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      EPR約束下考慮CSR行為 和梯度利用的動力電池供應鏈回收策略

      2021-07-05 06:14黃銘煌馬漢武
      物流科技 2021年1期
      關鍵詞:企業(yè)社會責任動力電池

      黃銘煌 馬漢武

      摘? 要:文章在EPR約束下探究動力電池供應鏈承擔延伸責任的主體,以及考慮企業(yè)社會責任行為和梯度利用的回收策略問題。構建了由單一電池商、汽車品牌商、梯度利用企業(yè)以及消費者組成的動力電池供應鏈,在電池商和汽車品牌商分別承擔延伸責任下利用Stackelberg博弈理論分析了電池商、電池商和梯度利用企業(yè)、汽車品牌商、汽車品牌商和梯度利用企業(yè)四種情形下CSR努力的回收策略,最后利用MATLAB對數值算例進行仿真。結果表明:CSR努力成本會被供應鏈成員通過正向供應鏈(提高批發(fā)價格和零售價格)轉移給消費者承擔;梯度利用可以增加批發(fā)和零售價格以及供應鏈成員CSR水平及系統(tǒng)利潤;當價格敏感度和研發(fā)成本都很高,電池商CSR努力下的系統(tǒng)利潤較優(yōu);當價格敏感度和研發(fā)成本都很低,汽車品牌商和梯度利用企業(yè)參與CSR努力的系統(tǒng)利潤最高。

      關鍵詞:企業(yè)社會責任;閉環(huán)供應鏈;動力電池;生產者責任延伸制;梯度利用

      中圖分類號:F713.2? ? 文獻標識碼:A

      Abstract: Under the constraints of EPR, this article explores the main body of power battery supply chain that assumes extended responsibilities, and considers corporate social responsibility behavior and recycling strategies of gradient utilization. Constructing a Stackelberg game model composed of a single battery producer, a single car manufacturer, a single gradient utilization enterprise,and consumers. Under the extended responsibilities of battery producer and car manufacturer, respectively, the Stackelberg game theory was used to analyze the recycling strategies of CSR efforts in four scenarios: battery producer, battery producer and gradient utilization enterprise, car manufacturer, car manufacturer and gradient utilization enterprise, finally, we use MATLAB to simulate the numerical example. The result shows: CSR investment costs will be transferred to consumers through the forward supply chain(increasing wholesale prices and retail prices); gradient utilization can increase wholesale and retail prices, as well as the CSR level of supply chain members and system profits; when price sensitivity and R & D costs are high, the battery producer makes CSR investment can help system obtain optimal profits; when the price sensitivity and R & D costs are low, the system profits under the car manufacturer and the gradient utilization enterprise's participation is optimal.

      Key words: CSR; closed-loop supply chain; power battery; EPR; gradient utilization

      0? 引? 言

      近年來,我國新能源汽車的動力電池大量退役,其中的有害物質會對人體和環(huán)境造成危害,對動力電池的回收刻不容緩。根據經合組織(OECD)工作組提出的實施EPR制度的決策矩陣[1],動力電池屬于回收價值低且對環(huán)境影響大,是實施該制度的首選。EPR制度要求生產者對產品生命周期負責,特別是產品回收和最終處置[2-3],該制度先確定了生產者為回收責任主體,并在這個約束下構建不同的回收渠道。在動力電池供應鏈中,電池商制造電池并供應給汽車品牌商整車裝配,都具有回收電池的責任,應該誰來負責回收?在EPR制度約束下的梯度利用[4]回收策略又是怎樣的?

