基于再制造的閉環(huán)供應鏈產品協調模型

張茹秀

摘要：對新產品和再制造產品競合分析的基礎上，構建了兩周期及無限周期下閉環(huán)供應鏈產品協調模型，通過數值模擬，分析制造商各決策變量隨產品可再造水平升降而變化的情況，以及不同形式政府支持對其最優(yōu)選擇的影響。結果表明生態(tài)產品創(chuàng)新效率不高時，企業(yè)本身開發(fā)生態(tài)產品動力不足，需要政府提供一定的鼓勵政策；變動新產品補貼使得制造商有動力提高產品可再造水平，但沒有增加制造商參與再制造的積極性；再制造補貼雖然使制造商在產品可再造水平不是很高時開始再制造，但效果不及消費者對再制造產品認知度增加的影響。

關鍵詞：閉環(huán)供應鏈；再制造；協調

中圖分類號：F273文獻標識碼：A文章編號：1001-8409（2014）09-0035-04

Product Coordination Model for Closedloop

Supply Chain Based on Remanufacture

ZHANG Ruxiu

（School of Management， Xiamen University of Technology， Xiamen 361005）

Abstract： In the closedloop supply chain of twophase and infinite cycle， this paper builds product coordination models based on the analysis of the coopetition relationship between new product and remanufactured product. By the test and simulation， it studies the effect of the remanufactureablity level on the decision variables of the manufacturer， the impact of different forms of support from the government on the optimal choice. The results show that the enterprises have no motive power to develop ecological product when the innovative efficiency of ecological product is not high， so the support from the government is required. The subsidy of variable new product makes the company developing the remanufacturablity level， but it does not increase the motivation of the company involved in remanufacturing. The subsidy of remanufactured product can make the enterprise begin remanufacturing when the remanufacturablity level is not very high， but it has not as good as the raise of product recognition.

Key words： closedloop supply chain； remanufacturing； coordination

1引言

為了積極應對環(huán)境法規(guī)，一些生態(tài)型制造商已經引入再制造戰(zhàn)略并以此來降低生產成本[1]。再制造環(huán)境下的閉環(huán)供應鏈中，制造商生產新產品，也可將回收的產品通過再制造過程重新推向市場，通過傳統(tǒng)正向和逆向供應鏈的有機結合，形成一個完整的環(huán)狀供應鏈體系。雖然再制造可以節(jié)約資源，但兩者之間的競食效應使很多企業(yè)認為，再制造產品會對邊際利潤更高的新產品銷售有負面影響，仍選擇不進行再制造，在產品創(chuàng)新過程中沒有動力面向再制造開發(fā)新產品。事實上，兩類產品之間是可以通過有效協調，使企業(yè)整體利益增加[2]。

現有關于基于再制造的閉環(huán)供應鏈協調的文獻研究已經考慮了回收法律等因素對產品回收、再制造的影響，通過契約設計實現系統(tǒng)內各主體利益的協調，但大多數文獻都基于新產品和再制造產品無差異的假設。王文賓等在分析廢舊電器電子產品（WEEE）回收再利用現狀的基礎上，給出閉環(huán)供應鏈下WEEE的激勵機制[3]；張曙紅等考慮了政府獎懲激勵環(huán)境下如何制定收益共享協調定價機制來實現系統(tǒng)協調[4]；吳海翔等研究閉環(huán)供應鏈網絡均衡問題[5]。但實際上，新產品與再制造產品的消費者支付意愿（Willing To Pay，WTP）存在顯著差異[6]。基于此假設，孫浩和達慶利構建了分散決策和集中決策下閉環(huán)供應鏈的決策模型[7]；郭軍華等則考慮了需求不確定情況下回收模式的選擇[8]。在上述研究基礎上，本文分析了新產品與再制造產品之間的競合關系，構建了兩周期和無限周期下閉環(huán)供應鏈產品協調模型，考慮非監(jiān)管方法對OEM利潤和可再造水平選擇的影響，給出如何利用生態(tài)產品的合理設計進行系統(tǒng)協調的策略。本文與以往文獻不同：（1）本文將可再造水平作為新產品和再制造產品之間的協調變量，從產品開發(fā)階段考慮系統(tǒng)協調問題，進行面向再制造的設計，使企業(yè)獲得全部再制造的收益；（2）考慮了無限周期下系統(tǒng)的利益協調問題，為企業(yè)不同周期規(guī)劃給出策略支持；（3）考慮了不同形式政府補貼對最優(yōu)選擇的影響，為政府制定可持續(xù)發(fā)展措施提供建議。

