不同回收和轉(zhuǎn)移模式下再制造供應(yīng)鏈生產(chǎn)決策研究

劉 志,明晨宇,龔本剛+,鄭小雪,唐 娟

(1.安徽工程大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院,安徽 蕪湖 241000;2.上海大學(xué) 悉尼工商學(xué)院,上海 201899;3.閩江學(xué)院 新華都商學(xué)院,福建 福州 350018)

0 引言

再制造作為一種生產(chǎn)成本低、資源消耗少的生產(chǎn)方式被認為是應(yīng)對資源短缺和環(huán)境污染問題的有效手段。如在Xerox公司生產(chǎn)的墨盒中有60%是再制造品,為公司節(jié)約了45%～65%的生產(chǎn)成本,減少了30萬噸垃圾填埋[1]。鑒于此,多國基于生產(chǎn)者責(zé)任延伸原則頒布了一系列法規(guī)政策要求原始設(shè)備制造商(Original Equipment Manufacturer,OEM)和相關(guān)企業(yè)承擔(dān)回收再制造責(zé)任。如2012年,我國發(fā)布了《廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金征收使用管理辦法》[2],規(guī)定對電器電子產(chǎn)品的生產(chǎn)者或進口商定額收取基金,對從事電器電子產(chǎn)品回收的企業(yè)發(fā)放定額補貼。在工業(yè)實踐中,許多企業(yè)出于對再制造成本、技術(shù)和品牌形象的考慮,將再制造業(yè)務(wù)通過外包或授權(quán)方式轉(zhuǎn)移給第三方再制造企業(yè)(Third-Party Remanufacturer,TPR)。例如路虎將再制造業(yè)務(wù)外包給卡特彼勒,而路虎只負責(zé)再制造品銷售;蘋果公司通過線下門店和官網(wǎng)回收廢舊品,將再制造業(yè)務(wù)授權(quán)富士康進行再制造品生產(chǎn)和銷售[3]。再制造過程中資源節(jié)約和成本下降程度主要受產(chǎn)品可再制造性水平影響[4],而產(chǎn)品可再制造性水平主要由OEM在產(chǎn)品設(shè)計階段決定[5]。然而,采取有利于再制造的產(chǎn)品設(shè)計方式不僅需要投入大量資金,還會加劇OEM面臨低成本再制造品的競爭威脅。如高德納公司的報告指出,低成本再制造墨盒的競爭使得打印機制造商損失慘重,導(dǎo)致部分打印機制造商降低產(chǎn)品可再制造性以阻止再制造。

目前,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)從供應(yīng)鏈末端的回收再制造、供應(yīng)鏈前端的產(chǎn)品設(shè)計以及法規(guī)政策方面對再制造供應(yīng)鏈運作決策問題開展了廣泛的研究。在供應(yīng)鏈末端回收再制造上,主要研究了回收渠道選擇和再制造模式選擇問題:①回收渠道選擇方面,SAVASKAN等[6]最早研究了制造商直接回收、制造商委托零售商回收和制造商委托第三方回收3種回收方式的選擇問題。在此基礎(chǔ)上,公彥德等[7]和龔本剛等[8]從法規(guī)政策的角度,郭軍華等[9]從消費者支付意愿差異的角度,討論了制造商回收、零售商回收和第三方再制造商回收3種回收渠道選擇問題;②再制造模式選擇方面,熊中凱等[10]首次研究了制造商作為再制造商的經(jīng)銷商的合作模式,并對比了競爭模式和合作模式下的制造商盈利情況。ZOU等[3]通過比較OEM將再制造外包或授權(quán)給TPR兩種模式,得到OEM和TPR更傾向于選擇外包或授權(quán)模式的條件。在此基礎(chǔ)上,鄭小雪等[11]進一步研究了這兩種模式下的再制造供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題。王娜等[12]、唐娟等[13]和姚鋒敏等[14]分別從考慮碳稅、公平關(guān)切、政府補貼和產(chǎn)品設(shè)計等角度拓展了對于外包和授權(quán)模式選擇問題的研究。

