基于專利保護下閉環(huán)供應鏈的快遞包裝回收定價研究

田立平，李璐璐，李文龍

(北京物資學院 信息學院，北京 101149)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)購物已成為人們最常用的購物方式，也帶動了快遞行業(yè)的迅速發(fā)展。然而卻引起了快遞包裝胡亂堆積，不僅造成環(huán)境的破環(huán)，而且還形成了資源的浪費。國家為解決快遞包裝問題所帶來的環(huán)境問題，國家質(zhì)檢總局、國家標準委發(fā)布了新修訂的《快遞封裝用品》系列國家標準，根據(jù)減量化、綠色化、可循環(huán)的要求，對快遞包裝減量提出新要求。為了與國家政策保持一致，快遞包裝生產(chǎn)商對快遞包裝進行回收再制造處理。隨著回收渠道和再制造技術(shù)的成熟和發(fā)展，出現(xiàn)了專業(yè)的回收再制造企業(yè)。這無疑分了生產(chǎn)商的一杯羹。但是，在回收和再制造的過程中不得不考慮專利權(quán)的問題，如佳能公司就以Recycle Assist公司銷售再生墨盒侵犯其專利為由提起訴訟，最終以佳能公司勝訴而告終，從而揭示了知識產(chǎn)權(quán)在廢舊產(chǎn)品再利用中的重要地位。那么對于生產(chǎn)商和再制造商而言，專利保護政策能否使得他們各自獲得最理想的收益成為業(yè)內(nèi)學者關(guān)注的熱點。

近年來，國內(nèi)國外掀起了閉環(huán)供應鏈研究的熱潮。Savaskan等[1]研究了3種回收模式下閉環(huán)供應鏈如何決策以及如何選擇回收渠道的問題。Majumder等[2]研究了面臨再制造商競爭時，制造商的定價決策和再制造決策。Guide等[3]討論了制造商和再制造商競爭時決策變量的作用。Webster等[4]研究了不同回收法律對制造商和再制造商定價和盈利的影響。Mitra等[5]討論了政府補貼如何在制造商和再制造商之間分配的問題。但這些文獻都沒有考慮OEM再制造專利許可權(quán)的影響。Reiko等[6]討論的專利許可合同中只包含一個固定費用。鄭本榮等[7]基于博弈論的方法建立專利保護下雙渠道閉環(huán)供應鏈的定價與協(xié)調(diào)，對集中和分散兩種決策進行了分析和對比，發(fā)現(xiàn)在分散決策下系統(tǒng)的效率并不理想，并通過共享契約作了改進。田真平等[8]研究在消費者對新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品存在差異的情況下，在專利保護基礎(chǔ)上集中決策的效率高于分散決策的問題。高攀等[9]針對二手產(chǎn)品的專利保護問題，研究了原生產(chǎn)商與二手商的競爭策略。聞卉等[10-11]在專利保護環(huán)境下研究了帶有再制造競爭的閉環(huán)供應鏈定價決策問題,在集中決策和分散決策兩種情形下探討了原生產(chǎn)商、兩個再制造商和零售商的定價決策問題，針對零售商具有價格領(lǐng)導權(quán)并且考慮專利保護的閉環(huán)供應鏈進行分析。曹曉剛等[12-13]在新產(chǎn)品需求為隨機需求，再制造產(chǎn)品需求受銷售價格影響的混合需求條件下，研究了受專利保護的再制造閉環(huán)供應鏈的定價與協(xié)調(diào)問題并在雙渠道閉環(huán)供應鏈背景下，基于消費者對傳統(tǒng)零售渠道和網(wǎng)絡(luò)直銷渠道需求偏好的不一致，考慮渠道之間的競爭，研究了雙渠道閉環(huán)供應鏈的定價及協(xié)調(diào)決策問題。申成然等[14-15]考慮在專利完善市場存在的再制造知識產(chǎn)權(quán)保護問題，分析了受專利保護下政府補貼回收再制造的兩種機制，通過比較不同模式下供應鏈各方的最優(yōu)決策和均衡收益，發(fā)現(xiàn)再制造所帶來的成本節(jié)約是再制造活動中最直接的驅(qū)動因素。

