专利保护下的闭环供应链均衡决策优化研究

1 绪 论 1.1 研究背景和研究意义 20世纪90年代以来，环境污染和能源紧缺问题已逐渐成为全球关注的焦点。传统的末端治理方式不能在根本上改善环境，还造成了大量的资源浪费，因此实现社会经济的可持续发展要求把循环经济理念当作一种具体范式，此外，循环经济理念也成为现实生产、生活的指导准则。鉴于此，关于废旧产品回收再制造问题的研究和实践已得到学者、企业和政府的广泛关注。2010年4月，国家发展和改革委员会（简称国家发改委）确定了14家汽车零部件再制造试点企业和35家机电产品再制造试点企业，仅汽车零部件再制造试点工作，中央财政就已经投入了8 000万元。发展再制造业每年可节约1 550亿元，可获得巨大的经济和环境效益。废旧产品的回收再制造不仅给企业带来了显著的经济效益，也产生了巨大的社会和环境效益，McConocha和Speh（1991）曾指出产品的回收再利用不仅能够节省原材料、能源和劳动力，减小企业提前期的不确定所带来的风险，而且能够为企业拓展新市场并提升企业的社会形象。开展逆向物流，进行废旧产品的回收再制造符合循环经济的基本理念，在当今环境保护和节约资源的社会共识下，关于逆向物流及再制造相关问题的理论研究也得到不断的发展。另外，新的经济环境下消费者的消费理念也发生了较大的变化，他们不再仅追求以*低的价格实现预期效用的*大化，而是开始把环保因素纳入自身的消费决策中，逐渐乐意去接受和购买一些再制造产品。新的市场竞争格局下，企业核心竞争力的培养和发展成为*关键的要素之一，因此，废旧产品的回收和再制造成为企业增加收入和利润、提高企业竞争力的一个重要突破口。 然而，仅凭单个企业很难成功实现废旧产品的回收和再制造，因此必须依靠供应链中上游供应商、原制造商到下游的分销商、零售商及顾客的共同合作。在考虑废旧产品的回收决策中，供应链中多个决策主体的协调已经超越了传统供应链单向协调的范畴，此种竞争与合作模式要求将传统的正向供应链与逆向供应链（reverse supply chain，RSC）进行有机的整合，而闭环供应链（closed-loop supply chain，CLSC）正是为了顺应这一理论思想，在传统供应链管理模式的基础上形成一条“资源—生产—消费—再生资源”的闭环式链条。闭环供应链管理强调从个人到企业、从政府到整个社会的共同参与决策，而其不仅包括一般供应链的决策问题，更为重要和复杂的是要考虑废旧产品逆向回收的不同环节，对闭环供应链相关问题的研究具有一般性和普遍性的意义。实施闭环供应链管理不仅能够扩大企业市场份额和提高利润，还能够提高企业的品牌影响力和竞争力，为企业赢得良好的声誉。如何将正向供应链和逆向供应链进行有机集成已经成为学术界和企业界面临的一个巨大挑战。 随着市场竞争的加剧和资源、环境等问题的日益突出，废旧产品的回收再制造受到越来越多的关注。以电子制造行业为例，苹果、惠普、富士施乐等国际知名公司纷纷将产品再制造纳入公司的总体战略中，以期实现经济与环境的协调发展（Ginsburg，2001）。富士施乐在五年内回收再制造节省原材料成本达两亿美元；惠普生产的可重复利用的打印机墨盒已产生可观的经济和社会效益；大众汽车的发动机也已实施再制造策略，大众一汽发动机（大连）有限公司再制造项目为一汽和大众合资建造的项目，*早于2010年9月启动，并于2011年8月正式投产，该项目也是大众在德国之外设置的**个再制造项目。此外，出于回收成本和品牌的考虑，很多原制造商并不进行废旧产品的回收再制造，而是授权占据再制造市场主体的第三方再制造商进行回收再制造，如苹果公司和IBM（International Business Machines Corporation，国际商业机器公司），同时再制造商需向原制造商交纳一定的专利许可费。