入服务模式已经受到广泛关注。Oksana以及Carl在婴儿车市场提出一种新的商业模式，即通过出租婴儿车的方式帮助客户降低在二手市场销售婴儿车产生的交易成本，研究结果表明这一模式同时增加了经济和环境效益。Shi和Min提出再制造企业将再制造产品出租给服务商，并由再制造企业决定何时回收该产品并进行再制造，研究同时考虑了再制造成本不确定性以及政府补贴的影响。刘宇熹和谢家平研究了再制造企业向顾客出租产品时双方的努力程度对租赁产品服务系统绩效的影响。

基于此，本文分析了三种不同的再制造产品-服务模式：再制造企业提供服务(MR-S)、第三方服务商提供服务(M-R-S)以及零售商提供服务(M-RS)。通过非合作博弈分析讨论了不同模式下厂商的均衡决策行为，案例研究和仿真分析的结果讨论了消费者渠道偏好和产品资金沉淀成本对服务投放量和供应链收益的影响。进一步，将非合作博弈的结果和合作博弈进行对比，讨论了合作博弈的帕累托改进边际条件以及再制造供应链合作的适用场景。研究结果为再制造厂商选择和改进产品-服务模式提供了对策和建议。

1 相关假设和需求函数刻画

考虑由再制造企业、零售商和第三方服务商组成的供应链。传统的零售模式下，再制造企业设计生产再制造产品，然后按照产品分销价格销售给零售商，零售商再将产品销售给消费者。在再制造产品服务系统中，本文考虑三种市场结构：第一种，再制造企业保持原有的零售模式不变，同时自己向消费者提供服务；第二种，再制造企业委托零售商向消费者提供服务；第三种，再制造厂商委托第三方服务商提供服务，同时零售商依然销售再制造产品。本文分别针对三种模式构建博弈模型，模型中用到的相关符号和假设如下：

(1)再制造企业、零售商、第三方服务商的利润分别为∏m、∏s、∏r。(2)零售渠道销量和服务渠道投放量分别为qs、qr。(3)再制造厂商的分销价格为Wm。(4)零售渠道的价格和服务渠道的收费分别为Ls、Lr。为了便于比较，Lr为单位产品生命周期内收取的费用。(5)再制造产品的制造成本为Cm，服务渠道中，企业需要承担额外的设备、零件的维修和定期保养的人工费用和时间成本，这部分额外费用为Cr。(6)由于零售渠道和服务渠道采用不同的收费方式，零售渠道一般为“一手交钱，一手交货”的收费方式，而服务渠道则为“先服务，后收费”的方式。服务渠道的延迟支付行为会导致一定的现金折扣，因此我们在服务渠道引入贴现因子ρ，服务渠道单位产品贴现后的收入为ρ*L。(7)不同于普通产品，目前消费者对再制造产品存在质量担忧，因此在购买产品或者使用服务之间，消费者更加偏好服务。我们假设消费者通过服务感知的价值为v～U(0，α)，通过购买产品感知的价值为rv，0

本文借鉴Ferrer和Swaminathan两位学者提出的方式构建需求函数，顾客购买再制造产品和使用服务的效用分别是Us=rv-Ls，Ur=v-Lr。当购买再制造产品的效用大于使用服务，即v∈{v|rv-Ls≥v-Lr，rv-Ls≥0}时，顾客选择购买再制造产品；当使用服务的效用大于购买再制造产品的效用，即v∈{v|v-Lr≥rv-Lr，v-Ls≥0}时，消费者选择使用服务。我们假设市场的规模为K，通过求导可得

(1)

(2)

化解式(1)和式(2)可以得到价格需求函数

Ls=r[α-β(qs+qr)]

(3)

Lr=α-β(rqs+qr)

(4)

2 再制造产品-服务系统分析以及模型描述

根据上述分析，我们研究在三种产品-服务系统下再制造供应链的决策问题，分别是再制造企业自己提供服务、将服务外包给第三方和委托零售商提供服务。三种产品服务系统的分析以及数学模型刻画如下:

模式1：再制造企业自己提供服务(MR-S)。

在MR-S模式下，再制造厂商提供服务，零售商销售再制造产品。再制造厂商和零售商的决策问题分别为

(5)

(6)

s.t.qs≥0，qr≥0，Wm≥0

图1 MR-S模式

模式2：再制造企业委托第三方服务商提供服务(M-R-S)。

M-R-S模式下，再制造厂商从事再制造产品生产和分销，零售商销售产品，服务商提供服务。再制造厂商、零售商和服务商的决策问题为

(7)

(8)

(9)

s.t.qs≥0，qr≥0，Wm≥0

图2 M-R-S模式

模式3：再制造企业委托零售商做服务(M-RS)。

M-RS模式下，再制造厂商从事再制造产品生产和分销，零售商同时销售再制造产品和提供服务。再制造厂商和零售商的决策问题为

(10)