作為影響再制造供應(yīng)鏈決策的關(guān)鍵因素,產(chǎn)品設(shè)計和法規(guī)政策問題也同樣備受關(guān)注。在產(chǎn)品設(shè)計方面,DEBO等[15]首次研究了市場細分條件下產(chǎn)品可再制造性水平?jīng)Q策問題,給出產(chǎn)品可再制造性水平的決策建議。WU[16-17]和夏西強等[18]在制造商與再制造商競爭環(huán)境下,研究了制造商產(chǎn)品設(shè)計決策以及產(chǎn)品設(shè)計對于雙方競爭的影響。肖露等[4]和劉志等[19]構(gòu)建了一個兩階段決策模型,分別從制造商和再制造商合作和競爭的角度研究了制造商產(chǎn)品設(shè)計決決策。在法規(guī)政策方面,劉志等[2,20]立足我國WEEE基金政策分別研究了我國基金政策對產(chǎn)品設(shè)計、廢舊產(chǎn)品回收和再制造數(shù)量決策的影響。WANG等[21]探究了獎懲機制對不同權(quán)力結(jié)構(gòu)下閉環(huán)供應(yīng)鏈決策的影響。CHEN等[22]和夏西強等[23]研究了碳排放和補貼政策對于再制造數(shù)量決策的影響。

綜上所述,學(xué)者們在研究再制造供應(yīng)鏈運營決策問題上成果豐碩。在供應(yīng)鏈末端決策方面,通常將不同回收渠道選擇與再制造轉(zhuǎn)移模式選擇問題分開研究,分別討論供應(yīng)鏈成員對回收渠道或再制造模式偏好和決策差異,缺少對回收渠道和再制造轉(zhuǎn)移模式問題的綜合考慮。當(dāng)前研究主要關(guān)注單因素對再制造供應(yīng)鏈決策的影響,少有研究者分析不同影響因素對再制造供應(yīng)鏈決策的綜合影響。然而在實踐中,企業(yè)決策恰好是綜合考慮各種因素(包括政府基金政策、產(chǎn)品可再制造性設(shè)計、廢舊產(chǎn)品質(zhì)量不確定、回收再制造模式)共同作用的結(jié)果。因此,從多因素角度研究再制造供應(yīng)鏈決策問題更具實踐參考價值。

基于此,本文在考慮產(chǎn)品可再制造性設(shè)計和政府基金政策影響下,針對由一個OEM和一個TPR組成的再制造供應(yīng)鏈,根據(jù)不同回收渠道和再制造轉(zhuǎn)移組合模式構(gòu)建4種回收再制造模型,探討以下4個問題:①OEM和TPR更偏好哪種回收再制造模式,政府基金政策能否改變OEM和TPR偏好?②在4種回收再制造模式下,生產(chǎn)決策是否存在差異,基金政策是否影響生產(chǎn)決策?③政府基金政策對供應(yīng)鏈利潤、環(huán)境影響和消費者剩余的影響是什么,這些影響在不同的回收和再制造模式下是否不同?④政府應(yīng)該如何設(shè)計基金政策以實現(xiàn)社會總福利最大化?

為解決上述問題,本文首先比較4種回收再制造模式中OEM和TPR的最優(yōu)生產(chǎn)決策和利潤,分析OEM和TPR對4種模式的偏好;其次,研究政府基金政策對生產(chǎn)決策、供應(yīng)鏈成員利潤、環(huán)境效益和消費者剩余的影響;最后探究在一定補貼水平下社會總福利關(guān)于環(huán)境稅變化情況。研究結(jié)果可為再制造供應(yīng)鏈成員決策的和政府相關(guān)法規(guī)政策的制定提供參考。

1 問題描述和符號說明

在一個原始設(shè)備制造商(OEM)和一個第三方再制造商(TPR)構(gòu)成的再制造供應(yīng)鏈中,OEM進行新產(chǎn)品可再制造性設(shè)計、生產(chǎn)和銷售,售出的產(chǎn)品由OEM或TPR負責(zé)回收,收回的廢舊產(chǎn)品通過授權(quán)或外包交付TPR進行再制造。此外,政府對OEM出售的新產(chǎn)品征收單位處理基金(環(huán)境稅),并使用該征收財政收入專項補貼廢舊產(chǎn)品回收者。

根據(jù)回收渠道和再制造轉(zhuǎn)移形式的不同,構(gòu)建4種回收再制造模型:

(1)TPR回收再制造外包模式RO OEM將再制造外包給TPR,由TPR回收廢舊產(chǎn)品并生產(chǎn)再制造品,然后交給OEM銷售,如圖1a所示。例如卡特彼勒公司為路虎提供回收和再制造服務(wù);

