考慮政府補(bǔ)貼的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策研究

張士帆

(青島科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 山東 青島 266061)

隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們逐漸步入循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,而社會(huì)閑置物品規(guī)模也越來越龐大。根據(jù)《全球2020年電子垃圾監(jiān)測(cè)報(bào)告》顯示,2019年全球產(chǎn)生了5 360萬t電子垃圾,但只有17.4%通過回收進(jìn)行了再利用[1]。為了實(shí)現(xiàn)低碳生產(chǎn),許多企業(yè)開始布局于再制造領(lǐng)域。例如,海爾投資5億美元建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+回收”,實(shí)現(xiàn)垃圾家電回收、拆解、再利用全過程的互聯(lián)互通。

與制造新產(chǎn)品相比,再制造產(chǎn)品在功能上和質(zhì)量上與新品相同,但零售價(jià)格明顯低于普通產(chǎn)品,同時(shí),再制造產(chǎn)品可節(jié)約成本50%,節(jié)能60%,節(jié)約原材料70%以上,減少二氧化碳排放量80%以上[2]。因此,回收再制造模式以其節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì),成為企業(yè)的重要發(fā)展戰(zhàn)略[3]。然而,雖然通過再制造可以獲得顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益,但由于再制造行業(yè)具有特定的技術(shù)門檻,以及目前相關(guān)政策并不完善,使得企業(yè)的回收積極性并不高。因此,為了鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行低碳再生產(chǎn),世界各國政府實(shí)施了各種補(bǔ)貼政策來激勵(lì)企業(yè)[4],同時(shí)也引起了相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。部分學(xué)者考慮政府的回收補(bǔ)貼政策,從補(bǔ)貼政策類型、補(bǔ)貼對(duì)象等角度出發(fā),分析了各類回收補(bǔ)貼對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響。

再制造過程中,回收是非常重要的一環(huán)。相關(guān)研究針對(duì)不同回收主體展開了討論。Zhang等[5]分析了6種鋰離子電池的回收方式,制造商回收、零售商回收、第三方回收以及三者之間兩兩合作回收,發(fā)現(xiàn)擁有渠道優(yōu)勢(shì)的制造商和有銷售網(wǎng)絡(luò)的零售商合作能實(shí)現(xiàn)更高的回收率和社會(huì)福利。公彥德等[6]考慮了在制造商主導(dǎo)和銷售商主導(dǎo)兩種權(quán)力結(jié)構(gòu)下的4種混合回收模式,并研究了不同博弈結(jié)構(gòu)下的最優(yōu)定價(jià)決策。結(jié)果表明逆向供應(yīng)鏈系統(tǒng)的最優(yōu)決策為制造商主導(dǎo)兩者混合回收或三者混合回收。但Li等[7]通過觀察發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)回收方式存在回收周期長、信息不對(duì)稱等問題,從而會(huì)影響企業(yè)和消費(fèi)者的回收積極性,而回收平臺(tái)的出現(xiàn)可以很好地解決這些問題,因此,京東拍拍、蘇寧易購、愛回收、 回收寶等網(wǎng)絡(luò)回收平臺(tái)如雨后春筍般涌現(xiàn)。劉凱等[8]也通過研究證明了通過電商平臺(tái)進(jìn)行回收可以顯著提高產(chǎn)品的再利用率。同時(shí),與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的銷售模式類似,網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的回收模式主要有委托回收和平臺(tái)代收兩種。委托回收模式中,制造商委托網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)回收廢舊產(chǎn)品,網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過向消費(fèi)者回收廢舊產(chǎn)品并轉(zhuǎn)移給制造商,制造商向網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)支付的回收轉(zhuǎn)移費(fèi)用并從廢舊產(chǎn)品的處理中獲得相應(yīng)收益。代收模式中,制造商借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)向消費(fèi)者回收廢舊產(chǎn)品,網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)則為制造商提供回收服務(wù),并向其收取回收傭金來獲益。

