雙渠道零售商主導(dǎo)的雙回收閉環(huán)供應(yīng)鏈利益協(xié)調(diào)

楊 丹 薛立瑋

(武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院1) 武漢 430063) (深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司2) 深圳 518132)

0 引 言

雙渠道零售能發(fā)揮傳統(tǒng)零售渠道和網(wǎng)絡(luò)零售渠道的優(yōu)勢，創(chuàng)造更多的銷售機(jī)會(huì)，提升零售商需求響應(yīng)能力.但在雙渠道零售環(huán)境下，制造商和零售商基于正向銷售的利益博弈會(huì)被激化，如果同時(shí)存在廢舊品的回收再制造，則制造商和零售商因逆向回購而引起的渠道利益博弈會(huì)加劇，從而導(dǎo)致閉環(huán)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)變得更加復(fù)雜.

一些學(xué)者從制造商的角度研究了雙回收閉環(huán)供應(yīng)鏈利益協(xié)調(diào)問題.李梅英等[1]研究了制造商主導(dǎo)下的雙渠道回收閉環(huán)供應(yīng)鏈定價(jià)模型，李奔波等[2]則針對(duì)該類模型提出利用收入共享契約實(shí)現(xiàn)制造商和零售商的利潤協(xié)調(diào)；Ma等[3-4]研究了政府行為對(duì)雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響；王玉燕[5]探討了政府干涉措施下雙渠道回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈管理模式，安彤[6]在此基礎(chǔ)上研究了制造商雙渠道條件下，利用二部定價(jià)契約實(shí)現(xiàn)政府干涉措施下雙渠道銷售和回收閉環(huán)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)；吳克晴等[7]研究了線上和線下雙渠道回收模式下的多期閉環(huán)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡問題，發(fā)現(xiàn)該模型能提高制造商和整體的經(jīng)濟(jì)效益.還有一些學(xué)者從第三方回收的角度研究了雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題.許茂增等[8]研究了基于第三方回收的雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制，構(gòu)建了制造商網(wǎng)上直銷、零售商傳統(tǒng)渠道銷售的雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈決策模型，設(shè)計(jì)通過利潤共享-費(fèi)用分擔(dān)契約實(shí)現(xiàn)分散決策下雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)；林杰等[9]針對(duì)第三方與制造商共同負(fù)責(zé)回收的雙渠道銷售和回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈，分別以制造商和零售商為博弈主導(dǎo)者建立了閉環(huán)供應(yīng)鏈定價(jià)模型，研究發(fā)現(xiàn)廢舊品第三方回購價(jià)、制造商直接回購價(jià)、制造商第三方回購價(jià)不僅取決于市場力量結(jié)構(gòu)，還取決于顧客對(duì)第三方回收價(jià)的敏感程度；郝新軍等[10]研究了第三方和銷售商共同回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈模型，利用補(bǔ)償契約-成本分?jǐn)偲跫s實(shí)現(xiàn)分散決策下供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)；丁雪峰等[11]針對(duì)第三方、零售商共同回收的雙回收閉環(huán)供應(yīng)鏈決策問題，研究了制造商對(duì)零售商與第三方回收商采取的歧視性回收定價(jià)策略，利用歧視系數(shù)對(duì)比討論了歧視回收與公平回收策略下的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題.

目前，對(duì)雙渠道銷售條件下由零售商主導(dǎo)的雙回收閉環(huán)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究的文獻(xiàn)還不多見.姚鋒敏等[12]構(gòu)建了由一個(gè)占主導(dǎo)地位零售商、一個(gè)制造商及一個(gè)第三方回收商組成的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策模型，認(rèn)為在零售商主導(dǎo)的閉環(huán)供應(yīng)鏈中，當(dāng)?shù)谌接欣蓤D時(shí)，第三方負(fù)責(zé)回收對(duì)零售商是占優(yōu)策略；相對(duì)于第三方負(fù)責(zé)回收，由零售商負(fù)責(zé)回收對(duì)制造商和整個(gè)閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)均是占優(yōu)策略.梁喜等[13]研究了零售商主導(dǎo)市場下的具有競爭性的雙渠道回收閉環(huán)供應(yīng)鏈問題，建立了制造商和零售商回收、制造商和第三方回收以及零售商和第三方回收的三種混合回收閉環(huán)供應(yīng)鏈模型，對(duì)比發(fā)現(xiàn)制造商和零售商共同回收的模式為最優(yōu)，且批發(fā)價(jià)、零售價(jià)與競爭強(qiáng)度呈正向關(guān)系，回收率、成員利潤,以及供應(yīng)鏈總利潤與競爭強(qiáng)度呈反向關(guān)系.文中在加入隨機(jī)需求因子的基礎(chǔ)上，建立了零售商雙渠道銷售、制造商和零售商共同負(fù)責(zé)回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈博弈模型，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證改進(jìn)的二部定價(jià)契約對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的協(xié)調(diào)機(jī)理，為雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)管理提供決策依據(jù).