圖1 4種回收再制造模式

(2)TPR回收再制造授權(quán)模式RP OEM授權(quán)TPR負責(zé)廢舊產(chǎn)品的回收、再制造品生產(chǎn)和銷售,如圖1b所示。代表企業(yè)有SUN公司對于從事其服務(wù)器再制造的第三方再制造商收取專利許可費;

(3)OEM回收再制造外包模式MO OEM回收廢舊產(chǎn)品,然后將再制造業(yè)務(wù)外包給TPR,再制造品仍然由OEM銷售,如圖1c所示。例如蘋果公司在歐美將廢舊手機和平板的再制造業(yè)務(wù)外包給第三方再制造商,然后通過蘋果官網(wǎng)銷售再制造品;

(4)OEM回收再制造授權(quán)模式MP OEM將回收的廢舊品以授權(quán)的形式交付TPR進行再制造品的生產(chǎn)與銷售,如圖1d所示,例如蘋果公司將回收的廢舊品交付富士康進行再制造和銷售。4種回收再制造模式如圖1所示。

本文的相關(guān)假設(shè)及符號說明如下:

設(shè)新產(chǎn)品、再制造品的生產(chǎn)成本和廢舊品的回收價格在4種模式中一致,廢舊產(chǎn)品只能被再制造一次,再制造品有再制造標志,廢舊再制造品不會被以再制造為目的多次回收;為簡化分析,假設(shè)不同主體回收效率一致[13]。

新產(chǎn)品生產(chǎn)成本為cn,再制造品的生產(chǎn)成本和廢舊產(chǎn)品的回收價格則取決于廢舊產(chǎn)品質(zhì)量ε,質(zhì)量越高,則生產(chǎn)再制造品的成本越低,但回收價格越高;而廢舊產(chǎn)品質(zhì)量具有不確定性,ε在[0,1]上均勻分布,0和1分別表示廢舊產(chǎn)品可回收的最低質(zhì)量標準和最高質(zhì)量標準。cr和s分別為廢舊產(chǎn)品質(zhì)量為0時再制造品的最大生產(chǎn)成本和廢舊產(chǎn)品回收價格。因此質(zhì)量為ε的廢舊產(chǎn)品的再制造成本和回收價格分別為β1εcr和β2εs,其中β1、β2分別表示廢舊產(chǎn)品質(zhì)量對再制造成本和回收價格影響系數(shù)[24]。為簡化分析,設(shè)廢舊產(chǎn)品的回收再制造成本為2βε(cr+s),其中2β=β1+β2表示廢舊產(chǎn)品質(zhì)量對其回收和再制造過程的總成本的綜合影響。

OEM進行新產(chǎn)品可再制造性設(shè)計,可再制造性水平k在[0,1)中取值[26],其中k=0表示未采用可再制造性化設(shè)計策略,00反映了可再制造性設(shè)計研發(fā)的難易程度。可再制造性水平為k時,再制造品單位生產(chǎn)成本為cr-μk,參數(shù)μ表示可再制造性設(shè)計引起的再制造品單位生產(chǎn)成本下降率。為了表示產(chǎn)品可再制造性投入對產(chǎn)品再制造成本節(jié)約的影響,設(shè)參數(shù)H表示產(chǎn)品可再制造性設(shè)計研發(fā)效率[27](簡稱研發(fā)效率),由可再制造性設(shè)計引起的單位再制造成本下降率的平方和可再制造性設(shè)計研發(fā)難度系數(shù)的比構(gòu)成,即H=μ2/θ。

政府基金政策包括對OEM售出的每單位新產(chǎn)品征收處理基金(也稱環(huán)境稅,簡稱稅收)t,和對回收企業(yè)發(fā)放每單位廢舊產(chǎn)品α的補貼(簡稱補貼),其中征收的基金用以補貼回收企業(yè)[27]。

本文采用單周期決策模型,即所有決策都在一個單獨穩(wěn)定的周期內(nèi),該周期內(nèi)產(chǎn)品的價格、市場需求和回收率等都相對穩(wěn)定[26,29]。在權(quán)力結(jié)構(gòu)上,制造商是領(lǐng)導(dǎo)者,再制造商為跟隨者,兩者之間為Stackelberg博弈,這一假設(shè)與絕大部分現(xiàn)實再制造情況相符合。在決策框架方面,制造商與再制造商均為風(fēng)險中性,且以利潤最大化為目標。

