馮章偉, 肖條軍, 牟善棟

(1.寧波大學(xué) 商學(xué)院,浙江 寧波 315211; 2.南京大學(xué) 工程管理學(xué)院 行為決策與控制實(shí)驗(yàn)中心,江蘇 南京 210093; 3.中央財(cái)經(jīng)大學(xué) 商學(xué)院,北京 100081)

0 引言

隨著人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要和再制造技術(shù)發(fā)展以及政府政策的出臺(tái),更多的制造型企業(yè)外包回收與再制造業(yè)務(wù)[1]。其中,報(bào)廢汽車、家電和電子產(chǎn)品作為數(shù)量龐大而價(jià)值可觀的廢舊產(chǎn)品最受關(guān)注。目前,我國年報(bào)廢汽車約500萬輛,報(bào)廢“四機(jī)一腦”1600萬臺(tái),報(bào)廢手機(jī)2000萬部,每年產(chǎn)生約8億噸固體廢物[2]。在造成資源浪費(fèi)的同時(shí),這些電器電子垃圾對(duì)于空氣、土壤和動(dòng)植物造成了危害。因此,發(fā)展回收與再制造產(chǎn)業(yè)對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境都具有顯著效益。

考慮到社會(huì)分工和規(guī)模效應(yīng),很多制造商專注新產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn),不愿自己回收與再制造廢舊產(chǎn)品,而是委托第三方再制造商(3PR)完成,即構(gòu)建第三方再制造模式(外包或授權(quán)),且已經(jīng)成為業(yè)界的常態(tài)[3-6]。例如,卡特彼勒為路虎建立了一個(gè)全球再制造中心,專門負(fù)責(zé)路虎廢舊汽車的回收和再制造業(yè)務(wù),在完成再制造后,路虎支付外包費(fèi)用并回購這些產(chǎn)品并在市場(chǎng)上進(jìn)行貼牌銷售。而有些制造商將再制造產(chǎn)品的銷售業(yè)務(wù)也授權(quán)給了3PR,例如,蘋果將廢舊的部分型號(hào)iPhone和iPad的回收再制造和再銷售業(yè)務(wù)全部授權(quán)給了富士康。

為進(jìn)一步鼓勵(lì)制造商選擇第三方再制造模式,不同國家制定了干預(yù)機(jī)制指導(dǎo)閉環(huán)供應(yīng)鏈的運(yùn)作。例如,西方國家通過征收碳稅來實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的目的。在實(shí)施“中國制造2025”的初始階段,企業(yè)受到政策等外部因素的影響較大,引入政府補(bǔ)貼/碳稅機(jī)制可以促進(jìn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),將更多精力投入到制定企業(yè)再制造戰(zhàn)略上。對(duì)于補(bǔ)貼或碳稅機(jī)制,申成然等[7]考慮再制造知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問題,并發(fā)現(xiàn)政府補(bǔ)貼能夠有效增加回收量。YENIPAZARLI[8]研究了碳排放稅對(duì)能夠再制造自己產(chǎn)品的制造商的最優(yōu)生產(chǎn)的影響,并探索最優(yōu)碳排放稅來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的三贏。王道平等[9]以政府對(duì)制造商碳排放情況進(jìn)行獎(jiǎng)懲為背景,研究了政府碳排放獎(jiǎng)懲的差別定價(jià)。

閉環(huán)供應(yīng)鏈管理不僅要考慮供給側(cè)關(guān)注的第三方再制造模式和政府補(bǔ)貼/碳稅機(jī)制,還要考慮需求側(cè)的消費(fèi)者表現(xiàn)出的綠色消費(fèi)行為。綠色消費(fèi)有利于促進(jìn)再制造產(chǎn)品銷售,更多的企業(yè)將會(huì)受益于綠色消費(fèi)觀念并樹立良好企業(yè)形象[10]。在再制造研究中,GU等[11]考慮了消費(fèi)者對(duì)于不同產(chǎn)品價(jià)值的分類。ATASU等[12]將消費(fèi)者分為普通和綠色消費(fèi)者,并發(fā)現(xiàn)當(dāng)綠色消費(fèi)者比例較大時(shí),制造商會(huì)明顯提高再制造產(chǎn)品的價(jià)格來獲取更多的利潤。