      梳理關于回收渠道的研究,具有代表性的是Savaskan[5]的三種回收模式,而Spicer[6]在EPR意義下,將回收方式分為三種:原始生產者回收、第三方回收、聯合回收,Spicer與Savaskan的模式不同點在于EPR約束了回收主體為生產商。魏潔[7]研究了制造商在EPR背景下的回收模式,通過數學建模對比分析了三種渠道下的制造商最優(yōu)利潤。Maiti和Giri[8]以第三方回收為主,分析了制造商、零售商和第三方分別占據供應鏈主導權的均衡結果。王興棠和李杰[9]在EPR制度下引入產品質量并思考供應鏈成員是選擇自己回收還是委托第三方處理。靳起浩[10]研究了不同產品生命周期下的動力電池回收模式,并得出不同階段下的最優(yōu)回收策略。通過對現有文獻的梳理發(fā)現,近年來學者們普遍在Savaskan構建的三種回收模式的框架上引入其他因素進行分析,但是在EPR約束下,Spicer的回收模式將更適合在動力電池供應鏈中使用。

      EPR在動力電池供應鏈的應用過程中,面對生產者的延伸責任難以量化的問題,考慮引入企業(yè)社會責任(Corporate Social Responsibility,CSR),且大量實證[11-12]發(fā)現企業(yè)社會責任投入可以為供應鏈企業(yè)增加價值。張志清等[13]基于企業(yè)社會責任視角,探討不同政府獎勵下對報廢汽車三種回收模式的策略選擇。鄭本榮[14]聯系EPR制度,探討了閉環(huán)供應鏈中不同決策主體進行CSR投入對供應鏈決策的影響。范建昌和倪得兵等[15]基于渠道權力結構,構建了制造商和零售商共同履行企業(yè)社會責任的博弈模型,分析了CSR對產品質量和供應鏈均衡結果的影響。

      本文考慮企業(yè)參與梯度利用和社會責任行為,觀察在EPR約束下電池商和汽車品牌商分別承擔延伸責任的各個決策者(電池商、汽車品牌商、梯度利用企業(yè)、消費者)之間的相互影響。通過對比動力電池供應鏈的不同CSR投入下的均衡結果,為企業(yè)實踐和政策制定提供理論指導。

      1? 問題描述與模型符號說明

      1.1? 問題描述。EPR背景下動力電池供應鏈由單一電池商、單一汽車品牌商、單一梯度利用企業(yè)以及消費者組成,可以分為兩個階段。在生產銷售階段,為方便討論,不考慮銷售的整車價格,電池商將動力電池批發(fā)給汽車品牌商,經汽車品牌商整車裝配并銷售給消費者。在逆向回收階段,考慮兩類回收責任主體各自進行CSR投入的情境,其中,CSR努力體現在回收過程中的物流投入以及最后拆解電池的努力。動力電池供應鏈企業(yè)的利潤主要來自于動力電池銷售收入和梯度利用利潤,回收過程中供應鏈成員CSR投入也會對利潤產生積極影響,需要供應鏈企業(yè)的互相協(xié)調才能使系統(tǒng)的利潤最大化。本文將比對兩種回收責任主體各自在直接回收和梯度利用企業(yè)參與下的回收決策,并通過引入成本共擔契約討論企業(yè)之間的合作。

      1.2? 模型符號說明。考慮由單一電池商、單一汽車品牌商、單一梯度利用企業(yè)以及消費者組成的閉環(huán)供應鏈系統(tǒng)。動力電池的生產成本為c、批發(fā)價w、零售價格p,單位產品殘值與回收價格之差為k,回收率τ(為方便討論,假設本文回收的退役電池均可用來梯度利用)。

      隨著待拆解電池數量的增多和回收范圍的變大,提升回收拆解的效率越來越難,所以社會責任成本函數應具有邊際成本遞增的特征:c=ξR/2(其中R是CSR的投入水平,ξ是CSR投入成本的范圍參數,ξ越大表示同樣的努力程度付出的成本越

      多[14,16-17])這里的CSR投入成本主要指回收過程中的物流成本和最終的拆解成本。

      很多文獻[14,16]中采用價格和非價格變量的線性組合來表示需求函數。本文中消費者的購買行為不僅受到價格影響,還受到企業(yè)社會責任影響,需求函數D=a-bp+βR(其中a為市場容量,零售價格p和CSR水平R,b、β分別為價格和CSR水平的敏感系數,β越大表示每單位社會責任所帶來的需求增加量越大,a, b, β>0),動力電池零售價格越低,回收時履行的社會責任越多,消費者越喜歡購買此類產品。