在此基礎(chǔ)上,引入不同政府補(bǔ)貼方式,構(gòu)建電商平臺(tái)負(fù)責(zé)回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈模型,并將其回收模式類比到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的銷售模式,從而探索不同回收模式下,政府補(bǔ)貼會(huì)如何影響供應(yīng)鏈決策,以期對(duì)現(xiàn)實(shí)中回收供應(yīng)鏈各成員的策略選擇及政府補(bǔ)貼政策制定提供建議與管理啟示。

1 問題描述與假設(shè)

1.1 模型描述

考慮一個(gè)再制造商、一個(gè)電商回收平臺(tái)(簡稱平臺(tái))和消費(fèi)者構(gòu)成,涉及回收、再制造和銷售的閉環(huán)供應(yīng)鏈。再制造商通過平臺(tái)回收二手產(chǎn)品,與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的銷售模式類似,將其分為委托回收模式和代收回收模式。同時(shí),由于廢舊產(chǎn)品的回收和再制造商的碳減排有利于提高環(huán)境效益,因此,政府會(huì)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)貼以激勵(lì)企業(yè)回收廢舊產(chǎn)品并將其加工成低碳產(chǎn)品。參考Yu等[9]的研究,將其分為產(chǎn)量補(bǔ)貼和碳減排補(bǔ)貼,基于政府的不同補(bǔ)貼方式與平臺(tái)的不同回收模式構(gòu)建了4種回收情境:①代收模式下,政府進(jìn)行產(chǎn)量補(bǔ)貼;②代收模式下,政府進(jìn)行碳減排補(bǔ)貼;③委托模式下,政府進(jìn)行產(chǎn)量補(bǔ)貼;④委托模式下,政府進(jìn)行碳減排補(bǔ)貼。理論模型如圖1所示,相關(guān)符號(hào)及其含義見表1。

圖1 理論模型

1.2 研究假設(shè)

基于研究側(cè)重點(diǎn),在建立模型時(shí)做出如下假設(shè)。

1)回收價(jià)格和回收服務(wù)水平會(huì)影響廢物的回收量,假設(shè)回收量函數(shù)q滿足q=βpr+φ。

3)碳減排水平越高,說明企業(yè)投入的資金越多,相應(yīng)的再制造產(chǎn)品的價(jià)格也就越高,因此,假設(shè)p=b+kl。

4)平臺(tái)在進(jìn)行回收時(shí),會(huì)進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)價(jià)和篩選,以確?；厥盏降亩之a(chǎn)品具有再利用的價(jià)值。

2 模型建立與求解

2.1 政府產(chǎn)量補(bǔ)貼下的代收模式

產(chǎn)量補(bǔ)貼下的代收模式,再制造商先決定產(chǎn)品的回收價(jià)格pr和再制造過程中的碳減排水平l,平臺(tái)決策自身的服務(wù)水平s,為刺激再制造商進(jìn)行回收,政府會(huì)對(duì)再制造商回收的每件產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)貼θ。

再制造商利潤:

平臺(tái)利潤:

供應(yīng)鏈總收益:

π1=πm2+πe2-θq。

2.2 政府碳減排補(bǔ)貼下的代收模式

碳減排補(bǔ)貼下的代收模式,再制造商先決定產(chǎn)品的回收價(jià)格pr和再制造過程中的碳減排水平l,平臺(tái)決策自身的服務(wù)水平s,為刺激再制造商減少碳排放,政府會(huì)根據(jù)再制造商的減排水平給予碳減排補(bǔ)貼τ。

再制造商利潤:

平臺(tái)利潤:

供應(yīng)鏈總收益:

π2=πm2+πe2-τl。

2.3 政府產(chǎn)量補(bǔ)貼下的委托模式

產(chǎn)量補(bǔ)貼下的代收模式,再制造商先決定產(chǎn)碳減排水平l,平臺(tái)決策自身的服務(wù)水平s以及產(chǎn)品的回收價(jià)格pr,為刺激再制造商進(jìn)行回收,政府會(huì)對(duì)再制造商回收的每件產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)貼θ。