2兩種產品競合關系分析

基于再制造的閉環(huán)供應鏈中，新產品和再制造產品是替代品也是互補品，是一種競合關系，如圖1。新產品數量和質量、價格、使用壽命等決定了消費者將使用過產品送回的時間、數量和狀態(tài)；再制造產品的“原材料”來自回收品，產量受回收品數量約束，成本高低主要取決于新產品是否面向再制造設計制造，銷售會蠶食新產品的市場份額，制造、分銷過程會占用有限的閉環(huán)供應鏈資源。但兩者資源競爭的同時，還可以共用閉環(huán)供應鏈資源，提高系統(tǒng)資源利用率和盈利能力，比如產品分銷渠道和回收渠道之間的集成，新產品和再制造產品共享制造資源，同時閉環(huán)供應鏈逆向渠道中的產品相關信息有利于新產品的開發(fā)和原有產品改進，產品生命周期末端有償回收也會促進新產品銷售，再制造產品銷售可以擊退低價產品競爭者等。此外，使用過新產品的消費者才可能購買再制造產品。endprint

生態(tài)產品開發(fā)過程中決定的產品可再造水平——廢舊產品中可用于再制造的比例，可作為協調兩類產品之間、經濟和環(huán)境、社會效益之間關系的有效杠桿。因為產品可再造水平對新產品制造成本、使用過產品的再制造成本、殘余價值均有影響，可以測量產品的可再制造能力。

3模型構建

3.1兩周期系統(tǒng)協調模型

3.1.1模型描述

（1）假設不考慮各種設施處理能力的限制，OEM為風險中性，產品僅能回收再制造一次。閉環(huán)供應鏈中，OEM第一期生產新產品，并在期末回收舊產品，第二期生產新產品或再制造產品，或兩者的組合。每周期貼現因子為γ，γ≤1。在一個周期內OEM能夠出清所有產品。qin表示兩個周期內新產品數量，i=1，2，q2r表示第二周期再制造產品數量。

（2）假設θ表示消費者相對于新產品對再制造產品的接受度，θ∈（0，1），θ值越高說明消費者對再制造產品接受程度越高。假設消費者支付意愿z是異質的，服從[0，1]的均勻分布，θz表示消費者對再制造產品的支付意愿。所以該消費者購買新產品和再制造產品的效用函數分別為Uin（z）=z-pin，Uir（z）=θz-pir，這里pin表示第i周期新產品價格，pir表示第i周期再制造產品的價格。如果Uin（z）≥0，表示該消費者愿意購買新產品，Uir（z）≥0，表示該消費者愿意購買再制造產品，Uin（z）>Uir（z），表示該消費者更愿意購買新產品，而不是再制造產品。同理，Uin（z）1- （pin-pir），qin=0，qir=1-pir/θ。

（3）產品可再造水平β，作為衡量產品再制造能力的一個指標，一般介于（0，1）之間，且由于回收廢舊品的質量狀態(tài)是不確定的，β為期望值。新產品的成本為cm（β），為β的增函數，再制造產品的成本為crm（β），為β的減函數，且crm（β）

（4）假定系統(tǒng)回收率為t，d表示沒有回收的單位使用過EOL產品對環(huán)境造成的負擔，當企業(yè)面對環(huán)境法規(guī)的約束時，d則代表單位懲罰成本。

3.1.2模型構建

閉環(huán)供應鏈中OEM的總利潤函數為：

即OEM第二周期不生產新產品，且再造所有可得回收品。

從環(huán)境角度，C、E兩種狀態(tài)下OEM均再造所有可得回收品，系統(tǒng)資源循環(huán)利用率最高，其中C狀態(tài)下同時生產新產品，保證下一周期回收品供應，也能滿足消費者多層次需求，是生態(tài)產品設計的最佳目標。實施再制造活動取決于crm-θcm，如果crm-θcm>0，再制造成本相對較高則選擇非再制造，crm-θcm<0，則進行再制造。

3.2無限周期系統(tǒng)協調模型

無限周期內未來收益值以指數形式遞減，可以用于指導企業(yè)長期規(guī)劃。根據文獻[9]，假定第一周期后的周期內生產策略相同，即第一周期只生產新產品q1n，第i周期生產新產品qin和再制造產品qir，qin=q2n，qir=q2r，i>2。