1 模型描述和基本假設(shè)

根據(jù)賽諾發(fā)布的《2017年手機(jī)回收市場研究》顯示，2014—2017年，我國廢舊手機(jī)存量約18.3億臺(tái)，再利用潛在價(jià)值超6 000億元.通過對(duì)廢舊手機(jī)再利用、翻新零部件，以及原材料回收等，企業(yè)可以大幅度降低物料成本，創(chuàng)造更大的利潤空間，例如，2015年蘋果公司從近4萬t的廢舊iPhone、iPad和iMac中，拆解出重約2.8萬t、價(jià)值約2.53億人民幣的可再次利用材料.以手機(jī)這一電子產(chǎn)品為研究對(duì)象，為了簡化模型計(jì)算過程，構(gòu)造出由單個(gè)制造商和處于寡頭壟斷地位的單個(gè)雙渠道零售商所形成的二級(jí)閉環(huán)供應(yīng)鏈模型，其中零售商同時(shí)采用傳統(tǒng)渠道和網(wǎng)絡(luò)渠道進(jìn)行手機(jī)零售，制造商在生產(chǎn)新手機(jī)的同時(shí)也對(duì)自身回購或零售商回購的廢舊手機(jī)進(jìn)行再制造，供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1.

圖1 閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為了便于更清晰地理解模型，對(duì)雙渠道零售商閉環(huán)供應(yīng)鏈模型構(gòu)建中涉及的基本變量和參數(shù)進(jìn)行以下說明：C為新手機(jī)的單位生產(chǎn)成本；Cr為再制造手機(jī)的單位再生產(chǎn)成本；l為直接回收方的額外單位回收成本(包括廢舊產(chǎn)品的收集、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用)；W為制造商給零售商的批發(fā)價(jià)；Pt為零售商傳統(tǒng)渠道的手機(jī)零售價(jià)；Pe為零售商網(wǎng)絡(luò)渠道的手機(jī)零售價(jià)；Pm為制造商給顧客的廢品單位回收價(jià)；V為制造商給零售商的廢品單位回收價(jià)；Vr為零售商給顧客的廢品單位回收價(jià)；Dt為零售商傳統(tǒng)零售渠道的手機(jī)需求量；De為零售商網(wǎng)絡(luò)零售渠道的手機(jī)需求量；Πi為供應(yīng)鏈企業(yè)i的利潤，其中：i∈{M,R,S}，M為制造商、R為零售商、S為供應(yīng)鏈系統(tǒng).

為確保決策科學(xué)性和分析簡便性，對(duì)模型進(jìn)行如下假設(shè)說明.

假設(shè)1制造商和零售商之間是主從博弈關(guān)系，均考慮自身利潤最優(yōu)下制定決策.其中處于寡頭壟斷地位的零售商是供應(yīng)鏈的主導(dǎo)者，面向制造商定制并包銷全部特定手機(jī)，且具有擬定契約的權(quán)力；制造商作為供應(yīng)鏈跟隨者，只有接受或拒絕該契約的權(quán)力.

假設(shè)2市場需求是不確定的，供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)之間的基于契約的信息對(duì)稱，制造商和零售商都是完全理性和風(fēng)險(xiǎn)中性的.

假設(shè)3制造商按照零售商定制化訂單生產(chǎn)特定手機(jī)，且該手機(jī)的市場潛在總?cè)萘繛楱?，傳統(tǒng)零售渠道和網(wǎng)絡(luò)零售渠道的市場占有率分別為λ和1-λ，兩種渠道的需求均為隨機(jī)函數(shù).

假設(shè)4回收的廢舊品均能進(jìn)行再制造，且再制造品與新商品不存在明顯的性能差異，在合適的折扣條件下，顧客對(duì)兩者的態(tài)度相同.