再制造商利潤:

平臺(tái)利潤:

供應(yīng)鏈總收益:

π3=πm3+πe3-θq。

利用逆向歸納法求解,先對(duì)s、pr求一階偏導(dǎo),得

代入πm3得

2.4 政府碳減排補(bǔ)貼下的委托模式

碳減排補(bǔ)貼下的代收模式,產(chǎn)碳減排水平l,平臺(tái)決策自身的服務(wù)水平s以及產(chǎn)品的回收價(jià)格pr,為刺激再制造商減少碳排放,政府會(huì)根據(jù)再制造商的減排水平給予碳減排補(bǔ)貼τ。

再制造商利潤:

平臺(tái)利潤:

供應(yīng)鏈總收益:

π4=πm4+πe4-τl。

利用逆向歸納法求解,先對(duì)s、pr求一階偏導(dǎo),得

代入πm4得

3 結(jié)果對(duì)比

命題1：

平臺(tái)服務(wù)水平不受政府補(bǔ)貼的影響。代收模式下,政府補(bǔ)貼對(duì)供應(yīng)鏈整體具有正向影響,隨著政府補(bǔ)貼的增加,廢棄產(chǎn)品的回收價(jià)格和回收數(shù)量增加,再制造產(chǎn)品的碳減排率提高,再制造商和平臺(tái)的利潤也會(huì)相應(yīng)增加。委托模式下,當(dāng)政府進(jìn)行碳減排率補(bǔ)貼時(shí),回收價(jià)格、回收量和平臺(tái)利潤均與補(bǔ)貼無關(guān),即政府補(bǔ)貼不會(huì)對(duì)平臺(tái)決策產(chǎn)生影響。當(dāng)政府進(jìn)行產(chǎn)量補(bǔ)貼時(shí),不僅平臺(tái)決策不會(huì)受到政府補(bǔ)貼的影響,而且再制造產(chǎn)品的碳減排率也不會(huì)受到影響。這說明政府補(bǔ)貼并不會(huì)激勵(lì)平臺(tái)改變其服務(wù)水平,服務(wù)水平是其自身的固定運(yùn)營成本,只受傭金的影響。同時(shí)與委托模式相比,代收模式下,政府補(bǔ)貼的影響范圍更廣。

命題2：碳減排成本對(duì)供應(yīng)鏈的影響。

1)代收模式下:

2)委托模式下:

兩種模式下,平臺(tái)服務(wù)水平均與碳減排成本無關(guān)。代收模式下,回收價(jià)格、碳減排水平、銷售價(jià)格、回收數(shù)量、制造商利潤、平臺(tái)利潤均與供應(yīng)鏈整體利潤與減排成本系數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

這表明隨著碳減排成本的增大,從自身利益角度出發(fā),再制造商不僅會(huì)降低其碳減排水平,還會(huì)以較低的價(jià)格回收二手產(chǎn)品,從而導(dǎo)致二手產(chǎn)品回收量下降,對(duì)平臺(tái)利潤產(chǎn)生消極影響。而在委托模式下,回收價(jià)格、回收數(shù)量和平臺(tái)利潤與減排成本系數(shù)無關(guān),再制造產(chǎn)品綠色度、銷售數(shù)量、制造商利潤、供應(yīng)鏈整體利潤與減排成本系數(shù)呈負(fù)相關(guān)。這表明委托模式下,碳減排成本只對(duì)再制造商有負(fù)向影響,而不會(huì)對(duì)回收平臺(tái)產(chǎn)生影響。這是因?yàn)楸M管再制造商的碳減排成本較大,但二手產(chǎn)品回收端由平臺(tái)掌握,當(dāng)平臺(tái)對(duì)再制造商給出的返還價(jià)格不滿意時(shí),可以找尋其他廠商進(jìn)行合作,因此,委托模式下,碳減排成本對(duì)平臺(tái)并無影響。