      供應鏈系統(tǒng)的決策順序如下:第一階段,電池商占據供應鏈主導權做出自己的決策;第二階段,汽車品牌商和梯度利用企業(yè)在觀察到電池商的行為后分別做出自身最優(yōu)的決策。

      2? 模型建立與求解分析

      2.1? 無梯度利用情形下電池商CSR努力的Stackelberg博弈模型EE。早期新能源汽車市場尚未有企業(yè)進行大規(guī)模的梯度利用,因此在不考慮梯度利用行為下,電池商負責動力電池的生產。電池商具有對電池回收不可推卸的責任,考慮電池商負責回收的Stackelberg博弈。

      市場需求:D=a-bp+βR;電池商利潤:π=w-c+τkD-ξR/2;汽車品牌商利潤:π=p-wD。根據逆向歸納法先求解汽車品牌商的利潤最大化決策,對汽車品牌商利潤函數求關于p的一階偏導數,并對p求二階偏導得-2b<0,故在此點可取得極大值:p=,將p代入電池商利潤進一步求解關于w,R的一階偏導數,聯立方程組:w=,R=。

      因為w,R大于0,a為市場容量,a-bc-kτ>0,所以-β+4bξ>0。根據海瑟矩陣得:-b<0,ξb->0,故在此點可取得極大值,將解得的w,R代入P和利潤函數,得w,R,p,π,π由表1給出。

      2.2? 梯度利用情形下電池商和梯度利用企業(yè)CSR努力的Stackelberg博弈模型Et。當動力電池回收市場達到一定規(guī)模,考慮通過梯度利用企業(yè)回收電池并進行梯度利用,最終給電池商進行拆解。假設梯度利用企業(yè)單位梯度利用獲利為u(包含轉移價格之差以及二次利用獲利),企業(yè)社會責任水平為R。

      市場需求:D=a-bp+βR+R;電池商利潤:π=w-c+τkD-ξR/2;汽車品牌商利潤:π=p-wD;梯度利用企業(yè)利潤:π=uτD-ξR/2。汽車品牌商和梯度利用企業(yè)分別觀察電池商行為并做出自己的決策。根據逆向歸納法,同理,求得梯度利用企業(yè):R=,且對R的二階導-ξ<0,R為極大值。此時汽車品牌商:p=,對p求二階偏導得-2b<0,則此點為極大值點。將p代入電池商的利潤函數,分別求關于w和R的一階偏導數,聯立方程組:w=;

      R=。

      因為w,R>0, τuβ+aξ-bcξ+bkτξ=τuβ+a-bcξ+bkτξ>0, 則-β+4bξ>0, 所以海瑟矩陣滿足-b<0, ξb->0,故在此點取得極大值。將w,R代入,得p、π、π、π由表1給出。

      2.3? 無梯度利用情形下汽車品牌商CSR努力的Stackelberg博弈模型MM。考慮汽車品牌商承擔延伸責任,因為不具有動力電池技術,前期需要一次性投入電池拆解技術的研發(fā)成本,假設在本文中該費用與CSR水平有關,隨著CSR水平的提高,對拆解技術的要求越來越高,研發(fā)越來越困難,故研發(fā)成本函數也具有邊際成本遞增的特征,假設該費用關于CSR的敏感度為γ,則研發(fā)成本為γR/2[14,16-18]。

      市場需求:D=a-bp+βR;電池商利潤:π=w-cD;汽車品牌商利潤:π=p-w+τkD-ξ+γR/2。

      同理,計算出w、p、R、π、π由表1給出。

      2.4? 梯度利用情形下汽車品牌商和梯度利用企業(yè)CSR努力的Stackelberg博弈模型Mt??紤]通過梯度利用企業(yè)回收電池并進行梯度利用,最終給汽車品牌商進行拆解,同2.3研發(fā)成本為γR/2。市場需求:D=a-bp+βR+R;電池商利潤:π=w-cD;汽車品牌商利潤:π=p-w+τkD-ξ+γR/2;梯度利用企業(yè)利潤:π=uτD-ξR/2。