綜上分析，發(fā)現(xiàn)以往研究中存在兩個問題。

1) 大多是在專利保護政策下研究分散和集中兩種模式的利潤問題，忽視了專利保護模式和非專利保護模式相比是否有優(yōu)勢的情況。

2) 較少對生產(chǎn)商和再制造商同時參加回收再制造并存在競爭關(guān)系的情況進行闡述。

基于此，本文將對專利保護模式和非專利模式下以及二者存在競爭關(guān)系的情況下的各營運方的獲利情況進行分析。

1 模型的描述與假設(shè)

本文考慮由一個生產(chǎn)商、一個再制造商、一個物流服務(wù)商組成的閉環(huán)供應鏈系統(tǒng)，生產(chǎn)商既可以進行新產(chǎn)品的生產(chǎn)又有能力對廢舊回收快遞包裝進行再制造，同時為了保護快遞包裝的制造專利，生產(chǎn)商向再制造商收取專利保護費用。再制造商負責快遞包裝的廢舊品回收與再制造。物流服務(wù)商在購買快遞包裝時既可以向生產(chǎn)商購買也可以向再制造商購買。假設(shè)一個廢舊品可以生產(chǎn)一個再制造品，新的快遞包裝品與再制造品在質(zhì)量和性能上沒有差別，以相同價格出售。假設(shè)所有再制造品均能銷售出去。由于快遞包裝物制造成本低，制造方式簡單，所以本文不考慮再制造商無專利保護時的技術(shù)障礙。本文分別構(gòu)建了在專利保護下生產(chǎn)商不回收，再制造商回收并向生產(chǎn)商交付專利費用(MS模式)、非專利保護下生產(chǎn)商不回收，再制造商回收不交付專利費用(MR模式)以及專利保護下生產(chǎn)商和再制造商同時進行回收再制造并存在競爭關(guān)系(MC模式)3種模型。

本文中所涉及的字母含義如下。

ｐ為物流服務(wù)商向消費者提供物流服務(wù)過程中所收取的那部分快遞包裝費用，本文后續(xù)稱為銷售價。

ｗ為生產(chǎn)商或者再制造商給物流服務(wù)商的批發(fā)價格。

2 專利保護下的定價模型(MS模式)

本文考慮在Stackelberg模型下，生產(chǎn)商、再制造商、物流服務(wù)商三者的定價等問題。在Stackelberg模型中，生產(chǎn)商為領(lǐng)頭企業(yè)，再制造商和物流服務(wù)商為尾隨企業(yè)，也就是說生產(chǎn)商先確定快遞包裝的批發(fā)價格和專利保護費用，從而使得生產(chǎn)商的利潤最大化，物流服務(wù)商根據(jù)批發(fā)價格確定銷售價格，再制造商根據(jù)確定回收價格，因此，這是一個完美信息動態(tài)博弈，存在唯一的子博弈精煉納什均衡。運用逆向歸納法進行求解，在此過程中生產(chǎn)商不進行回收再制造，再制造商進行回收再制造，同時向生產(chǎn)商交付專利許可費，即的情況。下面給出物流服務(wù)商、生產(chǎn)商、再制造商的利潤函數(shù)

結(jié)論1計算可以得到生產(chǎn)商、再制造商、物流服務(wù)商的最優(yōu)策略

在最優(yōu)策略條件下，生產(chǎn)商、再制造商、物流服務(wù)商以及整個供應鏈的最優(yōu)利潤為

3 非專利保護下的定價模型(MR模式)

在此過程中生產(chǎn)商不進行回收，再制造商進行回收再制造且無需向生產(chǎn)商交付專利費用，即情況。同樣在Stackelberg模型下，運用逆向歸納法進行求解。以下給出生產(chǎn)商、再制造商以及物流服務(wù)商的利潤函數(shù)