閉環(huán)供應鏈中OEM的總利潤函數為：

即OEM各周期新產品產量相同，第一周期后各周期再造所有可得回收品。

4數值分析

通過數值模擬，分析閉環(huán)供應鏈內OEM各決策變量受β的影響情況，以及不同形式政府支持對其最優(yōu)選擇的影響。

4.1兩周期系統(tǒng)

根據文獻[9]，成本參數設置如下：cm=m1-k1ln（1-β）-kβ，crm=m2+k2ln（1-β），cr=m3+k2ln（1-β），k1和k2為β變化對新產品和再制造產品成本的影響系數，k是政府根據β值提供單位新產品補貼系數。k1越大則新產品成本隨著β的提高明顯增加，表明產品創(chuàng)新效率不高；k2越大則再制造成本隨著β的提高明顯減少，表明產品設計時充分考慮再制造，再制造技術創(chuàng)新效率較高?？紤]下列4種政府補貼情形，S0：無政府補貼情況，θ=04，k=0，m1=m2=04；S1：政府根據β值提供變動新產品補貼，θ=04，k=02，m1=m2=04；S2：政府根據系統(tǒng)再制造量提供補貼，θ=04，k=0，m1=04，m2=03；S3：政府積極推廣再造產品，θ=08，k=0，m1=m2=04。t=05，d=005，γ=08，k1=004，k2=008。據上述參數，S0和S1下OEM經過A→B兩種狀態(tài)，S2和S3下OEM則歷經A→B→D三種狀態(tài)，隨增加由不再造回收品轉變?yōu)閷嵤┰僦圃臁８髑樾蜲EM利潤i*M和第一周期新產品價格pi*1n、第二周期新產品p1*2n和再制造產品價格pi*2r隨參數變化情況如圖2，i=0，1，2，3。

結論1：總體來看，1*M>3*M>2*M>0*M；0*M隨β持續(xù)遞減，可見此時產品創(chuàng)新效率不高，OEM本身沒有提高產品可再造水平的動力，2*M、3*M隨著β先降后升，3*M在β接近1時恢復到最高水平，0*M、2*M、3*M均在β=0處最高；1*M則隨β先升再降，在β=075達到最高。由于實際中受技術水平和企業(yè)研發(fā)能力的約束，β值接近1的可能性很小。所以，一般情況下，根據β值提供變動新產品補貼給OEM能夠促進OEM開發(fā)生態(tài)度高的產品，改善系統(tǒng)的經濟效益和環(huán)境效益。

結論2：p2*1n、p3*1n與p0*1n相同，而p1*1n則低于p0*1n；在A、B狀態(tài)中，p2*2n、p3*2n與p0*2n相同，進入D狀態(tài)后，在S2和S3下OEM不生產新產品，p1*2n低于p0*2n；兩周期新產品變化趨勢相同，除了S1中新產品價格隨β先降后升，其他情形下新產品價格均隨β遞增；與第二周期新產品價格相比，各情形下第一周期新產品價格較高。再制造產品方面，不同情景下閉環(huán)供應鏈中OEM開始再制造的先后順序為S3、S2、S0、S1；當均處于再制造狀態(tài)時，p3*2r>p2*2r >p0*2r=p1*2r。由此可見，從消費者福利角度，提供變動新產品補貼的效果也最好。

此外，分析d、t、γ對*M的影響，可發(fā)現d=01，t=07和d=02，t=09時*M與0*M基本一致，可見如果d增加，為了保持利潤不變，OEM就必須承擔起更多的回收責任，即更加嚴厲的法規(guī)或對生態(tài)重視程度的增加都可促進閉環(huán)供應鏈系統(tǒng)循環(huán)率提高，減少對自然環(huán)境的廢棄物排放；*M隨γ遞增，但無法改變其隨β不斷遞減的變化趨勢。

4.2無限周期系統(tǒng)

