1.闭环供应链架构-强化信息透明,突破闭环供应链管理中的信息共享...
李晨+孙浩+张桂涛
摘 要：针对两条相互竞争的零售商主导型闭环供应链，分别在两条链均选择制造商回收模式或均选择零售商回收模式的基础上探讨了集中式渠道结构（两条链均为集中式决策）、分散式渠道结构（两条链均为分散式决策）以及混合式渠道结构（一条链为分散式决策，另一条链为集中式决策）三种情形下的最优定价、回收率、成员利润、链利润与系统总利润，然后将不同情形进行对比。研究结果表明：从消费者利益和环境绩效视角，无论两链之间的竞争强度如何，集中式渠道结构最优，其次是混合式渠道结构，最后是分散式渠道结构，且同种渠道结构下制造商回收模式优于零售商回收模式；两链的竞争强度将对渠道博弈均衡结构以及两种回收模式下的参与成员利润、链利润以及系统总利润的数量关系产生显著影响。
关键词：闭环供应链；供应链竞争；零售商主导；回收模式；渠道结构
中图分类号：F273.7 文献标识码：A
Abstract： For two competing retailer-led closed-loop supply chains both of which select manufacturer-collection mode or retailer-collection mode， the paper investigates the optimal pricing strategies， collection rates， chain member profits， closed-loop supply chain profits and the total system profit under three different channel structures： centralized channel structure（both chains are centralized）， decentralized channel structure（both chains are decentralized）and hybrid channel structure（one chain is centralized and the other chain is decentralized）. The result shows that from the perspectives of consumers' benefits and environmental performances， no matter what competition intensity between the two chains is， the best is the centralized channel structure， and then is the hybrid channel structure， the worst is the decentralized channel structure. Under the same channel structure， manufacturer-collection mode is superior to retailer-collection mode. The competition intensity has a significant impact on the equilibrium strategies of channel selection and the quantitative relations of chain member profits， closed loop supply chain profits and the total system profit between the two collection modes.
Key words： closed-loop supply chain； supply chain competition； retailer-led； collection mode； channel structure
0 引 言