結(jié)論2經(jīng)過計算可以得到生產(chǎn)商、再制造商、物流服務(wù)商的最優(yōu)策略

在最優(yōu)策略條件下，生產(chǎn)商、再制造商、物流服務(wù)商以及整個供應鏈的最優(yōu)利潤為

4 MS與MR模式比較

下面對兩種模式進行比較分析。

結(jié)論3將生產(chǎn)商或再制造商給予物流服務(wù)商的批發(fā)價格進行比較，可知專利保護下的批發(fā)價格高于非專利保護的批發(fā)價格。在專利保護下，由于再制造商交一部分專利費用給生產(chǎn)商，所以他會提高批發(fā)價格來彌補利潤。而在非專利保護時，再制造商無需繳付專利費用，故再制造商會減少批發(fā)價格，以增加物流服務(wù)商的批發(fā)量來提高利潤。將二者的利潤進行比較，發(fā)現(xiàn)當進行專利保護時制造商利潤較高。

由結(jié)論3可以看出，專利保護下生產(chǎn)商的批發(fā)價格和總體利潤都比非專利保護時高，所以生產(chǎn)商會選擇專利保護情況進行回收。

5 專利保護下的競爭模型(MC模式)

在專利保護下的競爭模型中，生產(chǎn)商與再制造商均負責快遞包裝的回收再制造，同時再制造商向生產(chǎn)商繳納專利費用且二者存在競爭關(guān)系。生產(chǎn)商的回收量為再制造商的回收量為生產(chǎn)商、再制造商及物流服務(wù)商的回收利潤分別為

運用逆向歸納法進行求解，生產(chǎn)商和再制造商的最優(yōu)決策和利潤分別為

結(jié)論4

1) 在專利保護競爭模式下，由于物流服務(wù)商沒有參與到競爭過程，故快遞包裝的批發(fā)價格、銷售價格以及物流服務(wù)商的總利潤都沒有受到影響。

2) 當自身回收能力h無限增加時，MS模式與MC模式下再制造商的回收價格趨于一致，且等于生產(chǎn)商的一半。即在不提升技術(shù)設(shè)備，不進行額外補貼的情況下，無論競爭與否，再制造商的最終承受能力一定，由于生產(chǎn)商是市場的主導者，獲利最多。

3) 生產(chǎn)商的回收價格始終高于再制造商的回收價格。從消費者角度，為獲得更大收益，應盡量將快遞包裝交給生產(chǎn)商。

4) 再制造商的利潤在MC競爭模式下有所降低，主要是因為在競爭過程中與生產(chǎn)商爭奪消費者，提高回收價格，但卻并沒有得到理想回收量，致使回收成本加大，利潤降低。主要影響因素是生產(chǎn)商的競爭能力。

5) 專利保護競爭模式下的專利保護費用高于非競爭模式下，生產(chǎn)商的競爭成本來源于第三方繳納的專利保護費用。

綜上分析，專利保護競爭模式下，生產(chǎn)商的利潤增加，再制造商的利潤減少，但閉環(huán)供應鏈的總利潤增加。對于生產(chǎn)商而言，選擇MC回收模式最優(yōu)，但是考慮到再制造商在競爭過程中的利潤損失，生產(chǎn)商應給予第三方利潤補貼。

6 算例分析

為了更好地驗證上述結(jié)論的正確性，用實例進行運算，并分析總結(jié)。假設(shè)

圖1和圖2為專利保護與非專利保護2種回收模式下，快遞包裝生產(chǎn)商以及閉環(huán)供應鏈的利潤隨k以及h的變化情況。

通過圖1和圖2可以看出，在MS和MR 2種回收模式下，快遞包裝生產(chǎn)商以及整個閉環(huán)供應鏈的利潤隨著k及h的增加而增加。消費者的環(huán)保意識的提高，可以增加回收量，降低回收成本，減少廢舊快遞包裝所帶來的環(huán)境危害，具有很好的環(huán)境效益。而消費者對回收價格敏感程度，是調(diào)動消費者參與廢舊快遞包裝回收的重要因素，回收方通過提高回收價格，刺激消費者將自己的廢舊快遞包裝賣給回收方，增加回收方的回收量。由于專利保護費與回收量直接掛鉤，快遞包裝生產(chǎn)商以及整個閉環(huán)供應鏈利潤增加，而對于消費者不僅可以獲得收益，還可以騰出空間，一舉兩得。MS回收模式下快遞包裝生產(chǎn)商以及整個閉環(huán)供應鏈的利潤始終高于MR回收模式時的利潤。圖1和圖2充分驗證專利保護回收模式對于快遞包裝生產(chǎn)商以及整個閉環(huán)供應鏈的益處，且圖1和圖2增長趨勢相同，說明快遞包裝生產(chǎn)商增加的利潤起主要作用。