再制造系统中，各主体之间是竞争与合作的关系，专利许可环境下的产品价格决策、权力结构及利益分配是再制造系统及闭环供应链运行的关键。因此，在专利保护环境下研究再制造系统与闭环供应链的生产、定价、政府补贴与联盟决策机制问题具有重要的理论和现实意义。 鉴于此，本书基于闭环供应链外部消费者需求、政府补贴、内部竞争及联盟合作的背景，根据循环经济和可持续发展的战略思想，在分析供应链内部成员间及销售、产品、逆向渠道的相互作用和竞争行为的基础上，研究专利保护下的再制造闭环供应链的定价机制、消费者偏好、政府补贴及战略联盟决策问题。从理论意义上看，对专利保护环境下再制造及闭环供应链的生产与定价机制问题的研究丰富和发展了供应链管理中的定价决策理论，为知识产权保护环境下闭环供应链的高效运作及有机整合提供了一定的理论借鉴，有利于提高闭环供应链的管理绩效和实现闭环供应链管理的集成化运作。从实践意义上看，该研究能为我国企业的再制造及闭环供应链管理实践提供重要的理论依据和决策支持，对发展循环经济、建设两型社会和促进我国经济的可持续发展具有重要的实践价值。 1.2 研 究 内 容 本书在专利保护环境下审视再制造闭环供应链中的生产与定价决策问题，综合考虑再制造竞争、权力结构、回收渠道结构、政府补贴、两级再制造、战略联盟结构对闭环供应链成员均衡决策及利润的影响。本书的内容框架如图1.1所示。 图1.1 本书的内容框架 本书具体内容如下。 第1章介绍本书的研究背景和研究意义，并对本书的主要研究内容和研究方法进行总结，在与以往研究成果的对比分析上说明本书的研究创新点。 第2章对国内外的相关研究成果进行综述，首先，对闭环供应链的一般性的定价与协调问题进行综述；其次，从专利产品再制造、政府补贴、消费者偏好、两级再制造、供应链成员合作等多个方面对闭环供应链定价与协调决策问题进行简要综述；*后，对目前学术界关于闭环供应链决策问题的研究成果进行简要评述，从而为后文的研究提供理论参考。 第3章在专利保护环境下考虑存在两个相互竞争的再制造商的闭环供应链定价与协调决策问题，探究专利许可对原制造商及两个再制造商的定价与回收决策的影响问题，分析*优产品销售价格、批发价格及废旧产品回收价格的变化规律。 第4章在考虑专利许可的前提下对闭环供应链的定价策略进行分析，采用博弈分析方法探讨零售商领导原制造商、原制造商领导再制造商的闭环供应链定价策略，得到*优销售价格、批发价格、单位专利许可费及废旧产品回收价格的*优策略，并探讨*优销售价格、批发价格、单位专利许可费及废旧产品回收价格随再制造成本节约的变化规律。 第5章研究专利保护下零售商负责回收再制造的闭环供应链，探讨原制造商和零售商的定价和回收策略，以谋求自身利益的*大化，并使得废旧产品得到*大程度的利用。 第6章主要针对包含一个供应商、一个装配商和一个再制造商的两级再制造供应链进行研究，供应商和再制造商分别进行核心零部件2和普通零部件1的再制造，再制造商对零部件1的再制造受到供应商的专利保护，需向供应商交纳专利许可费。另外，考虑到政府对再制造行为进行补贴的因素，我们按照政府不提供补贴、政府给供应商提供补贴、政府给再制造商提供补贴三种模式分析供应商作为领导者，装配商和再制造商作为跟随者且装配商和再制造商关于产量形成古诺竞争的Stackelberg博弈模型。 第7章讨论专利保护下考虑再制造程度的新产品和再制造产品的定价问题。通过两周期模型和Stackelberg博弈模型，得到约束优化问题和无约束优化问题两种情况下的均衡价格和再制造程度。