文中符號說明如表1所示,其中符號M、R和T分別表示制造商、再制造商和再制造供應(yīng)鏈。

表1 符號及相關(guān)說明

2 決策模型與求解

(1)TPR回收和再制造外包模式RO

在RO模式中,OEM和TPR博弈決策順序為:首先OEM決定可再制造性水平k、新產(chǎn)品數(shù)量qn以及再制造品外包價格ps,然后TPR根據(jù)OEM的決策決定廢舊產(chǎn)品回收數(shù)量qc。OEM和TPR利潤函數(shù)分別為:

(1)

(2)

根據(jù)逆向歸納法求得最優(yōu)結(jié)果如表2所示。求解過程見附錄第(1)部分。

表2 4種模式下的均衡結(jié)果

(2)TPR回收和再制造授權(quán)模式RP

RP模式中,OEM和TPR決策順序為:首先OEM決定產(chǎn)品可再制造性水平k、新產(chǎn)品數(shù)量qn和再制造品授權(quán)費用ph,然后TPR根據(jù)OEM的決策決定廢舊產(chǎn)品回收數(shù)量qc。OEM和TPR利潤函數(shù)分別為:

(3)

(4)

同理求得最優(yōu)結(jié)果如表2所示,求解過程參照附錄第(1)部分。

(3)OEM回收和再制造外包模式MO

在MO模式中,OEM和TPR決策博弈順序為:首先OEM決定產(chǎn)品可再制造性水平k,新產(chǎn)品數(shù)量qn和廢舊產(chǎn)品回收數(shù)量qc,然后TPR根據(jù)OEM的決策決定再制造品外包價格ps。OEM和TPR利潤函數(shù)分別為:

(5)

(6)

同理求得最優(yōu)結(jié)果如表2所示,求解過程參照附錄第(1)部分。

(4)OEM回收和再制造授權(quán)模式MP

在模式MP中,OEM與TPR博弈決策順序與RP模式中一致,OEM和TPR利潤函數(shù)分別為:

(7)

(1-ε*)qc。

(8)

同理求得最優(yōu)結(jié)果如表2所示,求解過程參照附錄第(1)部分。

3 均衡結(jié)果分析

本章將對上述4種回收再制造模式中的均衡結(jié)果進行對比分析,討論TPR和OEM模式偏好以及政府基金政策對于最優(yōu)生產(chǎn)決策、供應(yīng)鏈利潤、環(huán)境影響及消費者剩余的影響。

3.1 均衡結(jié)果對比

證明過程見附錄第(2)部分。

相比于TPR回收形式(RO,RP),OEM需要承擔(dān)回收成本,因此OEM設(shè)置較高的產(chǎn)品可再制造性水平激勵TPR增加再制造品產(chǎn)量以獲取更高的再制造品銷售或授權(quán)費收益。因此OEM回收形式(MO,MP)中再制造品數(shù)量和產(chǎn)品可再制造性水平相對更高。

在4種回收再制造模式中,OEM都是領(lǐng)導(dǎo)者且處于優(yōu)勢地位,因此OEM可以保持在4種模式中新產(chǎn)品定價一致。再制造品成本優(yōu)勢隨著產(chǎn)品可再制造性水平提高而上升,當(dāng)可再制造性水平較高時,再制造品成本優(yōu)勢較大,OEM或TPR能夠以較低的零售價格出售更多再制造品,所以4種模式中再制造品零售價格大小關(guān)系與產(chǎn)品可再制造性水平相反。由于新產(chǎn)品價格在4種模式中保持一致,當(dāng)再制造品的價格相對較低時,消費者購買新產(chǎn)品的效用不變而再制造品的效用更高,消費者對再制造品需求相對更高而對新產(chǎn)品需求相對較低。OEM和TPR按需生產(chǎn),因此4種模式中新產(chǎn)品的數(shù)量關(guān)系與再制造品數(shù)量相反。