      以電池商為主導商,汽車品牌商和梯度利用企業(yè)觀察電池商決策并做出自己的決策,計算過程同上,均衡結果由表1給出。

      2.5? 回收模型對比。前面分析了電池商和汽車品牌商分別作為延伸責任承擔主體參與CSR努力并將均衡結果繪制成表1。結合動力電池市場現狀并利用作差法和比值法比較各均衡解間的大小。

      結論1? w>w>w>w

      電池商承擔延伸責任下的批發(fā)價格高于汽車品牌商承擔延伸責任。電池商的利潤來自批發(fā)價格與市場需求,在電池商承擔延伸責任的情形下,提高批發(fā)價格會導致需求量減少,另一方面CSR努力帶來需求量的增加,當CSR投入的收益優(yōu)于因價格上漲導致需求量減少帶來的損失,電池商提高批發(fā)價格將獲得更多利潤。在汽車品牌商承擔延伸責任的情形下,汽車品牌商CSR努力會增加市場需求量,此時電池商愿意降低批發(fā)價格以實現利潤增加。

      結論2

      提高零售價格會導致需求量的下降,但是供應鏈的CSR努力對消費者的購買產生積極的影響,最終使供應鏈整體的利潤上升。電池商和汽車品牌商通過提高批發(fā)價格和零售價格使部分CSR努力成本給消費者分擔,從這個角度說明CSR投入降低了消費者購買產品的效用。當消費者價格敏感度不高時,下游的汽車品牌商CSR努力導致成本增加而提高價格,當敏感度很高時,汽車品牌商會降低零售價格增加需求來緩解CSR努力成本。

      結論3? R>R>R>R>R=R

      比較供應鏈三個成員的均衡CSR水平,發(fā)現電池商的CSR水平最高。因為電池商占據供應鏈主導權,它在做決策的時候通過兩條途徑使自身利益最大化,一個通過提高CSR水平獲得更高的需求量,另一個通過提升價格獲得更多利潤。根據結論1可知,電池商承擔延伸責任的情形下批發(fā)價格更高,是為了緩解更高的CSR成本帶來的影響。在汽車品牌商CSR努力的情況下,由于來自上游電池商的批發(fā)價格較低w>w, w>w,它可以很好地控制電池批發(fā)成本,進而在電池回收上進行較少的CSR努力就可以獲得更高的利潤。汽車品牌商回收下需要轉移的成本更少,消費者需要承擔的成本更低,由此消費者購買新能源汽車的效用更高。最后發(fā)現梯度利用企業(yè)的參與均促進了電池商和汽車品牌商的回收努力。

      結論4

      觀察汽車品牌商和電池商的利潤,發(fā)現梯度利用使供應鏈其他成員獲得更高的利潤。且利潤分別與價格敏感度、研發(fā)成本有關,在Stackelberg博弈分散決策下,當消費者價格敏感度和研發(fā)成本都很高,電池商CSR努力的系統(tǒng)利潤較優(yōu);當價格敏感度和研發(fā)成本都很低,汽車品牌商和梯度利用企業(yè)參與CSR努力下的系統(tǒng)利潤最優(yōu)。

      觀察汽車品牌商在各個回收模式下的均衡利潤,發(fā)現在消費者對價格敏感度較強時,電池商承擔延伸責任的情形下的利潤高于汽車品牌商,且梯度利用企業(yè)參與后的利潤更高。反之,汽車品牌商承擔延伸責任的情形下的利潤更優(yōu),即π>π,

      π>π。原因如下:當消費者敏感度較高時,會抑制電池商向下游轉移CSR成本,此時汽車品牌商“搭便車”獲得高利潤。而在消費者對于價格敏感度較低時,汽車品牌商將自身CSR努力成本通過更高的零售價格轉移給消費者分擔進而獲得高利潤。