相關參數設定與兩周期相同，同樣考慮4種政策補貼情況。據上述參數，S0、S1和S2下OEM經過A→B兩種狀態(tài)，S3下OEM則歷經A∞→B∞ →D∞→E∞4種狀態(tài)，隨β增加由不再造回收品轉變?yōu)閷嵤┰僦圃臁８髑樾蜗律鷳B(tài)型OEM利潤i*M和第一周期新產品價格pi*1n、第二周期新產品pi*2n和再制造產品價格pi*2r隨參數變化情況如圖3，i=0，1，2，3。 將無限周期和兩周期的數據分析進行比較，可得出無限周期下OEM利潤和產品價格與兩周期隨β發(fā)展趨勢大體相同，主要體現在：兩周期內3*M隨著β先降后升，而無限周期內則持續(xù)遞減；兩周期內S3歷經三個狀態(tài)，p3*1n與p0*1n相同，p3*2n與p0*2n相同，而無限周期內S3歷經四個狀態(tài)，p3*1n與p0*1n、p3*2n與p0*2n不完全一致。無限周期內pi*1n明顯高于兩周期內pi*1n；除了p3*2n在β>062時存在不同外，其他無限周期內pi*2n等同于兩周期內pi*2n；除了p3*r在β>062時存在不同外，其他無限周期內pi*r等同于兩周期內pi*r。由此可見，除了政府采用宣傳再制造產品這種推動形式，其他情況下生態(tài)友好型OEM的長短期規(guī)劃策略可基本一致。

5總結

分析兩周期和無限周期下閉環(huán)供應鏈中，單個OEM作為市場壟斷者在不同產品可再造水平下最優(yōu)策略的選擇，給出了OEM是否參與再制造活動的臨界條件，通過仿真分析，比較不同政府支持政策對系統(tǒng)綜合績效和OEM最優(yōu)策略選擇的影響。結果表明，生態(tài)產品創(chuàng)新效率不高時，企業(yè)本身開發(fā)生態(tài)產品動力不足，需要政府提供一定鼓勵政策。此時，政府提供變動新產品補（下轉第49頁）

收稿日期：2013-06-03

基金項目：教育部人文社會科學研究青年基金項目（12YJC630176）；吉林省教育廳“十二五”社會科學研究項目（2013181）；吉林省現代服務業(yè)研究基地資助項目；吉林財經大學物流產業(yè)經濟與智能物流省級重點實驗室開放基金項目（2013004）

作者簡介：沙穎（1978-），女，吉林長春人，講師，南京航空航天大學博士研究生，研究方向為物流與供應鏈管理；陳圻（1949-），男，福建泉州人，教授、博士生導師，研究方向為戰(zhàn)略管理。endprint

此外，分析d、t、γ對*M的影響，可發(fā)現d=01，t=07和d=02，t=09時*M與0*M基本一致，可見如果d增加，為了保持利潤不變，OEM就必須承擔起更多的回收責任，即更加嚴厲的法規(guī)或對生態(tài)重視程度的增加都可促進閉環(huán)供應鏈系統(tǒng)循環(huán)率提高，減少對自然環(huán)境的廢棄物排放；*M隨γ遞增，但無法改變其隨β不斷遞減的變化趨勢。

4.2無限周期系統(tǒng)

相關參數設定與兩周期相同，同樣考慮4種政策補貼情況。據上述參數，S0、S1和S2下OEM經過A→B兩種狀態(tài)，S3下OEM則歷經A∞→B∞ →D∞→E∞4種狀態(tài)，隨β增加由不再造回收品轉變?yōu)閷嵤┰僦圃?。各情形下生態(tài)型OEM利潤i*M和第一周期新產品價格pi*1n、第二周期新產品pi*2n和再制造產品價格pi*2r隨參數變化情況如圖3，i=0，1，2，3。 將無限周期和兩周期的數據分析進行比較，可得出無限周期下OEM利潤和產品價格與兩周期隨β發(fā)展趨勢大體相同，主要體現在：兩周期內3*M隨著β先降后升，而無限周期內則持續(xù)遞減；兩周期內S3歷經三個狀態(tài)，p3*1n與p0*1n相同，p3*2n與p0*2n相同，而無限周期內S3歷經四個狀態(tài)，p3*1n與p0*1n、p3*2n與p0*2n不完全一致。無限周期內pi*1n明顯高于兩周期內pi*1n；除了p3*2n在β>062時存在不同外，其他無限周期內pi*2n等同于兩周期內pi*2n；除了p3*r在β>062時存在不同外，其他無限周期內pi*r等同于兩周期內pi*r。由此可見，除了政府采用宣傳再制造產品這種推動形式，其他情況下生態(tài)友好型OEM的長短期規(guī)劃策略可基本一致。