由各模式中新產(chǎn)品與再制造品數(shù)量關(guān)系易得各模式再制造率大小。按照各模式再制造品數(shù)量(可再制造性水平)依次升高的順序(RP、RO、MP、MO),再制造品價格依次下降。由新產(chǎn)品和再制造品需求函數(shù)可知,再制造品零售價格下降導(dǎo)致的再制造品需求增加大于新產(chǎn)品需求減少(|?qn/?pr|<|?qr/?pr|),總產(chǎn)量逐漸提高。

結(jié)論2表明,由于在不同的回收和再制造模式中OEM的成本支出和獲利方式不同,OEM通過設(shè)置不同的產(chǎn)品可再制造性水平來調(diào)節(jié)再制造品數(shù)量。其中MO模式可再制造性水平最高,最有利于再制造品生產(chǎn)。

證明過程見附錄中第(3)部分。

由結(jié)論2可知,隨著各模式再制造品數(shù)量(可再制造性水平)依次增加,新產(chǎn)品數(shù)量依次減少。結(jié)論3說明再制造品數(shù)量相對增加使得OEM利潤相對增長大于新產(chǎn)品數(shù)量相對減少帶來的利潤損失。因此,OEM偏好再制造品最多(可再制造性水平最高)的MO模式。

研發(fā)效率直接影響再制造品單位成本節(jié)約和產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)成本。在一定研發(fā)難度下,隨著研發(fā)效率提高,再制造品單位成本節(jié)約上升,此時再制造品數(shù)量(產(chǎn)品可再制造性水平)越高則TPR利潤越大。在一定再制造成本下降率下,隨著研發(fā)效率提高,研發(fā)成本降低,OEM從再制造品中抽取的利潤也隨之下降,因此再制造品數(shù)量越高則TPR利潤越大。由于研發(fā)成本隨著可再制造性水平提高呈指數(shù)增長,當(dāng)產(chǎn)品可再制造性水平提高到一定程度時,提高產(chǎn)品可再制造性水平導(dǎo)致研發(fā)成本增長會超過再制造成本節(jié)約,OEM需要從再制造品中獲取更多的利潤來彌補高額的研發(fā)成本,從而導(dǎo)致TPR利潤下降。因此只有當(dāng)研發(fā)效率足夠高時,TPR偏好可再制造性水平最高的MO模式,隨著研發(fā)效率的降低,TPR的偏好依次變?yōu)榭稍僦圃煨运揭来谓档偷腗P模式、RO模式以及RP模式。

當(dāng)研發(fā)效率處于臨界值之上時,TPR利潤最大模式存在兩個,此時產(chǎn)品可再制造性或高或低并不影響TPR對這兩個模式的偏好。由于OEM利潤遠大于TPR利潤,4個模式中供應(yīng)鏈總利潤大小關(guān)系與OEM利潤大小關(guān)系一致。

結(jié)論4在4種模式下,有CSMO>CSMP>CSRO>CSRP,當(dāng)er-δen<0時EMO

證明過程見附錄中第(4)部分。

隨著各模式再制造品價格遞減(RP、RO、MP、MO),消費者購買單位再制造品效用依次遞增而購買單位新產(chǎn)品效用不變,再制造品購買量依次遞增而新產(chǎn)品購買量依次遞減。結(jié)論4表明隨著各模式再制造價格遞減,消費者購買再制造品效用相對增加大于購買新產(chǎn)品效用相對減少,消費者剩余遞增,消費者偏好最有利于再制造的MO模式。

結(jié)論4表明,有利于再制造的模式不一定有利于環(huán)境。隨著各模式再制造品數(shù)量遞增,新產(chǎn)品數(shù)量依次減少。當(dāng)再制造品相對環(huán)境影響較小時(er-δen<0),再制造品數(shù)量相對增加導(dǎo)致的環(huán)境影響值增加小于新產(chǎn)品數(shù)量相對減少導(dǎo)致的環(huán)境影響值減少。環(huán)境影響遞減,越有利于再制造的模式則越有利于環(huán)境。當(dāng)再制造品的相對環(huán)境影響較大時(er-δen≥0),再制造品數(shù)量增加導(dǎo)致的環(huán)境影響增加大于或等于新產(chǎn)品數(shù)量減少導(dǎo)致的環(huán)境影響減少,此時越有利于再制造的模式則越不利于環(huán)境或環(huán)境影響一致。