近年来，全球经济与科技的飞速发展也带来诸多负面影响，如产品更新速度加快所产生的大量废弃物对生态环境和资源可持续发展构成了严重的威胁与挑战。在这种背景下，世界各国均要求生产企业对到达生命周期的废旧产品实施回收再利用，由此驱动的逆向供应链与传统的采购、生产、销售等正向物流活动整合而成为闭环供应链系统。学者们已在闭环供应链的生产库存策略、回收模式选择以及定价与协调等领域进行了大量研究，推荐读者可查阅Govindan（2015）的综述性文章[1]。
鉴于企业运营中的各类竞争难以避免，探讨竞争因素对产品定价与回收模式选择的影响成为当前闭环供应链领域的重要研究趋势之一。根据竞争涉及的范围，可分为单条闭环供应链内部企业间的竞争以及两条或多条闭环供应链之间的竞争，相对而言，前者的研究成果更加丰富。如Savaskan（2006）在两零售商竞争环境下比较了制造商直接回收与零售商间接回收两种回收模式下的系统效率，揭示了零售商间的竞争强度将显著影响最优回收模式的选择[2]。韩小花（2010）研究了两竞争制造商与一个共用零售商市场结构下的回收模式选择策略[3]。其他相关研究包括文献[4-8]等。然而随着市场竞争的愈演愈烈，企业间的竞争已逐渐演变为供应链与供应链之间的竞争。McGuire（1983）最早提出了链与链竞争的研究框架，其讨论了两个制造商与两个替代品零售商的占优纵向结构，并指出分散化结构可在一定程度上缓解剧烈的价格竞争[9]。之后学者们结合不同的需求环境、信息共享机制、决策者风险偏好等因素对链与链竞争供应链的均衡策略和合同设计进行了探讨[10-12]，近年来逐渐推广至闭环供应链领域。
Wei（2015）针对两条相互竞争的供应链（一条无回收再制造的传统正向供应鏈以及另一条制造商回收模式下的闭环供应链），基于制造商与零售商的不同主导情形研究了集中式和四种分散式渠道结构下的系统定价与生产再制造策略[13]。Zheng（2016）针对一条传统正向供应链和一条零售商回收模式下的闭环供应链相互竞争的情形，比较了集中式渠道结构（两条链均为集中式决策）、分散式渠道结构（两条链均为制造商主导的分散式决策）以及混合式渠道结构（其中一条链为集中式决策，另一条链为制造商主导的分散式决策）下的变量均衡解与利润分配结果[14]。宋敏（2013）等研究了第三方回收模式下两条竞争闭环供应链的渠道结构选择问题[15]。李晓静（2016）研究了制造商回收模式下相互竞争的两条分散式闭环供应链的销售模式选择问题[16]。少量学者涉及到不同回收模式下链链竞争闭环供应链的系统效率比较研究。李晓静（2016）在集中式与分散式两种渠道结构下比较了制造商回收、零售商回收和第三方回收三种模式的闭环供应链成员利润与环境绩效，识别出不同竞争强度与回收补偿价格参数组合下的最优回收模式[17]。endprint
综上所述，以往绝大多数探讨链间竞争的闭环供应链文献均假设制造商为主导者，仅有Wei[13]基于两条链的不同主导类型展开分析，但其局限于单一的制造商回收模式。尽管文献[17]考虑了不同回收模式下两条闭环供应链的竞争，但却未涉及混合式渠道结构和零售商主导情形。与以往文献皆不同，本文针对零售商主导的两条竞争闭环供应链，在制造商回收与零售商回收两种模式下，探讨和比较集中式、分散式和混合式三种渠道结构的闭环供应链最优定价与回收策略，以期为现实中企业选择合理的渠道结构与回收模式提供理论支持。
1 问题描述和参量假设
1.1 模型描述
考虑两条完全相同的闭环供应链间的竞争，每条闭环供应链由一个处于主导方的零售商和一个作为跟随方的制造商组成。分别在制造商回收模式（M模式）和零售商回收模式（R模式）下，针对集中式渠道结构（两条链均为集中式决策，简写为CC结构）、分散式渠道结构（两条链均为分散式决策，简写为DD结构）或混合式渠道结构（一条链为分散式决策、另一条链为集中式决策，简写为H结构）的情形展开研究，具体如图1所示。此外，假设博弈信息对称且双方均为风险中性的理性决策者，消费者对新产品与再制造产品持有同等偏好，二者价格相同。
1.2 变量定义和符号说明
为便于模型的建立，作如下变量定义和说明：