5總結

分析兩周期和無限周期下閉環(huán)供應鏈中，單個OEM作為市場壟斷者在不同產品可再造水平下最優(yōu)策略的選擇，給出了OEM是否參與再制造活動的臨界條件，通過仿真分析，比較不同政府支持政策對系統(tǒng)綜合績效和OEM最優(yōu)策略選擇的影響。結果表明，生態(tài)產品創(chuàng)新效率不高時，企業(yè)本身開發(fā)生態(tài)產品動力不足，需要政府提供一定鼓勵政策。此時，政府提供變動新產品補（下轉第49頁）

收稿日期：2013-06-03

基金項目：教育部人文社會科學研究青年基金項目（12YJC630176）；吉林省教育廳“十二五”社會科學研究項目（2013181）；吉林省現代服務業(yè)研究基地資助項目；吉林財經大學物流產業(yè)經濟與智能物流省級重點實驗室開放基金項目（2013004）

作者簡介：沙穎（1978-），女，吉林長春人，講師，南京航空航天大學博士研究生，研究方向為物流與供應鏈管理；陳圻（1949-），男，福建泉州人，教授、博士生導師，研究方向為戰(zhàn)略管理。endprint

此外，分析d、t、γ對*M的影響，可發(fā)現d=01，t=07和d=02，t=09時*M與0*M基本一致，可見如果d增加，為了保持利潤不變，OEM就必須承擔起更多的回收責任，即更加嚴厲的法規(guī)或對生態(tài)重視程度的增加都可促進閉環(huán)供應鏈系統(tǒng)循環(huán)率提高，減少對自然環(huán)境的廢棄物排放；*M隨γ遞增，但無法改變其隨β不斷遞減的變化趨勢。

4.2無限周期系統(tǒng)

相關參數設定與兩周期相同，同樣考慮4種政策補貼情況。據上述參數，S0、S1和S2下OEM經過A→B兩種狀態(tài)，S3下OEM則歷經A∞→B∞ →D∞→E∞4種狀態(tài)，隨β增加由不再造回收品轉變?yōu)閷嵤┰僦圃臁８髑樾蜗律鷳B(tài)型OEM利潤i*M和第一周期新產品價格pi*1n、第二周期新產品pi*2n和再制造產品價格pi*2r隨參數變化情況如圖3，i=0，1，2，3。 將無限周期和兩周期的數據分析進行比較，可得出無限周期下OEM利潤和產品價格與兩周期隨β發(fā)展趨勢大體相同，主要體現在：兩周期內3*M隨著β先降后升，而無限周期內則持續(xù)遞減；兩周期內S3歷經三個狀態(tài)，p3*1n與p0*1n相同，p3*2n與p0*2n相同，而無限周期內S3歷經四個狀態(tài)，p3*1n與p0*1n、p3*2n與p0*2n不完全一致。無限周期內pi*1n明顯高于兩周期內pi*1n；除了p3*2n在β>062時存在不同外，其他無限周期內pi*2n等同于兩周期內pi*2n；除了p3*r在β>062時存在不同外，其他無限周期內pi*r等同于兩周期內pi*r。由此可見，除了政府采用宣傳再制造產品這種推動形式，其他情況下生態(tài)友好型OEM的長短期規(guī)劃策略可基本一致。

5總結

分析兩周期和無限周期下閉環(huán)供應鏈中，單個OEM作為市場壟斷者在不同產品可再造水平下最優(yōu)策略的選擇，給出了OEM是否參與再制造活動的臨界條件，通過仿真分析，比較不同政府支持政策對系統(tǒng)綜合績效和OEM最優(yōu)策略選擇的影響。結果表明，生態(tài)產品創(chuàng)新效率不高時，企業(yè)本身開發(fā)生態(tài)產品動力不足，需要政府提供一定鼓勵政策。此時，政府提供變動新產品補（下轉第49頁）

收稿日期：2013-06-03

基金項目：教育部人文社會科學研究青年基金項目（12YJC630176）；吉林省教育廳“十二五”社會科學研究項目（2013181）；吉林省現代服務業(yè)研究基地資助項目；吉林財經大學物流產業(yè)經濟與智能物流省級重點實驗室開放基金項目（2013004）

作者簡介：沙穎（1978-），女，吉林長春人，講師，南京航空航天大學博士研究生，研究方向為物流與供應鏈管理；陳圻（1949-），男，福建泉州人，教授、博士生導師，研究方向為戰(zhàn)略管理。endprint