假設(shè)5為保證廢舊品的回收再制造對(duì)供應(yīng)鏈所有企業(yè)都是有利可圖的，則制造商回收再制造節(jié)省的單位成本Δ應(yīng)大于其從回收方收購的單位回收價(jià)，即滿足0

假設(shè)6參照Park等[14]構(gòu)造的雙營銷渠道的需求函數(shù)模型，假設(shè)廢舊品的回收量是僅與回收價(jià)相關(guān)的函數(shù)，制造商直接回收量為SM=β(Pm-Vr)，零售商回收量為SR=s+αVr+β(Vr-Pm)，其中s體現(xiàn)了顧客自愿無償歸還的廢品數(shù)目；α為考慮制造商和零售商回收價(jià)格差敏感系數(shù)后顧客對(duì)零售商回收價(jià)格的敏感系數(shù)；β為顧客對(duì)不同回收渠道回收價(jià)格差的敏感系數(shù)對(duì)廢品的回收價(jià)格敏感系數(shù)，且滿足α,β>0.在雙回收模式下，顧客會(huì)因?yàn)榱闶凵袒厥盏谋憬菪愿鼉A向于這種回收方式，因此只有制造商給予顧客的回收價(jià)高于零售商給予顧客的(即Pm>Vr)，制造商直接回收方式才有效.

2 基本模型

以雙渠道模式的線性需求函數(shù)為基礎(chǔ)[15-16]，對(duì)兩個(gè)零售渠道下的需求函數(shù)都引入了隨機(jī)需求因子，得到具體期望需求函數(shù)為

(1)

式中：μt和μe分別為兩種零售渠道的市場隨機(jī)需求量，分別在[mt,nt]和[me,ne]范圍內(nèi)服從均勻分布；θ為同種零售渠道內(nèi)的需求價(jià)格彈性系數(shù)；γ為兩種零售渠道間的需求價(jià)格交叉彈性系數(shù)，表示由于一個(gè)渠道零售價(jià)比另一渠道更低廉，從而導(dǎo)致顧客從原有購買渠道轉(zhuǎn)向該渠道，且滿足θ>γ>0.同時(shí)，假設(shè)zt和ze分別為零售商兩種零售渠道的庫存水平；ht和he分別為零售商兩種零售渠道的單位庫存成本；st和se分別為零售商兩種零售渠道的單位缺貨成本.

2.1 分散決策模型

在該模型中，各方均以自身利益最優(yōu)為依據(jù)進(jìn)行決策.此時(shí)，由于零售商作為決策中的主導(dǎo)者，具有優(yōu)先權(quán)，根據(jù)Stackelberg博弈思想，零售商會(huì)先確定自己的價(jià)格策略，然后制造商再進(jìn)行相應(yīng)的價(jià)格決策.在求均衡解時(shí)，采用逆向歸納法，即先根據(jù)制造商的利潤函數(shù)求出其反應(yīng)函數(shù)，而后根據(jù)該反應(yīng)函數(shù)求出零售商的利潤函數(shù).故為求解模型，將零售商的決策變量Pt，Pe換算成單位零售利潤Mt，Me與批發(fā)價(jià)W的函數(shù)，將回收方的決策變量Vr換算成單位回收利潤Mr與制造商回收價(jià)V的函數(shù)，即

(2)

由此可知，制造商和零售商的期望利潤函數(shù)為

E(ΠM)=(W-C)(E(Dt)+E(De))+

(Δ-Pm)SM+(Δ-V)SR

(3)

E(ΠR)=MtE(Dt)+MeE(De)+

(V-Vr)SR-Y

(4)

定理1E(ΠM)是關(guān)于(W,V,Pm)的嚴(yán)格三元聯(lián)合凹函數(shù).

證明通過對(duì)E(ΠM)求關(guān)于W，V和Pm的導(dǎo)數(shù)，可知的海塞矩陣為

其行列式的各階順序主子式分別為

|HM|1=-4θ<0，|HM|2=8θ(α+β)>0，

|HM|3=-16θαβ<0

顯然該海塞矩陣是負(fù)定的，即E(ΠM)是關(guān)于(W,V,Pm)的嚴(yán)格三元聯(lián)合凹函數(shù).

根據(jù)定理1，先對(duì)E(ΠM)分別求關(guān)于W，V和Pm的一階條件，得到制造商的反應(yīng)函數(shù)和最優(yōu)回收價(jià)為

(5)

(6)

(7)

將式(5)～(7)代入式(4)求關(guān)于Mt,Me和Mr的一階導(dǎo)數(shù)便可得到商品傳統(tǒng)渠道和網(wǎng)絡(luò)渠道的預(yù)期單位零售最優(yōu)利潤，以及單位回收最優(yōu)利潤為

(8)

將式(8)代入反應(yīng)函數(shù)(5)～(7)可得商品的最優(yōu)批發(fā)價(jià)和制造商給零售商的最優(yōu)回收價(jià)為

(9)