w表示第i条链中制造商的单位产品批发价，为制造商的决策变量，i=1，2；p表示第i条链中零售商的单位产品零售价，为零售商的决策变量，i=1，2；Dp-p=φ-p+βp表示第i条链的市场需求函数，其中φ为市场容量，β表示两条链间的竞争强度0<β<1，即每条链的需求均与自身价格负相关，与竞争对手价格正相关，且自身价格对需求的影响程度大于竞争对手价格的影响程度；τ表示第i条链的回收率，为回收方的决策变量；I=Cτ表示回收方的回收固定成本，C为投资系数[2]；c表示新产品单位生产成本；c表示旧产品单位再制造成本；Δ=c-c表示相比于生产新产品的再制造成本节约额；A表示回收方从消费者处回收旧产品所支付的单位回收价格；b：零售商回收模式下制造商从零售商处回购旧产品所支付的单位转移价格，为制造商的决策变量；b>A确保零售商可通过回收取得的获益。
以下变量的上角标表示回收模式与渠道结构的组合，如CC代表集中式渠道结构，MHC和MHD分别指制造商回收模式下混合式渠道结构中采取集中式决策和分散式决策的两条闭环供应链，其他情形可作类似解释，限于篇幅略。变量的下角标表示第i条闭环供应链或相应的利益主体。
2 集中式渠道结构下的竞争性闭环供应链博弈模型
在CC渠道结构的两条闭环供应链中，制造商与零售商均结为同盟以追求所在链的总利润最优，则无论在M回收还是R回收模式下，w和b均为系统内部变量，因而仅需确定最优的零售价和回收率。具体模型如下：
π，其中π=p-c+Δ-Aτφ-p+βp-Cτ，i=1，2
π关于p和τ的海塞矩阵H=，故当二阶主子式4C-Δ-A>0时，π是p和τ的联合凹函数。其一阶条件对应于零售价与回收率的最优解：
p=p=+c， τ=τ=
进而得到每条闭环供应链利润为：
π=π=
3 制造商回收模式下分散式与混合式渠道结构的博弈模型
3.1 DD渠道结构
在DD渠道结构中，两条闭环供应链均建立以零售商为主导、制造商为跟随的Stackelberg主从博弈，第i条链的具体模型如下：
其中：制造商与零售商的利润函数分别为：
π=w-c+Δ-Aτφ-p+βp-Cτ
π=p-wφ-p+βp
采用逆向归纳法得到该模型的子博弈精炼Nash均衡价格为：
p=p=
进而可得到其他决策变量均衡解、成员利润与链利润，详见表1中的第1列。
3.2 H渠道结构
在H渠道结构中，一条集中式决策的闭环供应链追求整体最优，其利润最大化问题为：
π
其中：π=p-c+Δ-Aτφ-p+βp-Cτ
另一条分散式闭环供应链的Stackelberg主从博弈模型为：
其中：π=w-c+Δ-Aτφ-p+βp-Cτ，π=p-wφ-p+βp。
同样采用逆向归纳法得到：
p=
p=
其他决策变量均衡解与成员利润详见表1中的第2列。
4 零售商回收模式下分散式与混合式渠道结构的博弈模型
4.1 DD渠道结构
R回收模式下DD渠道结构第i条链的Stackelberg博弈模型如下：
其中：π=w-c+Δ-bτφ-p+βp，π=p-w+b-Aτφ-p+βp-Cτ。
求解得均衡價格与回收率分别为：
p=p=
τ=τ=
其他变量均衡解与成员利润详见表2中的第1列。
此外，易证=0，=0，=0，=0均成立，即回收补贴的变化并未影响最优的零售价与回收率，进而可知制造商利润、零售商利润、链利润与系统总利润亦与b的取值无关，只需满足b∈A，Δ即可。与文献[18]一致，本文也假设b=Δ。
4.2 H渠道结构
在R回收模式下，H渠道结构中集中式决策的闭环供应链利润最大化问题为：
π
其中：π=p-c+Δ-Aτφ-p+βp-Cτ
分散式闭环供应链的Stackelberg博弈模型为：
其中：π=w-c+Δ-bτφ-p+βp-Cτ，π=p-w+b-Aτφ-p+βP。endprint
求解可得：
p=
p=
τ=
τ=
其他决策变量均衡解与成员利润详见表2中的第2列。
易证此情形下，回收补贴b对于零售价、回收率、制造商利润和零售商利润亦不产生影响，因此同样假设b=Δ。
5 两种回收模式不同渠道结构下的均衡解与利润比较分析
5.1 价格比较
命题1：在集中式与两种回收模式的不同渠道结构中，最优零售价的数量关系如下：
