考虑回收质量不确定的新能源汽车再制造闭环供应链决策研究

文/曾欣 赖晨芸

本文研究了制造商、零售商、消费者组成的新能源汽车闭环供应链，以新能源汽车产品的生产、销售和回收过程为研究对象，利用Stackelberg博弈理论的方法，探讨了新能源汽车再制造闭环供应链的最优决策，研究了回收品质量对新能源汽车再制造闭环供应链决策的影响。研究表明：新产品的市场需求量随着可再制造的产品质量标准的提高而上升；再制品需求量随质量标准提高而下降。

一、引言

随着传统石化能源的日益枯竭，国家越来越重视新能源的开发和利用，并且大力的支持新能源汽车的发展。随着人们可持续发展和低碳意识的提升，新能源汽车及其供应链的管理已经成了许多企业及学者关注的热点问题。废旧产品的回收再制造问题也日益成为社会关注与研究的重点。据分析，满足回收再制造质量要求的废旧品经再制造生成的产品质量及性能等各方面与新制造的产品并无二异，但是在生产过程中，相对于新产品可减少原材料、生产资源等一半以上的消耗量，提高了资源的循环利用率，同时也降低对环境的消极影响。本文在已有研究的基础上，运用Stackelberg博弈理论，构建了考虑回收品质量的新能源汽车再制造闭环供应链决策模型，并研究了回收品质量水平对供应链决策的影响。

二、问题描述与模型假设

（一）问题描述。本文在考虑回收质量不确定的情形下，构建了一个由单个零售商与单个制造商的二级闭环供应链，在该模型中，制造商以全新材料和废旧新能源汽车产品为原材料生产新产品，并将这些产品批发给零售商，零售商再将这些产品销售给消费者。零售商从消费者手中回收废旧产品，从而为制造商提供再制造的原材料，制造商根据产品回收质量进行再制造或报废处理，如下图1所示：

图1 闭环供应链运作模式图

（二）基本假设。为解决本文中的研究问题，在符合一般性和可行性的前提下，对研究模型做出如下假设：假设1：假设回收质量在［0，1］上均匀分布，f（q）为质量密度函数。假设q0为新能源汽车可再制造的质量标准，若q在q0至1之间则可以再制造，否则需要进行废弃处理，且产品报废处理的成本为C1。假设2：F=θq，θ 代表回收质量的价值系数，F表示制造商向零售商回收废旧新能源汽车的价格；f=（1-r）F=（1-r）θq，f为零售商回收产品的价格，其中r∈（0，1）表示供应链中零售商对废旧产品处理能获得的单位利润率。假设3：其中G=h+kf，G表示实际回收的数量，h表示消费者无偿提供的废旧产品数量，k表示回收价格敏感系数，可再制造的废旧产品数量为。假设4：D=a-bp（D>G）。其中，p表示市场需求量a为市场潜在需求量，b为销售价格敏感系数。制造商生产的再制造产品和新产品的数量分别为Dr=G0和Dn=G-G0，以价格w批发给零售商。假设5：新品、再制品的生产成本为cn，cr，cr=cn-ϑq，其中ϑ 为质量成本系数，回收再制造产品的质量越高，再制品的生产成本越低。

三、模型构建分析

在设计和建立闭环供应链模型时，制造商为领导者，以实现利益最大化为原则确定产品批发价格和回购价格。零售商为跟随者，根据制造商的决策确定产品的零售价和废旧产品回收价。根据假设，制造商和零售商利润表示如下：

由上述分析结果可以得到以下结论：

结论1：制造商的批发价格和由零售商的销售价格与质量标准q0无关；制造商回收价格F和零售商回收价格f*随着质量标准q0的增加而降低。

证明：对制造商回收价格F*，零售商回收价格f*分别求质量标准的q0一阶导数可得：证毕

结论2：新产品的市场需求量随着质量标准q0的提高而上升；再制品随质量标准q0提高而下降。

证明：对市场需求量D求关于质量标准q0的一阶导数得：

即新产品需求量Dn随着q0增大而增大；同理再制造产品的需求量Dr*随着q0增大而减小。

分析结论可知，可再制造的产品质量标准进一步提高时，供应链中制造商的再制造产品质量必然提高，但制造商最终给出的回收废旧产品的价格必然升高，实际上制造商生产回收再制品的利润反而因此降低。在质量标准提高的前提下，制造商和零售商将尽可能多的降低废旧产品的回收价格F与f，而回收数量将进一步下降。

四、结语

本文利用斯塔克尔伯格博弈论的方法，通过建立可再制造的新能源汽车质量标准，探讨分析了新能源汽车的回收质量对于闭环供应链的影响。得出相关结论如下：如果可再制造的产品质量标准不断提高，从表面来看，或许会对再制造的产品的质量产生积极影响。但事实上并非如此，制造商生产的再制造品不会给自己带来额外的利润。制造商将通过压低产品回收价格来降低再制造成本。另外，质量标准的提高，导致了可再制造的废旧产品数量的减少，制造商将着重生产新产品，而放缓再制品的生产，因而会产生一定的资源浪费和环境污染等问题。本文的研究为新能源汽车再制造闭环供应链中的企业决策提供了参考与借鉴，但本文尚存在一定的不足之处，为方便研究，并未考虑政府的补偿政策、供应链的绿色偏好等，这也是今后进一步研究的方向。