(11)

s.t.qs≥0，qr≥0，Wm≥0

图3 MR-S模式

3 三种不同模式下再制造企业的博弈分析

3.1 非合作情形下的博弈分析

假设再制造厂商是领导者，零售商和服务商是跟随者，博弈顺序如下：MR-S模式中再制造厂商决定分销价格Wm和服务投放量qr，零售商决定再制造产品的采购量；M-R-S模式中再制造厂商决定分销价格，零售商决定再制造产品采购量，服务商决定服务投放量；M-RS模式中再制造厂商决定分销价格，零售商同时决定再制造产品采购量和服务投放量。按照逆序求解的方式得到三种模式的均衡解。

命题1MR-S模式下，再制造厂商自己提供服务，零售商销售产品。供应链的最优解如下：

(12)

(13)

(14)

命题2M-R-S模式下，再制造厂商委托第三方提供服务，零售商销售再制造产品。供应链的最优解如下：

(15)

(16)

(17)

其中

φ1=[(-r2+5r-8)ρ+2r]αρ

φ1=(2ρ+r2-5r)rρα

命题3M-RS模式下，再制造厂商委托零售商提供服务，同时零售商还销售再制造产品。供应链的最优解如下：

(18)

(19)

(20)

其中

φ2=[rρ3+(-3r2+8r-8)ρ2+(7-4r)rρ-r2]α

φ2=[(2-3r)ρ3+(r2+2)ρ2+(2r2-5r)ρ+r2]rα-(2-3r)ρ2

3.2 合作博弈情形下的博弈分析

在上述分析的基础上，如果供应链合作伙伴之间能够形成具有约束力的协议，供应链整体的收益还可以进一步优化，形成合作博弈。非合作情形下三种模式合作后的供应链整体决策问题相同，可以表示为

(21)

s.t.qs≥0，qr≥0

其中

Ls=r[α-β(qs+qr)]，Lr=α-β(rqs+qr)，将上式分别对qs和qr求偏导，并令其等于0，则有

(22)

(23)

将上述两个式子联立，可以得到最优的均衡结果：

(24)

(25)

证明：为了便于分析，假设函数

通过上述分析可以知道，合作博弈的均衡解是函数等于0的解，此时有

命题4说明在MR-S、M-R-S、M-RS三种模式下，合作博弈收益高于非合作情形。当三种模式供应链成员合作收益均高于非合作情形，即满足以下条件时，供应链的合作博弈具有帕累托优势：

MR-S模式：再制造厂商和零售商合作后收益增加

(26)

(27)

M-R-S模式：再制造厂商、零售商和服务商合作后收益增加

(28)

(29)

(30)

M-RS模式：再制造厂商和零售商合作后收益增加

(31)

(32)

通过求解以上不等式可以得到三种模式下再制造企业的帕累托改进的边际条件。

命题5MR-S模式下再制造企业的帕累托改进边际条件为

(33)

(34)

命题6M-R-S模式下再制造企业的帕累托改进边际条件为

(35)

(36)

命题7M-RS模式下再制造企业的帕累托改进边际条件为

(37)

(38)

3.3 案例分析

本节采用案例分析以及数值仿真的方式研究消费者偏好以及贴现因子对再制造企业最优决策的影响。某再制造企业为中国办公耗材再制造示范企业，主要从事激光打印机、喷墨硒鼓墨盒的再制造与相关技术的研发。目前该企业希望通过借力运营的方式，逐步开拓打印服务市场，为客户提供一体化打印解决方案。本文根据该企业的实际情况，对模型参数做出如下假设：α=600，β=0.001，Cr=100，Cm=150。

再制造企业目前最大的问题是产品回收问题，而服务投放可以控制废旧产品的回收，解决回收难题。基于此，本节将服务的投放量与企业利润一起作为主要的研究对象。根据实际情况，本节第一部分控制ρ=0.95讨论消费者偏好对服务投放量和供应链总收益的影响，第二部分则控制r=0.75讨论贴现因子对服务投放量对供应链总收益的影响。

3.3.1消费者偏好的综合影响

图4 服务投放量随消费者偏好的变化规律

发现1无论采用何种产品服务系统，也无论供应链成员选择合作还是非合作，再制造供应链的服务投放量总是随着消费者偏好的上升而降低。

如图6所示，消费者偏好上升代表消费者对再制造产品的接受程度上升，因此许多消费者都选择直接购买再制造产品而不是尝试性使用服务。

发现2无论消费者偏好水平如何，MR-S模式下服务的投放量都是最高的；当r<0.732时，M-RS模式下的服务投放量比M-R-S模式更高，当r<0.732时，M-R-S模式投放量更高。

在不考虑渠道成本的情况下，再制造企业自己提供服务省去了中间商的利润分成，因而能够通过价格优势来提升市场占有率。当消费者偏好较低时，通过零售商来提供服务可以给消费者提供更多选择，当消费者存在质量担忧时可以选择使用服务而不是直接购买；当消费者偏好较高的时候，服务相对于零售的优势较小，通过第三方提供服务能够很好地避免和零售产品恶性竞争，提升服务的投放量。