進(jìn)而可得出：零售商傳統(tǒng)零售渠道和網(wǎng)絡(luò)零售渠道的商品最優(yōu)期望需求量和最優(yōu)零售價(jià)、零售商給顧客的最優(yōu)回收價(jià)以及商品的最優(yōu)回收量分別為

(10)

最后，將求得的所有決策參數(shù)最優(yōu)值分別代入式(3)～(4)可得到分散決策條件下制造商、零售商以及供應(yīng)鏈系統(tǒng)的最優(yōu)期望利潤為

(11)

(12)

2.2 集中決策模型

在該模型中，供應(yīng)鏈各成員企業(yè)不再只以自身利潤最大化為決策目標(biāo)，而是作為一個(gè)整體，以供應(yīng)鏈系統(tǒng)的利潤最優(yōu)為最終目標(biāo)進(jìn)行決策，供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2.此時(shí)決策變量為Pt，Pe，Vr和Pm，整條鏈的期望總利潤函數(shù)為

E(ΠS)=(Pt-C)E(Dt)+(Pe-C)E(De)+

(Δ-l-Pm)SM+(Δ-Vr)SR-Y

(14)

圖2 集中決策下閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

通過式(14)海塞矩陣可知，供應(yīng)鏈期望總利潤是E(ΠS)是關(guān)于Pt，Pe，Vr和Pm的四元聯(lián)合凹函數(shù)，因此，分別對(duì)式(14)求關(guān)于Pt，Pe，Vr和Pm的一階條件，且令其為零可得到集中決策模型下的最優(yōu)定價(jià)策略.

(15)

將式(15)代入式(1)可得到商品傳統(tǒng)渠道和網(wǎng)絡(luò)渠道的最優(yōu)需求量.

(16)

將求得的決策參數(shù)最優(yōu)值代入式(14)可得到集中決策條件下供應(yīng)鏈系統(tǒng)的最優(yōu)期望利潤為

(17)

證明將集中決策下的供應(yīng)鏈期望總利潤減去分散決策下供應(yīng)鏈期望總利潤，可得：

(18)

命題1表明，在分散決策情形下，由于制造商和雙渠道零售商并不像集中決策情形下那樣作為一個(gè)統(tǒng)一的決策整體以供應(yīng)鏈總利潤最優(yōu)為決策目標(biāo)，而是以二者各自的利益最優(yōu)進(jìn)行獨(dú)立決策，因此會(huì)引起整條供應(yīng)鏈中存在“雙重邊際效應(yīng)”，以至于極大削減了供應(yīng)鏈總利潤，使其無法實(shí)現(xiàn)集中決策下的獲利水平，即協(xié)調(diào)狀態(tài).因此，要使分散決策下的供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)上述狀態(tài)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的契約來改變制造商和零售商的決策行為，實(shí)現(xiàn)以供應(yīng)鏈總利潤最優(yōu)為目的的決策.

3 契約協(xié)調(diào)模型

(19)

(20)

命題2在雙渠道零售商閉環(huán)供應(yīng)鏈中，只有當(dāng)產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格Wb、制造商給零售商的回收價(jià)Vb和零售商補(bǔ)償給制造商的轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L滿足式(21)的條件時(shí)，二部定價(jià)契約(Wb,Vb,L)才能得到有效執(zhí)行，從而完成供應(yīng)鏈的有效協(xié)調(diào)，保障企業(yè)雙方實(shí)現(xiàn)共贏.

(21)

其中：

(22)

證明在實(shí)際的供應(yīng)鏈優(yōu)化過程中，制造商與零售商只有在確保執(zhí)行契約后雙方的期望利潤水平均大于分散決策情形時(shí)，才會(huì)同意采用該契約，即如果要使契約有效執(zhí)行，則須滿足：

(23)

將集中決策下所求得的各均衡解代入式(19)～(20)后，再代入上述不等式即可求解得證.

命題2表明，在實(shí)際運(yùn)營中，制造商與零售商只需通過一個(gè)二部定價(jià)契約(Wb,Vb,L)，便可通過靈活商定契約參數(shù)Wb，Vb以及L的取值，形成供應(yīng)鏈利潤在兩者間的自由組合，實(shí)現(xiàn)雙方均有效提升獲利空間的同時(shí)完成整條供應(yīng)鏈的利益協(xié)調(diào).