p 命题1表明：无论两链竞争强度如何，DD渠道结构下的产品定价高于H渠道结构，H渠道结构中的分散式闭环供应链定价高于集中式闭环供应链，两条链均为集中式供应链的CC结构产品定价最低，这主要归因于分散式闭环供应链中的双重边际化效应；此外，相同渠道结构下M回收模式的最优定价低于R回收模式，该结论与零售商主导的单链结论类似，即从消费者的视角，M回收模式优于R回收模式。 5.2 回收率比较 命题2：在集中式与两种回收模式的不同渠道结构中，最优回收率的数量关系如下： （1）τ<τ<τ<τ<τ<τ<τ （2）2τ>τ+τ>τ+τ>2τ>2τ 命题2（1）表明：无论两链的竞争强度如何，从单条链的视角，H渠道结构下集中式闭环供应链的回收率最高，其次是CC渠道结构下任一条链的回收率，再次是DD渠道结构下任一条链的回收率，最后是H渠道结构下分散式闭环供应链的回收率；命题2（2）表明：无论竞争强度如何，从参与竞争的两条闭环供应链的总体视角，CC渠道结构下的两条链总回收率最高，H渠道结构优于DD结构，此外，在同种渠道结构下，无论是单条链或两条链，相比于R回收模式，M回收模式可产出更高的环境绩效。 5.3 利润比较 命题3：（1）在M回收模式下，不同渠道结构下各条闭环供应链的利润关系为：当0<β<β时，π>π>π>π；当β<β<β时，π>π>π>π；当β<β<β时，π>π>π>π；当β<β<1时，π>π>π>π。 其中：β=，β=， β=。 （2）在R回收模式下，不同渠道结构下各条闭环供应链的利润关系为：当0<β<β时，π>π>π>π；当β<β<β时， π>π>π>π；当β<β<β时，π>π>π>π；当β<β<1时，π>π>π>π。其中：β4 =，β=，β=。 通过命题3（1）的计算结果得到了与文献[15]类似的推论：在M回收模式下，当竞争强度0<β<β时，两闭环供应链的渠道选择均衡结构为CC结构，且CC结构亦为Pareto最优结构；当β<β<β时，尽管渠道选择均衡结构仍为CC结构，但却陷入次优的囚徒困境均衡，两条链均转化为分散式情形（即形成DD結构）可实现Pareto改进；当β<β<β时，CC结构和DD结构均为Nash均衡结构，其中DD结构为Pareto占优策略；当β<β<1时，闭环供应链的渠道选择均衡结构为DD结构，且DD结构亦为Pareto最优。R回收模式下的渠道选择均衡结构与M回收模式类似，差别仅在于临界点分别对应于β，β和β。 命题3（1）表明：在M回收模式下，从参与竞争的闭环供应链视角分析，若竞争对手是分散式决策，则当竞争强度低于阈值β时自身应形成集中式闭环供应链；相反当竞争强度高于β时，自己也应选择分散式决策。而当竞争对手是集中式闭环供应链时，仅当回收竞争强度高于阈值β时自身应选择分散式决策，在其他情形下也应形成集中式闭环供应链。类似地，可通过命题3（2）的结论对R回收模式进行分析。 命题4：在DD渠道结构下，两种回收模式的闭环供应链与成员利润关系为： （1）从单条链利润视角，当0<β<β时，π>π；当β<β<1时，π<π。 其中：β=。 （2）从链成员利润视角：①π>π；② 当0<β<β时，π>π，当β<β<1时，π<π。 其中：β=。 命题4（1）表明在DD渠道结构下，当两链的竞争强度低于阈值β时，M回收模式下的闭环供应链将获得更高的利润；反之，当竞争强度超过阈值β时，R回收模式下闭环供应链的整体利润较优。命题4（2）表明无论竞争强度如何，R回收模式下的制造商利润均优于M回收模式，即当零售商主导闭环供应链且存在链间竞争的情形下，相对于自行回收旧产品，制造商仍愿将其交由零售商承担；此外，当竞争强度超过阈值β时，M回收模式下的零售商利润优于R回收模式，反之则是R回收模式较优，经比较易知β<β。 命题5：在H渠道结构下，两种回收模式的闭环供应链与成员利润关系为： （1）从单条链利润视角，π>π，π<π； （2）从链成员利润视角：①当0<β<β时，π>π；当β<β<1时，π<π。 其中：β=。②π<π。 命题5（1）表明在H渠道结构下，从单条链的视角，M回收模式下的集中式闭环供应链利润高于R回收模式，相反R回收模式下的分散式闭环供应链利润高于M回收模式；命题5（2）表明从链成员利润视角，当两链的竞争强度低于阈值β时，M回收模式下的制造商利润优于R回收模式，反之R回收模式下的制造商利润较优；而无论竞争强度如何，R回收模式下的零售商利润均优于M回收模式。 6 算例分析 鉴于问题的复杂性，以下将采取数值算例的方式比较不同渠道结构与回收模式下两条竞争链的系统总利润，设某电器电子类产品的参数取值为：C=1 000， φ=100， c=20， Δ=15， A=5，图2给出了当竞争强度β从0到1的增长过程中各利润的变化趋势与数量关系。 由图2可见，随着竞争强度β的增加，不同渠道结构和回收模式下的闭环供应链系统总利润呈现出以下情形：（1）0<β