綜上所述,政府會(huì)采取補(bǔ)貼或碳稅機(jī)制來鼓勵(lì)制造商選擇外包或授權(quán)(例如,上海采取補(bǔ)貼機(jī)制以實(shí)現(xiàn)其“擴(kuò)大開放100條”的第47至49條,即創(chuàng)新發(fā)展高端綠色進(jìn)口再制造,其對(duì)象就包括在上海建廠的卡特彼勒),并以此促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。在兩種政府干預(yù)機(jī)制和外包或授權(quán)模式下,綠色消費(fèi)者表現(xiàn)出特定的購買偏好,表現(xiàn)在:(1)得益于卡特彼勒成熟的再制造技術(shù)和政府補(bǔ)貼,貼牌銷售的路虎依然廣受綠色消費(fèi)者的歡迎;(2)以富士康的維修技術(shù)為后盾,旗下子公司愛鋒派對(duì)再制造iPhone和iPad進(jìn)行再銷售,這些再制造產(chǎn)品與原機(jī)型外觀和功能一致、性能略有降低但價(jià)格也有所降低,經(jīng)常被搶斷貨?；谝陨习咐拖M(fèi)者行為偏好以及政府運(yùn)作,研究考慮綠色偏好和政府補(bǔ)貼/碳稅的第三方再制造模式,具有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)需求,也引出了本文的研究話題。

對(duì)于第三方再制造模式的研究主要集中在外包模式,涉及到授權(quán)模式的是以專利授權(quán)為主[6,7],而本文考慮的授權(quán)是指授予3PR再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)與銷售權(quán)[3,13]。不同于ZOU等[3]和FENG等[4]的研究,ZOU等[3]只在計(jì)算社會(huì)福利時(shí)考慮了消費(fèi)者剩余而未將消費(fèi)者行為因素納入影響機(jī)制的研究中,FENG等[4]雖然考慮了消費(fèi)者行為因素卻并未考慮政府干預(yù)機(jī)制。與以往相關(guān)文獻(xiàn)的對(duì)比見表1。

表1 與以往相關(guān)文獻(xiàn)的對(duì)比

本文創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在研究視角和建模上,第一,從消費(fèi)者行為因素、政府干預(yù)機(jī)制運(yùn)作的視角深入研究再制造過程中Stackelberg博弈的內(nèi)在機(jī)理。第二,在建模上有所優(yōu)化:(1)將廢舊產(chǎn)品數(shù)量與再制造產(chǎn)品數(shù)量的關(guān)系進(jìn)行刻畫,并用KKT條件求得均衡解;(2)在兩種第三方再制造模式的對(duì)比下引入了消費(fèi)者行為偏好和政府干預(yù)機(jī)制,將行為決策和社會(huì)運(yùn)作刻畫到了相關(guān)研究中。在此基礎(chǔ)上,得到了一些關(guān)鍵結(jié)論:(1)雖然政府補(bǔ)貼機(jī)制有利于制造商和3PR,但長期而言,社會(huì)福利會(huì)很低,最終使政府改變策略選擇碳稅機(jī)制;(2)在碳稅機(jī)制的外包模式下,3PR無利可圖,此時(shí),只要授權(quán)模式有利可圖就可以實(shí)施。

1 模型描述和基本假設(shè)

1.1 模型中的參數(shù)說明

v:新產(chǎn)品的價(jià)值;

δ:再制造產(chǎn)品對(duì)于新產(chǎn)品的價(jià)值折扣率;

βr:消費(fèi)者對(duì)再制造產(chǎn)品的綠色偏好度;

η:回收成本規(guī)模系數(shù);

ci:i產(chǎn)品的單位生產(chǎn)成本,i∈{n,r},n表示新,r表示再制造;

b:補(bǔ)貼機(jī)制下政府為3PR每生產(chǎn)一件再制造產(chǎn)品提供的單位財(cái)政補(bǔ)貼;

c:碳稅機(jī)制下政府向零售商每銷售一件新產(chǎn)品征收的單位碳排放稅;

φ:生產(chǎn)單位再制造品與單位新產(chǎn)品所產(chǎn)生的碳排放量的比值。

1.2 系統(tǒng)描述與研究假設(shè)