我们用比较静态分析来分析消费者对再制造程度的关注程度和再制造执行效率对约束情况下均衡决策的影响。此外，本书还进行了数值分析，分析消费者对再制造产品的接受程度和**周期新产品的零售价格对约束情况下均衡决策的影响，分析消费者对再制造产品的接受程度、消费者对再制造程度的关注程度和第三方再制造执行效率对无约束情况下均衡决策的影响。 第8章构建了具有产品知识产权的单一原制造商、单一零售商及单一第三方再制造商组成的闭环供应链结构。在考虑再制造产品质量水平的情况下，运用Stackelberg博弈模型，构建无联盟，原制造商与第三方再制造商联盟，零售商与第三方再制造商联盟及原制造商、零售商和第三方再制造商组成的联盟四种闭环供应链结构模型，对比分析这四种模型的*优均衡决策，通过数值分析对模型*优决策进行验证，并进一步分析再制造产品质量和第三方再制造商在联盟中的决策影响力对再制造商决策的影响。 第9章对全书的研究结论及局限做出相关的概述，并总结出进一步的研究方向。 1.3 研 究 方 法 本书整体上通过量化的方法建立相关的决策模型并进行分析，遵从问题导向，主要采用博弈分析法、*优化方法和消费者效用理论等几种研究方法对专利保护环境下闭环供应链的生产与定价决策问题进行分析，具体的研究思路和方法如下。 （1）在已有文献对专利保护环境下闭环供应链的定价、协调机制、政府补贴、消费者偏好、两级再制造问题的*优决策模型的研究基础上进行深入的归纳和总结，并结合典型企业的具体实践，建立更加符合实际的决策模型。 （2）综合运用*优化方法和动态竞争博弈模型对模型进行处理、分析和求解。首先，分析和选取关键影响因素及变量，从而建立科学的决策模型；其次，在此基础上，通过数理分析方法得到系统*优决策解。 （3）针对较为复杂的模型，首先，运用仿真模拟的方法或通过开发一定的算法获得其均衡解，进一步分析模型的性质和特点发掘问题的规律；其次，通过对中间决策变量（如再制造程度和单位专利许可费等）的控制，分析它们之间的关系，并总结出理论化的研究成果。 1.4 本书的创新之处 在对比分析已有相关研究的基础上，结合本书的研究内容和方法，本书的创新点主要体现在以下几个方面。 （1）针对专利保护下的再制造竞争决策问题，目前很少有文献涉及。本书在专利保护环境下考虑存在两个相互竞争的再制造商的闭环供应链定价策略问题，探究专利许可对原制造商及两个再制造商的定价与回收决策的影响问题，分析*优产品销售价格、批发价格及废旧产品回收价格的变化规律。本书研究了零售商具有价格领导权结构下考虑专利保护的闭环供应链定价策略问题，得出了零售商、原制造商和再制造商的*优策略，为零售商价格领导权结构下的再制造决策提供了一定的理论依据和管理启示。在研究问题上具有创新性。 （2）已有文献从不同的角度对再制造竞争和闭环供应链均衡决策及利益协调问题进行了研究，但均没有从第三方再制造商参与和政府补贴的视角分析考虑零部件差异性的两级再制造供应链决策问题。本书在专利保护环境下分析三种补贴情形下的两级再制造供应链的生产与定价决策问题。在研究视角上具有创新性。 （3）已有研究没有考虑到消费者偏好、再制造产品质量水平和供应链成员的联盟行为三者共同作用对闭环供应链决策的影响，并且主要关注原制造商在闭环供应链中的联盟决策，而尚未考虑在闭环供应链中处于弱势地位的第三方再制造商的决策问题。本书根据博弈论的思想，借鉴消费者偏好、供应链中成员合作及专利保护等理论研究成果，构建了专利保护下考虑再制造产品质量水平的闭环供应链模型，探讨闭环供应链中成员的联盟行为和再制造产品质量水平对闭环供应链定价决策及利润的影响，进而确定第三方再制造商的*优战略联盟选择决策。研究内容具有创新性。