圖1 2種模式下生產(chǎn)商的利潤隨k、h的變化情況Figure 1 The change of manufacturer's profit with k and h under two modes

圖2 2種模式下總利潤隨k、h的變化情況Figure 2 The change of total profit with k and h under two modes

圖3為MS和MC回收模型的回收價格隨自身回收能力的變化情況。從圖3可見，競爭回收模式下生產(chǎn)商的回收價格最高，再制造商的回收價格次之；非競爭模式下再制造商的回收價格最低，且3種回收價格最終均趨于平衡。其中再制造商的回收價格均趨于1，競爭模式下生產(chǎn)商的回收價格趨于2。即隨著h的不斷增加，生產(chǎn)商的回收價格是再制造商的2倍，且再制造商的回收價格在兩種回收模式中最終趨于一致。

圖3 2種模式的回收價格隨h的變化情況Figure 3 The change of recovery price with h in the two modes

圖4為MS與MC兩種回收模式，閉環(huán)供應鏈總利潤隨自身回收能力h的變化情況。生產(chǎn)商參與競爭回收模式有助于整個閉環(huán)供應鏈利潤的提升，隨著自身回收能力或者消費者對回收價格敏感程度的增加，閉環(huán)供應鏈的利潤呈現(xiàn)遞增趨勢。

圖4 2種模式的總利潤隨h的變化情況Figure 4 The change of gross profit of the two modes with h

由于競爭因素，再制造商和生產(chǎn)商會相繼提高回收價格，以激勵消費者出售手中的廢舊快遞包裝，由于回收價格的提高，大大刺激消費者，紛紛參與到廢舊快遞包裝回收的活動中，使得廢舊快遞包裝的回收量增加，繼而整個閉環(huán)供應鏈的利潤也會增加。這不僅有助于消費者獲得額外收益，而且減少了廢舊快遞包裝的胡亂丟棄，并且也能夠讓廢舊快遞包裝物盡其用，此行為具有一定的環(huán)境效益，提升環(huán)保理念。

7 結(jié)束語

隨著科技的不斷進步，大量網(wǎng)購快遞包裝泛濫成災，其帶來的環(huán)境污染和資源浪費不容忽視。本文基于此，研究一個生產(chǎn)商、一個再制造商以及一個物流服務(wù)商的閉環(huán)供應鏈快遞包裝回收系統(tǒng)?？紤]無專利保護和有專利保護以及專利保護下生產(chǎn)商與再制造商存在競爭關(guān)系的3種模式下快遞包裝的定價和回收決策模型，運用逆向歸納法對模型進行求解，分析不同回收模式下的定價和回收策略，發(fā)現(xiàn)：廢舊快遞包裝回收方的利潤與消費者環(huán)保意識和消費者對回收價格的敏感程度相關(guān)，其中消費者環(huán)保意識的提高有助于回收方利潤的增加，當時，隨消費者對回收價格的敏感程度增加而增加；當時，隨消費者對回收價格的敏感程度增加而減少。而與消費者對回收價格敏感程度無關(guān)；專利保護下快遞包裝的批發(fā)價格、銷售價格以及回收價格均高于非專利保護回收模式；生產(chǎn)商以及整個閉環(huán)供應鏈的利潤在專利保護政策回收模式下較優(yōu)；專利保護競爭模式下，生產(chǎn)商的利潤增加，再制造商的利潤減少，但閉環(huán)供應鏈的總利潤增加。最后，通過數(shù)值仿真驗證了結(jié)論的正確性。研究結(jié)果不僅豐富了閉環(huán)供應鏈的理論研究，而且也對快遞包裝生產(chǎn)商選擇適合的回收定價模式具有借鑒意義。

以下幾個方面還有待研究；本文是在完全信息條件下進行研究的，以后可以在不完全信息下進行深一步研究；本文僅考慮了單一生產(chǎn)商、再制造商以及物流服務(wù)商組成的供應鏈，可以拓展到多個生產(chǎn)商、再制造商以及物流服務(wù)商進行研究；可以考慮新產(chǎn)品和廢舊品需求與零售價和回收價呈非線性關(guān)系的情況。