考慮由單一制造商、零售商和3PR組成的閉環(huán)供應(yīng)鏈,制造商是領(lǐng)導(dǎo)者并決定采取外包或授權(quán)模式,3PR負(fù)責(zé)廢舊產(chǎn)品的回收,產(chǎn)品銷售在不同模式下由不同成員負(fù)責(zé)。考慮政府為3PR每生產(chǎn)一件再制造產(chǎn)品提供單位財(cái)政補(bǔ)貼,或向零售商每銷售一件產(chǎn)品征收相應(yīng)的單位碳排放稅。經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)圖見圖1和2。

(a)外包模式 (b)授權(quán)模式圖1 采取補(bǔ)貼機(jī)制的閉環(huán)供應(yīng)鏈

(a)外包模式 (b)授權(quán)模式圖2 采取碳稅機(jī)制的閉環(huán)供應(yīng)鏈

假設(shè)1假設(shè)消費(fèi)者潛在市場(chǎng)需求為1,消費(fèi)者認(rèn)為新產(chǎn)品的價(jià)值是v,v～U[0,1]。消費(fèi)者對(duì)于再制造產(chǎn)品存在一個(gè)相對(duì)于新產(chǎn)品的價(jià)值折扣率δ<1[15]。參照ATASU等[12]的研究,消費(fèi)者是短視的,每個(gè)消費(fèi)者在每個(gè)階段最多購買1個(gè)產(chǎn)品,不會(huì)比較兩個(gè)階段的效用,只在第二階段比較購買新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的效用。

假設(shè)2參照ABBEY等[16]的研究,消費(fèi)者對(duì)于再制造產(chǎn)品存在綠色偏好βr,且需要保證消費(fèi)者購買產(chǎn)品的效用為正,即pr-βrλ>0。此外,綠色消費(fèi)行為體現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的環(huán)境績效的偏好[17],在模型中,用回收率λ刻畫環(huán)境績效,而βr體現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)環(huán)境績效的偏好程度。

假設(shè)3為保證再制造需求為正,再制造產(chǎn)品的價(jià)格不能太高,即pr≤δpn+βrλ[4]。

假設(shè)4補(bǔ)貼機(jī)制下政府為3PR每生產(chǎn)一件再制造產(chǎn)品提供單位財(cái)政補(bǔ)貼b且b≤cr[18]。

假設(shè)5碳稅機(jī)制下政府向零售商每銷售一件新產(chǎn)品征收單位碳排放稅c,單位再制造品與新產(chǎn)品的碳排放量比值為φ<1[14]。

假設(shè)63PR通過設(shè)置回收站等措施回收廢舊產(chǎn)品,因此,需要付出回收成本,將回收成本刻畫為回收率的二次函數(shù)形式即ηλ2/2[19]。

假設(shè)7廢舊產(chǎn)品存在用于再制造的零部件,因而再制造產(chǎn)品生產(chǎn)成本低于新產(chǎn)品,即cr

基于以上假設(shè),第一階段,消費(fèi)者對(duì)于新產(chǎn)品的效用函數(shù)是U1=v-p1,考慮到消費(fèi)者是短視的且第一階段新產(chǎn)品數(shù)量只起到再制造產(chǎn)品數(shù)量約束的作用,所以,需求函數(shù)是D1=1-p1且滿足Dr≤λ·D1。

第二階段,消費(fèi)者對(duì)于兩種產(chǎn)品的效用函數(shù)分別是Un=v-pn和Ur=δv-pr+βrλ。當(dāng)Un>max{Ur,0},即(pn-pr+βrλ)/(1-δ)≤v≤1,消費(fèi)者購買新產(chǎn)品;當(dāng)Ur>max{Un,0},消費(fèi)者購買再制造產(chǎn)品;否則,消費(fèi)者不會(huì)購買任何產(chǎn)品。需求函數(shù)是Dn=1-(pn-pv+βrλ)/(1-δ)和Dr=(δpn-pr+βrλ)/[(1-δ)δ]。