3.2 政府基金政策影響分析

政府環(huán)境稅和補貼對4種模式下OEM和TPR生產(chǎn)決策、產(chǎn)品定價、最大利潤、消費者剩余及環(huán)境的影響如結(jié)論5～結(jié)論7所示。

證明過程見附錄中第(5)部分。

由結(jié)論1可知,在4種模式中,當(dāng)政府提高環(huán)境稅或補貼時,再制造品相對新產(chǎn)品成本優(yōu)勢擴大,OEM選擇減少新產(chǎn)品產(chǎn)量,轉(zhuǎn)而提升產(chǎn)品可再制造性水平激勵TPR生產(chǎn)更多再制造品,以此減少由環(huán)境稅或補貼提高帶來的損失并謀求從再制造品銷售或授權(quán)上獲取更多利潤。環(huán)境稅和補貼直接影響新產(chǎn)品和再制造品單位利潤,生產(chǎn)規(guī)模越大,環(huán)境稅和補貼對OEM和TPR利潤影響越大,OEM或TPR采取的應(yīng)對策略則越強烈。因此在生產(chǎn)規(guī)模最大的MO模式中,新產(chǎn)品和再制造品數(shù)量以及產(chǎn)品可再制造性水平受環(huán)境稅和補貼影響最大,隨著總產(chǎn)量降低,環(huán)境稅和補貼的影響也隨之降低。環(huán)境稅直接影響新產(chǎn)品的單位成本(cn+t),補貼直接影響再制造品的單位成本(2βε(cr+s)-α-μk),則相比較而言,環(huán)境稅對新產(chǎn)品數(shù)量影響更大,而補貼對再制造品數(shù)量影響更大。產(chǎn)品可再制造性水平與再制造品成本直接相關(guān),所以補貼對可再制造性水平影響更大。結(jié)論5說明提高環(huán)境稅和補貼均能夠激勵TPR生產(chǎn)再制造品和OEM提高產(chǎn)品可再制造性設(shè)計水平,在產(chǎn)品可再制造性水平越高的模式,基金政策的激勵效果就越顯著。相對于環(huán)境稅而言,提高補貼是激勵再制造更為有效的手段。

證明過程見附錄中第(6)部分。

證明過程見附錄中第(7)部分。

環(huán)境影響方面,當(dāng)政府提高補貼時,再制造品數(shù)量增加,新產(chǎn)品數(shù)量減少(結(jié)論5)。當(dāng)再制造品相對環(huán)境影響較小(δen>er)時,再制造品數(shù)量增加導(dǎo)致的環(huán)境影響增加小于新產(chǎn)品數(shù)量減少導(dǎo)致的環(huán)境影響減少,總體環(huán)境影響減小;當(dāng)再制造品相對環(huán)境影響較大(δen≤er)時,再制造品數(shù)量增加導(dǎo)致的環(huán)境影響增加大于或等于新產(chǎn)品數(shù)量減少導(dǎo)致的環(huán)境影響減少,總環(huán)境影響增大或不變。環(huán)境稅提高導(dǎo)致新產(chǎn)品數(shù)量減少大于再制造品數(shù)量增加,因此當(dāng)單位新產(chǎn)品環(huán)境影響大于單位再制造品環(huán)境影響時,總環(huán)境影響下降。

4 仿真算例

根據(jù)某品牌手機2020年度財報、回收市場價格、第三方調(diào)查公司(Fomalhaut Technology Solutions)公布的成本數(shù)據(jù)和對第三方再制造企業(yè)和消費者調(diào)查結(jié)果,得到其某款手機的相關(guān)數(shù)據(jù),參考文獻[19]和文獻[31]進行標準化處理,得到相關(guān)參數(shù)如下:δ=0.57,c=1,θ=2,μ=0.6,s=0.03,cn=0.49,cr=0.23。為了討論政府環(huán)境稅對供應(yīng)鏈決策的影響以及如何設(shè)置的問題,設(shè)定回收補貼和質(zhì)量閾值分別為α=0.13,ε*=0.22;分別討論在不同再制造品相對環(huán)境優(yōu)勢情況下(en=0.3,er=0.15,δen>er;er=0.18,δen≤er)的社會福利。此外,還探究了可再制造質(zhì)量閾值與OEM和TPR利潤的關(guān)系。