命題3：政府補(bǔ)貼對(duì)不同模式下再制造產(chǎn)品碳減排水平的影響。

代收模式下,碳減排水平與補(bǔ)貼呈正相關(guān)關(guān)系;而委托模式下,碳減排補(bǔ)貼正向影響碳減排水平,產(chǎn)量補(bǔ)貼對(duì)碳減排水平?jīng)]有影響。這是因?yàn)楫?dāng)平臺(tái)選擇代收模式時(shí),再制造商處于供應(yīng)鏈主導(dǎo)地位,平臺(tái)只收取固定費(fèi)用的傭金,二手產(chǎn)品回收量與再制造產(chǎn)品碳減排水平都由再制造商決定,因此產(chǎn)量補(bǔ)貼和碳減排補(bǔ)貼都會(huì)正向影響再制造商的碳減排水平;而當(dāng)平臺(tái)選擇委托模式時(shí),二手產(chǎn)品的回收數(shù)量完全由平臺(tái)決定,雖然平臺(tái)和再制造商是合作關(guān)系,但再制造商只能被動(dòng)地對(duì)平臺(tái)返還的產(chǎn)品進(jìn)行再制造,因此作用于再制造商的產(chǎn)量補(bǔ)貼并不會(huì)激勵(lì)其進(jìn)行減排行為。

結(jié)論1：l1

不管是代收模式還是委托模式,產(chǎn)量補(bǔ)貼的再制造產(chǎn)品碳減排率總是小于碳減排補(bǔ)貼,但產(chǎn)品價(jià)格也相對(duì)較低。這說明碳減排補(bǔ)貼對(duì)于降低碳排放具有更加直接有效的作用,但因?yàn)閮r(jià)格較高,不利于低碳產(chǎn)品的推廣。因此,為了推廣低碳再制造產(chǎn)品,政府一開始可以通過產(chǎn)量補(bǔ)貼的形式,促使制造商以較低的價(jià)格出售低碳再制造產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭力,當(dāng)?shù)吞荚僦圃飚a(chǎn)品占有一定市場(chǎng)份額后,再采取碳減排補(bǔ)貼的方式激勵(lì)企業(yè)進(jìn)一步降低碳排放量。

結(jié)論3：不同回收模式下政府補(bǔ)貼對(duì)平臺(tái)的影響:

結(jié)論4：πg(shù)1>πg(shù)2,πg(shù)3>πg(shù)4。

不管是代收模式還是委托模式,產(chǎn)量補(bǔ)貼下的供應(yīng)鏈總體利潤總是大于碳減排補(bǔ)貼。從制造商角度說,相比于碳減排補(bǔ)貼,產(chǎn)量補(bǔ)貼可以刺激再制造商的回收-再制造-再銷售過程,提高了再制造效率,可以獲取更多的利潤;從環(huán)境角度來說整個(gè)社會(huì)的廢棄產(chǎn)品減少,對(duì)環(huán)境的損害降低,具有明顯的環(huán)境效益,從而供應(yīng)鏈整體利潤得到提高。

4 算例分析

為了進(jìn)一步對(duì)上述4種情境的最優(yōu)決策結(jié)果進(jìn)行研究,運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行算例分析。在滿足模型的假設(shè)條件下,不失一般性, 按照限定條件選定參數(shù),借鑒先前研究的參數(shù)賦值思想,假定b=2,λ=0.5,γ=2.1,θ=0.5,τ=0.5,k=3。

4.1 供應(yīng)鏈整體利潤分析

如圖2、圖3、圖4和圖5所示,不同模式下,產(chǎn)量補(bǔ)貼總能達(dá)到更高的供應(yīng)鏈利潤。4種情境下的供應(yīng)鏈整體利潤都隨著碳減排成本和平臺(tái)服務(wù)成本的增加而降低,且代收模式下供應(yīng)鏈利潤對(duì)碳減排成本更敏感,委托模式下供應(yīng)鏈利潤對(duì)平臺(tái)服務(wù)成本更敏感。同時(shí),供應(yīng)鏈整體利潤隨著消費(fèi)者回收價(jià)格敏感性和服務(wù)敏感性的增加而增加,且消費(fèi)者回收價(jià)格敏感性在代收模式下對(duì)供應(yīng)鏈利潤影響更大,消費(fèi)者服務(wù)敏感性在委托模式下對(duì)供應(yīng)鏈利潤影響更大。因此,代收模式下再制造商可以選擇提高回收價(jià)格,委托模式下可以平臺(tái)可以選擇提高自身服務(wù)水平,以此實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈整體利潤最大化。