+π；（7）<β<时，2π<π+π<2π<2π<π+π；（8）<β<时，2π<π+π<2π<π
+π<2π；（9）<β<时，2π<π+π<π+π<2π<2π；（10）<β<β时，2π<π+π<π+π<2π<2π；（11）β<β<1时，2π<π+π<π+π<2π<2π。
其中，=0.383，=0.385，β=0.416，β=0.421，=0.447，=0.449，=0.451，=0.453，=0.624，β=0.664。
即从渠道结构的角度而言，仅当竞争强度β处于相对较低的水平（<0.383）时，CC渠道结构下的系统总利润最优；随着β的增加，H渠道结构开始超过另两种渠道结构，且CC结构下的系统总利润逐渐低于DD结构；当β继续增加至相对较高的水平（>0.453）后，DD结构体现出明显的优势，其次是H结构，最后是CC结构。该变动趋势充分表明：当两链的竞争强度较低时，集中式闭环供应链的全局控制和整体协调性使其具有较高的系统绩效，而分散式闭环供应链则因双重边际化效应的存在导致系统的低效率；而当两链的竞争强度较高时，激烈的市场竞争使得两条集中链两败俱伤，尽管其仍具有最高的回收率，但较低的价格导致边际利润和系统总利润的显著减少；相反，两条分散链的内部纵向竞争却能够在一定程度上缓解剧烈的链间横向竞争。从回收模式的角度而言，仅当竞争强度非常高（>0.664）时，DD渠道结构R回收模式下的系统总利润才优于M回收模式，而在其他所有竞争强度与渠道结构组合下均是M回收模式较优。
7 结论与展望
本文研究了零售商主导下基于链链竞争的闭环供应链渠道结构与回收模式选择问题，运用博弈理论分别得到不同渠道结构与回收模式组合下的最优零售价格、回收率、参与成员利润、链利润以及系统总利润，进而将不同情形下的结果进行对比。研究表明：
（1）无论两链的竞争强度如何，CC渠道结构下的产品价格最低，其次是H渠道结构下的集中链，再次是H渠道结构下的分散链，最高的是DD渠道结构；在同种渠道结构下，R回收模式下的价格均高于M回收模式。故从消费者剩余的角度，CC渠道结构最优，而M回收模式优于R回收模式。
（2）无论两链的竞争强度如何，CC渠道结构下两条链的总回收率最高，其次是H渠道结构，最后是DD渠道结构。而从单条链的角度，H渠道结构下的集中链回收率最高，其次是CC结构下的任一条链，再次是DD结构下的任一条链，最后是H渠道结构下的分散链；在同种渠道结构下，M回收模式下的回收率均高于R回收模式。故从环境绩效的角度，CC渠道结构最优，M回收模式优于R回收模式。
（3）两链的竞争强度将对渠道博弈均衡结构以及两种回收模式下的参与成员利润、链利润以及系统总利润的数量关系产生显著影响。首先，无论在何种回收模式下，从参与竞争的闭环供应链视角分析，若竞争对手是分散式决策，则当竞争强度低于某阈值时自身应形成集中式闭环供应链；相反当竞争强度高于该阈值时，自己也应选择分散式决策；而当竞争对手是集中式闭环供应链时，仅当竞争强度超过更高的阈值时自身应选择分散式决策，而在其他情形下也应形成集中式闭环供应链。对于系统总利润而言，在H渠道结构下，无論何种竞争强度，M回收模式均能比R回收模式获得更高的系统利润；而在DD渠道结构下，仅当竞争非常剧烈时，R回收模式的系统利润优于M回收模式，否则M回收模式更优。
本文局限性在于假定两条链的回收方相同，而两条链选择不同的回收策略时的情形（如一条链为制造商回收模式而另一条链为零售商回收模式）尚需进一步研究。
参考文献：
[1] Govindan K， Soleimani H， Kannan D. Reverse logistics and closed-loop supply chain： A comprehensive review to explore the future[J]. European Journal of Operational Research， 2015，240（3）：603-626.（下转第113页）endprint