4.1 供應(yīng)鏈利潤和消費者剩余

4種模式下OEM、TPR及再制造供應(yīng)鏈總體利潤和消費者剩余隨環(huán)境稅增減的變化情況如圖2～圖5所示。由圖2和圖3可知,在4種模式中,OEM利潤隨著環(huán)境稅的提高而降低且下降速率逐漸放緩而TPR利潤隨環(huán)境稅提高而快速攀升。這是因為環(huán)境稅提高導(dǎo)致單位新產(chǎn)品生產(chǎn)成本增加而產(chǎn)量減少,再制造成本優(yōu)勢擴大而產(chǎn)量提高(結(jié)論5)。由于TPR利潤遠小于OEM利潤,因此圖4中供應(yīng)鏈總利潤隨環(huán)境稅變化趨勢與圖2一致。圖5表明,在4種模式中,隨著環(huán)境稅提高,新產(chǎn)品和再制造品價格上漲(?pn/?t>0,?pr/?t>0)而總產(chǎn)量減少,因此消費者剩余都隨之下降。

圖2 制造商利潤

圖3 再制造商利潤

圖4 供應(yīng)鏈總利潤

圖5 消費者剩余

結(jié)合結(jié)論3和結(jié)論7可知,OEM和TPR對模式偏好不會隨政府基金政策的調(diào)整而改變。提高環(huán)境稅收有利于提高TPR利潤和降低環(huán)境影響,但是不利于OEM和消費者。提高補貼對OEM、TPR和消費者都有利,但過高的補貼會使得政府財政負擔(dān)較重且不一定有益于減少環(huán)境影響。因此,政府在制定稅收和補貼標準時,需綜合考慮供應(yīng)鏈、消費者和環(huán)境三者利益均衡。

4.2 社會福利

由圖6和圖7可知,相比于OEM回收TPR (RO,RP)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的社會總福利,但需要設(shè)立較高的稅收水平才能夠?qū)崿F(xiàn)社會總福利最大化。在社會總福利最大化的角度,RO和RP模式分別為再制造品相對環(huán)境優(yōu)勢較大(δen>er)和相對環(huán)境優(yōu)勢較小(δen≤er)時的最優(yōu)模式。

圖6 社會總福利(δen>er)

圖7 社會總福利(δen≤er)

4.3 再制造質(zhì)量水平

OEM和TPR利潤與可再制造質(zhì)量閾值ε*的關(guān)系如圖8和圖9所示。結(jié)果表明,二者在RO和RP模式中都希望將廢舊產(chǎn)品可再制造質(zhì)量閾值定在0.3～0.4之間,而在MO和MP模式中,OEM希望制定較高的質(zhì)量閾值,而TPR則希望閾值越低越好。這是由于OEM為了避免再制造品過度侵蝕新產(chǎn)品市場使其利潤受損,需要制定一定水平的再制造質(zhì)量閾值來控制再制造品數(shù)量。在TPR回收模式下,TPR回收廢舊產(chǎn)品并享受政府補貼和材料回收收益,TPR放棄部分低質(zhì)量廢舊產(chǎn)品再制造而選擇材料回收的收益更高,且RO和RP模式中再制造品數(shù)量相對較低(結(jié)論2),因此OEM和TPR都會選擇一個相對較低的可再制造質(zhì)量閾值。而在OEM回收模式中(MO,MP),OEM回收廢舊產(chǎn)品并享受政府補貼和材料回收收益且MO和MP模式中再制造品數(shù)量相對較高,而TPR的收益全部來自再制造品;因此OEM會制定較高的再制造質(zhì)量閾值而TPR會選擇再制造全部廢舊產(chǎn)品。

圖8 制造商利潤-質(zhì)量

圖9 再制造商利潤-質(zhì)量

5 結(jié)束語

本文針對由OEM和TPR組成的再制造供應(yīng)鏈,在考慮政府基金政策影響下,分別構(gòu)建了RO、RP、MO、MP四種決策模型,分析了OEM和TPR對4種模式的偏好以及政府基金政策對于再制造供應(yīng)鏈的決策、利潤、環(huán)境影響、消費者剩余和社會總福利的影響。得到以下結(jié)論:

(1)在4種模式中,TPR進入再制造市場的條件相同,即只有當(dāng)再制造品具有相對成本優(yōu)勢時,TPR才會進入再制造市場。

(2)OEM和消費者偏好MO模式,而TPR在不同的研發(fā)效率下偏好不同的回收再制造模式。

(3)當(dāng)環(huán)境稅或補貼提高時,OEM在各模式中均會減少新產(chǎn)品數(shù)量并提升可再制造性水平,TPR或OEM都會增加再制造品數(shù)量,因此提升環(huán)境稅和補貼均有益于激勵再制造。

(4)提高環(huán)境稅有益于環(huán)境,但是不利于供應(yīng)鏈和消費者利益;提高廢舊品回收補貼不一定有利于環(huán)境,且會加重政府財政負擔(dān)。因此政府在設(shè)定環(huán)境稅和補貼水平時需要綜合考慮供應(yīng)鏈、消費者和環(huán)境三方利益均衡。

(5)當(dāng)再制造品相對環(huán)境優(yōu)勢較大和較小時,在RO和RP模式中的社會總福利最大,政府可根據(jù)再制造品的環(huán)境影響特性引導(dǎo)OEM和TPR選擇RO和RP模式。

(6)在TPR回收模式下,OEM和TPR對廢舊產(chǎn)品可再制造質(zhì)量閾值的選擇具有一致性;而在OEM回收模式下,雙方關(guān)于廢舊產(chǎn)品可再制造質(zhì)量閾值的選擇存在明顯差異。

基于上述結(jié)論,本文得到如下的管理啟示:

(1)政府需要設(shè)置適當(dāng)?shù)沫h(huán)境稅和補貼以引導(dǎo)供應(yīng)鏈再制造活動,設(shè)置環(huán)境稅和補貼要綜合考慮環(huán)境影響、供應(yīng)鏈利潤和消費者剩余,在追求社會總福利的同時兼顧好各方的利益。

(2)制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)看到產(chǎn)品可再制造性設(shè)計帶來經(jīng)濟效應(yīng)與環(huán)境價值,提高產(chǎn)品可再制造性水平,促進廢舊產(chǎn)品再制造可以為企業(yè)帶來高額的利潤回報,還能夠樹立良好的企業(yè)社會形象,這讓企業(yè)在增強競爭力的同時實現(xiàn)績效提高和環(huán)境改善。

(3)第三方企業(yè)要不斷優(yōu)化再制造工藝,減少環(huán)境影響的同時還需確保再制造品質(zhì)量穩(wěn)定,改變消費者對再制造品的偏見,提高消費者支付意愿,推動再制造市場向好發(fā)展。

本文研究不同回收渠道和再制造轉(zhuǎn)移模式下再制造供應(yīng)鏈的生產(chǎn)決策,研究結(jié)果為再制造供應(yīng)鏈成員生產(chǎn)決策提供了一定的理論依據(jù)。本文考慮了廢舊產(chǎn)品質(zhì)量不確定性對再制造供應(yīng)鏈的影響,然而在實踐中,再制造過程中存在的不確定性更復(fù)雜,包括廢舊產(chǎn)品回收數(shù)量、時間、回收效率、價格、利潤等再制造供應(yīng)鏈內(nèi)部因素,以及政策、國際承諾、國際局勢等再制造供應(yīng)鏈外部因素。此外,針對現(xiàn)實中不同主體合作共建的混合回收渠道下的再制造供應(yīng)鏈決策問題還有待進一步擴展。

附錄

(1)RO模式求解過程。

其余回收再制造模式(RP、MO、MP)求解步驟同上。

(2)結(jié)論2證明過程。

(3)結(jié)論3證明過程。

H≤HRO,區(qū)間下限設(shè)為H1,

易證H1

(4)結(jié)論4證明過程。

將均衡解代入消費者剩余表達式,得到各模式消費者剩余分別為:

由CSRO-CSRP=

將均衡解代入環(huán)境影響值的表達式,得到各模式環(huán)境影響值分別為:

(5)結(jié)論5證明過程。

對各模式中的新產(chǎn)品數(shù)量、再制造品數(shù)量和產(chǎn)品的可再制造性水平關(guān)于t和α進行求導(dǎo)即可證明。例如RO模式求導(dǎo)結(jié)果如下:

(6)結(jié)論6證明。

(7)結(jié)論7證明。

以RO模式為例,對環(huán)境影響、制造商和再制造商利潤和消費者剩余關(guān)于補貼α進行求導(dǎo):

得證。