第一階段,在制造商決定新產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格w1后,由零售商決定新產(chǎn)品的零售價(jià)格p1。第二階段,①外包模式下博弈順序:首先,由3PR宣布單位外包費(fèi)用tO;接著,由制造商決定新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格wn和wr;然后,由零售商決定新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格pn和pr;最后,由3PR決定廢舊產(chǎn)品的回收率λ。②授權(quán)模式下博弈順序:首先,由制造商制定新產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格wn和單位授權(quán)費(fèi)用tA;然后,由零售商制定新產(chǎn)品的零售價(jià)格pn;最后,由3PR決定再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格pr和廢舊產(chǎn)品的回收率λ。

2 均衡分析

第一階段制造商和零售商的利潤函數(shù)為

πM1=(w1-cn)·D1

(1)

πR1=(p1-w1)·D1

(2)

2.1 情形1—采取補(bǔ)貼機(jī)制的外包模式

盡管再制造產(chǎn)品具有低制造成本和低碳排放的雙重優(yōu)勢(shì),但是消費(fèi)者往往對(duì)再制造品的質(zhì)量存在偏見。此外,零售商或3PR銷售的再制造品會(huì)搶奪新產(chǎn)品的市場(chǎng)份額。這些都在一定程度上抑制了企業(yè)參與再制造生產(chǎn)或銷售的積極性,而政府補(bǔ)貼(可視為激勵(lì)機(jī)制)可有效引導(dǎo)再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

制造商、3PR和零售商的利潤函數(shù)為

(3)

(4)

(5)

且Dr≤λ·D1。

消費(fèi)者剩余和社會(huì)福利函數(shù)為

(6)

(7)

2.2 情形2—采取碳稅機(jī)制的外包模式

不同于補(bǔ)貼機(jī)制的激勵(lì)作用,政府采取碳稅政策也可有效引導(dǎo)再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這是因?yàn)?政府對(duì)單位再制造品征收的碳排放稅要小于單位新產(chǎn)品,在新產(chǎn)品和再制造品競(jìng)爭的市場(chǎng)環(huán)境中,再制造的低碳特性導(dǎo)致了低碳稅,降低了成本,從而提升了自身的競(jìng)爭力。

制造商、3PR和零售商的利潤函數(shù)為

(8)

(9)

(10)

消費(fèi)者剩余和社會(huì)福利函數(shù)為

(11)

(12)

采取碳稅機(jī)制的外包模式下很有可能會(huì)誘發(fā)3PR不參與再制造過程,因?yàn)闊o補(bǔ)貼情形下3PR不會(huì)參與再制造,而碳稅成本直接加重零售商的成本,從而間接加重了3PR的生產(chǎn)成本,即使3PR提高外包費(fèi)用仍不足以產(chǎn)生足夠的利潤來抵消這個(gè)成本。

2.3 情形3—采取補(bǔ)貼機(jī)制的授權(quán)模式

制造商、3PR和零售商的利潤函數(shù)和消費(fèi)者剩余與社會(huì)福利函數(shù)為

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

不同于情形1,授權(quán)機(jī)制下零售商不能制定再制造產(chǎn)品的銷售價(jià)格,而制造商也不能制定再制造產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格。因此,授權(quán)模式下零售商的利潤必然會(huì)受到擠壓。

2.4 情形4—采取碳稅機(jī)制的授權(quán)模式

制造商、3PR和零售商的利潤函數(shù)和消費(fèi)者剩余與社會(huì)福利函數(shù)為

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

不同于采取碳稅機(jī)制的外包模式下可能會(huì)誘發(fā)3PR不參與再制造過程,在采取碳稅機(jī)制的授權(quán)模式下,雖然碳稅成本會(huì)直接加重3PR的生產(chǎn)成本,但是3PR可以自己制定再制造產(chǎn)品價(jià)格,因此,3PR完全可能產(chǎn)生足夠的利潤來抵消這個(gè)碳稅成本。

3 四種不同情形下的決策和利潤的對(duì)比

基于引理2至5,可以得到命題1至4。

命題3在既不考慮政府任何干預(yù)機(jī)制(即b=0和c=0),也不考慮消費(fèi)者的綠色偏好時(shí)(即βr=0),制造商、3PR和零售商對(duì)于第三方再制造模式的選擇或偏好主要取決于新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)成本之間的關(guān)系。特別地,當(dāng)cr=δcn時(shí),制造商選擇授權(quán)模式,3PR也偏好授權(quán)模式,而零售商偏好外包模式;當(dāng)cr=2(1-cn)(1-δ)δ/(4-3δ)時(shí),制造商選擇授權(quán)模式,而3PR和零售商均偏好外包模式。