      3? 算例分析

      為了論證以上結論的合理性,本節(jié)通過數值仿真實驗進行分析,并繪制圖形描述參數敏感度和契約對均衡結果的影響。綜合考慮模型的現實意義,關于初始實驗數據的選取如下:

      a=100, c=5, ξ=1, γ=0.4, τ=0.7, k=0.5, u=0.2, 在討論β的影響時b=5,在討論b的影響時β=1.5[14,16]。

      先討論消費者的價格敏感度b、CSR水平敏感程度β對均衡結果的影響,包括批發(fā)價格、零售價格、CSR水平、利潤。

      圖1分析了參數b和β對均衡批發(fā)價格、零售價格的影響,由于MM模式下批發(fā)價格的最優(yōu)解不含有β故不參與分析。首先發(fā)現隨著消費者對價格敏感度的增加,批發(fā)價格和零售價格逐漸降低。其次零售價格、批發(fā)價格隨著β的增加而增高,其中汽車品牌商回收下的批發(fā)價格受β的影響不大。最后,電池商回收下的價格高于汽車品牌商回收,該結果滿足結論1、2,且梯度利用企業(yè)參與會提高批發(fā)和零售價格。

      具體原因如下:消費者對價格的敏感度會對產品的市場需求起抑制作用,對于CSR的偏好程度會對產品的市場需求起到積極地促進作用。

      圖2將系統(tǒng)各成員在不同延伸責任承擔主體下的CSR水平進行了敏感度分析,其中不包含梯度利用企業(yè)的CSR水平,但是發(fā)現梯度利用企業(yè)的參與使得供應鏈其他成員獲得更高的CSR水平。還可以發(fā)現隨著價格敏感度的提升而R降低,伴隨β的提升R也提高。其次,電池商回收下的CSR水平高于汽車品牌商回收。

      圖3描繪了參數b和β對π、π的影響,首先電池商和汽車品牌商的利潤都隨著價格敏感度的升高而降低,隨著CSR敏感度的升高而升高。其次當研發(fā)成本低γ<ξ且消費者價格敏感度高時,供應鏈成員只有在對方和梯度利用企業(yè)CSR努力時,自身才能取得最優(yōu)利潤,這也說明了當供應鏈其他成員CSR努力時,不努力的那位出現了“搭便車”行為,該結果與結論4相同。最后發(fā)現進行梯度利用可以提高供應鏈其他成員的利潤。

      圖4首先表明了消費者的價格敏感度b對系統(tǒng)利潤起消極的抑制作用,而CSR敏感度β對系統(tǒng)的利潤起積極促進作用。其次在滿足研發(fā)成本低、價格敏感度高的情況下汽車品牌商承擔延伸責任下的系統(tǒng)利潤優(yōu)于電池商承擔延伸責任下的利潤,且梯度利用企業(yè)參與可以使系統(tǒng)利潤更優(yōu)。

      4? 結束語

      本文研究EPR約束下以及考慮企業(yè)社會責任行為的動力電池供應鏈梯度利用回收策略。發(fā)現CSR努力成本會被供應鏈成員通過正向供應鏈轉移給消費者承擔;梯度利用可以給供應鏈系統(tǒng)帶來更多的收益;消費者價格敏感度和電池拆解技術研發(fā)成本對系統(tǒng)利潤產生影響。這些結果,首先判斷出在EPR約束下動力電池回收的延伸責任的最優(yōu)承擔者,同時探討最優(yōu)梯度利用決策,以實現更高的系統(tǒng)利潤和CSR水平。其次得出的結論為以后電池供應鏈企業(yè)的回收策略提供理論參考,也為政府的EPR政策的制定提供了建議。同時本文也存在許多不足,CSR只能描述企業(yè)社會責任努力程度,并不能幫助企業(yè)制定精確的回收決策;將來可以在汽車品牌商占據供應鏈主導權的情形下分析梯度利用策略。

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