圖2 碳減排成本對(duì)整體利潤的影響

圖3 消費(fèi)者回收價(jià)格敏感性對(duì)整體利潤的影響

圖4 消費(fèi)者服務(wù)敏感性對(duì)供應(yīng)鏈整體利潤的影響

圖5 平臺(tái)服務(wù)成本對(duì)供應(yīng)鏈整體利潤的影響

4.2 二手產(chǎn)品回收數(shù)量分析

圖6 碳減排成本對(duì)回收數(shù)量的影響

如圖7所示,4種情境下,二手產(chǎn)品回收數(shù)量都隨著平臺(tái)服務(wù)成本的增加而增加,委托模式下雖然補(bǔ)貼方式不同,但回收量也是相等;由于研發(fā)成本較低,所以代收模式下產(chǎn)量補(bǔ)貼的回收量要小于產(chǎn)量補(bǔ)貼。

圖7 平臺(tái)服務(wù)成本對(duì)回收數(shù)量的影響

4.3 碳減排率分析

取b=2,λ=0.5,γ=2.1,θ=0.5,τ=0.5,k=3。如圖8、圖9所示,在不同回收模式下,碳減排補(bǔ)貼總能達(dá)到更高的碳減排率,且碳減排成本在代收模式下對(duì)碳減排率的影響更大。同時(shí),碳減排率會(huì)隨著碳減排成本和平臺(tái)服務(wù)成本的增大而減小,當(dāng)碳減排成本太大時(shí),不同模式下的碳減排率都會(huì)趨于相同。

圖8 碳減排成本對(duì)碳減排率的影響

圖9 平臺(tái)服務(wù)成本對(duì)碳減排率的影響

5 結(jié)論

為了分析政府補(bǔ)貼對(duì)不同再制造回收方式的影響,基于政府補(bǔ)貼再制造商的情況,構(gòu)建了4種情形下的再制造博弈模型,通過對(duì)比政府不同補(bǔ)貼策略下的不同回收模式的最優(yōu)解,得出以下結(jié)論和啟示。平臺(tái)的服務(wù)水平只會(huì)因?yàn)榛厥漳Ｊ降母淖兌淖?并不會(huì)受到政府補(bǔ)貼的影響。因此想要提高平臺(tái)服務(wù)水平,促進(jìn)平臺(tái)化回收模式,需要直接對(duì)平臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)貼。而不管是委托回收模式還是代收模式,政府碳減排補(bǔ)貼總能達(dá)到更高的碳減排率,而產(chǎn)量補(bǔ)貼總能使供應(yīng)鏈整體利潤最大化利潤。因此,雖然政府補(bǔ)貼有利于回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,但也要根據(jù)實(shí)際情況,選擇最有效率的財(cái)政措施,既要花得“出師有名”,又要花得“名副其實(shí)”,還要花出效益。在委托回收模式下,政府選擇哪種補(bǔ)貼方式都不會(huì)對(duì)回收量產(chǎn)生影響。而代收模式下,產(chǎn)量補(bǔ)貼并不總能最大限度地減少社會(huì)廢棄產(chǎn)品總量,這還與再制造商的碳減排成本有關(guān)。當(dāng)企業(yè)碳減排成本高時(shí)產(chǎn)量補(bǔ)貼更有利于廢棄產(chǎn)品的回收,而當(dāng)碳減排成本較低時(shí),企業(yè)擁有多余的資金進(jìn)行回收,碳減排補(bǔ)貼更有利于廢棄產(chǎn)品回收。