4 數(shù)值模擬

為了進(jìn)一步探討產(chǎn)品批發(fā)價(jià)Wb、制造商給零售商的回收價(jià)Vb和零售商轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L對(duì)二部定價(jià)契約協(xié)調(diào)前后雙方期望利潤差的影響，對(duì)模型中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬研究.具體賦值為

C=20,Cr=8,l=2,Δ=10,ɑ=500,

λ=0.6,θ=5,γ=3,s=1,α=0.3,

β=0.5,μt=2,μe=3,st=se=15,

ht=he=10,zt=ze=1

將上述參數(shù)值分別代入分散決策中制造商與零售商的最優(yōu)期望利潤函數(shù)式以及式(18)～(19)，通過作差可得到契約協(xié)調(diào)前后雙方期望利潤差各自為

(24)

同時(shí)由式(21)～(22)可得制造商給零售商的回收價(jià)的取值范圍為：0

圖3 L，Wb對(duì)協(xié)調(diào)后制造商和零售商利潤差的影響

由圖3可知，不論是商品的批發(fā)價(jià)Wb還是補(bǔ)償給制造商的轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L越高，協(xié)調(diào)后零售商所能獲取的利潤均呈線性遞減趨勢，但制造商所能獲取的利潤卻呈線性遞增趨勢，即制造商期望利潤與商品批發(fā)價(jià)Wb和轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L均成正相關(guān)，而零售商期望利潤則與商品批發(fā)價(jià)Wb和轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L均成負(fù)相關(guān).顯然，在實(shí)際運(yùn)營中，由于商品的批發(fā)價(jià)升高，制造商所能獲取的單位商品利潤的便會(huì)有所增加，而零售商所能獲取的單位商品利潤則必然會(huì)減小.同時(shí)，商品的批發(fā)價(jià)Wb對(duì)協(xié)調(diào)前后雙方期望利潤差的影響要遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L對(duì)協(xié)調(diào)前后雙方期望利潤差的影響.因此在制定契約時(shí)，制造商與零售商需謹(jǐn)慎商定商品的批發(fā)價(jià)，確保雙方獲利的最優(yōu)化.

以上算例驗(yàn)證了通過合理調(diào)整二部定價(jià)契約的契約參數(shù)Vb，Wb及L的取值，即可保證協(xié)調(diào)后制造商與零售商的期望利潤均大于原來分散決策下的利潤水平，但每個(gè)供應(yīng)鏈成員的利潤分配比例依賴其市場競爭力和相互間的討價(jià)還價(jià)能力，從而證實(shí)了該契約對(duì)雙渠道零售商主導(dǎo)下的雙回收閉環(huán)供應(yīng)鏈的有效性.

5 結(jié) 束 語

在雙渠道零售商主導(dǎo)的前提下，探討了隨機(jī)需求下制造商和零售商共同負(fù)責(zé)廢舊品回收的雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈利益協(xié)調(diào)問題.通過對(duì)比分散決策與集中決策下的均衡解和成員企業(yè)最優(yōu)利潤，發(fā)現(xiàn)分散決策下由于雙邊際效應(yīng)造成的渠道沖突問題，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的總獲利小于集中決策下的獲利水平.因此，利用改進(jìn)的二部定價(jià)契約對(duì)雙渠道零售商閉環(huán)供應(yīng)鏈分散決策模型完成協(xié)調(diào)優(yōu)化，并得出了各協(xié)調(diào)參數(shù)的適用范圍.同時(shí)，通過數(shù)值模擬分析了商品批發(fā)價(jià)Wb和轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L對(duì)二部定價(jià)契約(Wb,Vb,L)協(xié)調(diào)前后制造商和零售商期望利潤差的影響，研究結(jié)果表明：①制造商的利潤伴隨二部定價(jià)契約參數(shù)Wb和L的變大而線性提高，零售商的利潤則伴隨Wb和L的變大而線性衰減；②商品的批發(fā)價(jià)Wb對(duì)協(xié)調(diào)前后雙方期望利潤差的影響要遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用L對(duì)協(xié)調(diào)前后雙方期望利潤差的影響.

為了簡化模型計(jì)算過程，文中只考慮了由單個(gè)制造商、單個(gè)零售商構(gòu)成的單寡頭壟斷模型，但在實(shí)際的運(yùn)作中，供應(yīng)鏈上會(huì)同時(shí)存在多個(gè)同類企業(yè).這種情況下，企業(yè)之間就會(huì)存在縱向的或橫向的合作競爭關(guān)系，模型會(huì)相對(duì)復(fù)雜，在研究時(shí)要綜合考慮雙向沖突問題,因此，在將來的研究中可以進(jìn)一步將該模型擴(kuò)展延伸.