4 數(shù)值仿真與管理啟示

圖3 再制造產(chǎn)品對(duì)于新產(chǎn)品的價(jià)值折扣率對(duì)3PR利潤的影響

在現(xiàn)實(shí)中,國家發(fā)改委等五部委曾以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等再制造產(chǎn)品為試點(diǎn),給相關(guān)再制造企業(yè)發(fā)放一定比例的補(bǔ)貼但設(shè)置了上限,使得部分企業(yè)不愿意參與再制造。作為政府,既要通過補(bǔ)貼鼓勵(lì)企業(yè)參與再制造,又要建立合理的評(píng)估和監(jiān)督機(jī)制,防止騙補(bǔ)情形的出現(xiàn)。

圖4 單位碳排放稅對(duì)制造商利潤的影響

圖5 單位碳排放稅對(duì)零售商利潤的影響

圖6 再制造產(chǎn)品的價(jià)值折扣率、單位補(bǔ)貼和單位碳排放稅對(duì)社會(huì)福利的影響

當(dāng)政府采取補(bǔ)貼機(jī)制時(shí),無論制造商選擇哪一種再制造模式,政府的社會(huì)福利是下降的(即WOb*WA*|b=c=0),即制定合理的碳排放稅有益于社會(huì)福利的提升。

實(shí)踐中,3PR對(duì)于補(bǔ)貼有更大的偏好,但長期來看,碳稅機(jī)制終將會(huì)替代補(bǔ)貼機(jī)制。政府寄希望于通過碳稅倒逼企業(yè)實(shí)行再制造,從而在一定程度上控制資源消耗總量及碳排放增速約束性目標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)。因此,降低再制造成本、提高回收率、與政府議價(jià)再制造產(chǎn)品的碳稅等是未來實(shí)踐中的關(guān)鍵。而作為政府,既要注重前期以補(bǔ)貼為主激勵(lì)企業(yè)參與再制造,也要做好長遠(yuǎn)的規(guī)劃,制定合理的碳稅政策保障企業(yè)參與再制造的經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī),最終實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利的最大化。

5 結(jié)語

本研究適用于制造商需兼顧政府干預(yù)機(jī)制的情形,為企業(yè)和政府提供以下建議:

(1)當(dāng)政府采取補(bǔ)貼機(jī)制時(shí),企業(yè)之間存在分歧,對(duì)于領(lǐng)導(dǎo)者制造商而言,他會(huì)選擇授權(quán)模式,且此時(shí)他和3PR是雙贏的,但零售商并不是最受益的;當(dāng)政府采取碳稅機(jī)制時(shí),只要授權(quán)模式有利可圖制造商就可以實(shí)施,且企業(yè)三方是多贏的狀態(tài)。現(xiàn)實(shí)中,實(shí)力強(qiáng)大的制造商應(yīng)當(dāng)選擇授權(quán)模式,并說服政府采取補(bǔ)貼機(jī)制,為自己謀取最大的利潤。

(2)雖然制造商在政府采取補(bǔ)貼機(jī)制的授權(quán)模式下利潤最大,且此時(shí)它和3PR是雙贏的,但是,政府的社會(huì)福利并不高;企業(yè)三方在政府采取碳稅機(jī)制的授權(quán)模式下達(dá)到多贏,且相對(duì)于采取補(bǔ)貼制下,政府在這種情形下更受益。即使政府采取補(bǔ)貼機(jī)制,制造商并不會(huì)選擇外包模式,而是選擇授權(quán)模式,此時(shí),政府的社會(huì)福利是最小的?，F(xiàn)實(shí)中,政府應(yīng)當(dāng)采取碳稅機(jī)制,這樣制造商會(huì)選擇授權(quán)模式,且政府與閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員是多贏的狀態(tài)。

未來可以研究政府同時(shí)提供再制造補(bǔ)貼和征收碳稅對(duì)企業(yè)再制造運(yùn)作的調(diào)節(jié)作用。此外,考慮兩個(gè)制造商的競(jìng)爭、雙渠道回收和綠色消費(fèi)者群體分類能夠發(fā)現(xiàn)新的管理啟示。