图5 供应链总体利润随消费者偏好的变化规律

发现3无论再制造企业采用何种产品服务模式，也无论是合作还是非合作情形，供应链的总体利润随着消费者偏好的上升而上升。

如图5所示，消费者偏好的上升意味着消费者对再制造产品的接受程度上升，更多的消费者愿意购买再制造产品，因此再制造供应链的收益总是上升的。

3.3.2贴现因子的综合影响

图6 服务投放量随贴现因子的变化规律

发现4无论再制造企业采用何种产品服务模式，也无论是合作还是非合作情形，服务的投放量总是随着产品贴现因子的提升而增加。

产品的贴现因子越大，表明产品的使用周期较短、更新较快，给供应链带来的资金沉淀压力也就越小，厂商也就越乐意去提供服务模式。这一发现和实际情况符合。目前在再制造领域仅有打印耗材以及手机等数码产品才提供服务模式，例如在校园内推行自助打印的联创打印，便是较早一批使用再制造耗材提供服务的厂家。而传统的生产耐用品的再制造公司，如卡特彼勒生产的再制造发动机，就极少提供租赁等服务。

发现5无论贴现因子如何变化，MR-S模式的服务投放量总是最高的。在贴现因子ρ<0.967的时候，M-R-S模式下服务投放量要小于M-RS模式，贴现因子ρ>0.967的时候，M-R-S模式下服务投放量要大于M-RS模式。

当产品的贴现因子较低时，说明产品生命周期较长，服务投放的资金成本高，相对于零售来说优势小，此时由第三方服务商来提供服务可以避免和零售渠道产生竞争；而当产品生命周期较短，服务的资金成本较低时，通过零售商提供服务可以吸引购买再制造产品的顾客转而使用服务。

图7 供应链总体利润随贴现因子的变化规律

发现6无论再制造企业采用何种产品服务模式，也无论是合作还是非合作情形，随着贴现因子的提高，供应链的总体利润总是上涨的。

这一结果和预期一致，贴现因子的提升代表服务模式下资金回笼比较迅速，给企业带来的资金沉淀损失较少，所以总体利润能够提升。

发现7无论消费者偏好和贴现因子水平如何，非合作情形下MR-S模式的服务投放量都是最高的；MR-S模式下合作的服务投放量小于非合作情形，M-RS模式下合作的服务投放量大于非合作情形。

从图4和图6可以看出，非合作情形下的MR-S模式的服务投放量是最高的。对比合作情形，MR-S模式下合作后的服务投放量小于非合作情形，而M-RS模式下合作后的服务投放量大于非合作情形。再制造厂商自己提供服务的情形下，再制造企业和零售商合作加强了零售渠道的竞争力，服务的投放量因此受到影响。而委托零售商提供服务的情形下，服务渠道和零售渠道都能从合作中收益，因此服务的投放量得以提高。

从图5和图7可以看出，合作博弈情形下的供应链收益是最高的，发现8的第一部分印证了命题4的结论。发现8的第二部分和再制造打印耗材行业的状况相符合，例如富士施乐的苏州爱科工厂、上海宜达胜打印耗材有限公司等从事打印机以及耗材再制造的企业都选择自己向消费者提供打印全包服务。可能的原因是无论委托零售商还是第三方企业都会造成和零售渠道的竞争关系，而再制造厂商自己提供服务可以削弱这部分竞争关系，从而最大化供应链利润。

3.3.3商业建议

根据上述案例分析和仿真研究的结果，对打印耗材等绿色再制造企业可以给出以下建议：

1.非合作的情形下优先选择再制造企业提供服务，服务投放量和供应链总体的收益都是最高的。

2.非合作情形下如果选择将服务外包，消费者偏好系数越高表明再制造产品接受程度越高，贴现因子越低表明资金成本越高，这两种情况更适合外包给第三方；反之，外包给零售商能获得更高的服务投放量，外包给第三方可以获得更高的收益。

3.选择供应链成员间合作可以提升总体收益，但是只有M-RS模式下服务的投放量会增加，因此委托零售商提供服务的情形下可以选择和零售商合作。

4 总结与应用

随着再制造产业和服务型制造业的发展，产品服务模式开始在再制造产业内流行开来。基于此，本文先后分析了三种再制造的产品服务模式：再制造企业自身提供服务、委托第三方提供服务以及委托零售商提供服务。本文分别研究了合作博弈和非合作博弈的供应链决策行为，并对供应链合作成立的边际条件进行了讨论。

研究结果表明：非合作情况下再制造厂商应该优先选择自己提供服务，服务投放量和收益都是最优的。选择外包服务的时候，市场接受程度较高和资金成本较高的情况更适合外包给第三方，供应链整体收益和服务投放量都更高；反之外包给零售商能获得更高的服务投放量，但是供应链总体收益依然低于第三方外包。供应链合作的情况下无论哪种产品服务模式都可以获得更高的收益，但是只有外包给零售商可以提升服务投放量。考虑到服务投放量同样决定了回收量，对于其他模式想要构建闭环供应链的企业需要进行进一步的权衡。

本文的研究是根据一些假设得出的结果，在实际情况中的应用还需要进一步验证。并且，本文仅讨论了从非合作博弈到合作博弈的合作条件和适用情况，在合作博弈中如何对利润进行成员间分配还可进一步讨论。