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双渠道闭环供应链下正向和逆向物流的定价和退还产品
回收决策
B.C. Giri，A. Chakraborty，T. Maiti
Department of Mathematics,Jadavpur University,Kolkata 700032,West Bengal,India
摘 要：本文研究的一个由两条双渠道组成的闭环供应链：正向双渠道上制造商通过传统零售渠道和电商（网络）渠道向消费者销售产品，反向双渠道上旧产品通过传统第三方物流和电商渠道回收来进行再制造。我们解析推导出供应链在五种不同情况下的定价和退还产品回收决策，包括集中化决策、非集中化决策（纳什博弈）、制造商主导的非集中化决策、零售商主导的非集中化决策、第三方主导的非集中化决策情况。同时，我们还通过一系列的数据集证实了提出的模型。从数值研究可以得出：零售商主导的非集中决策情况下的收益高于其他非集中化决策情况。
关键词：闭环供应链；正向和逆向物流；双渠道
目 录
引言
信息技术的快速发展促使很多制造商/供应商通过传统零售渠道和直销渠道来销售他们的产品。如今，很多公司都通过直销渠道来销售产品，例如IBM、松下、柯达、苹果、戴尔、索尼、惠普、联想、凯新达、卡西欧、雅诗兰黛和耐克等。直销渠道帮助制造商开拓他们自己的市场，以此吸引一些忠诚的客户，从而避免市场被零售商主导。直接营销通常用来为传统渠道的销售提供信息支持。制造商可以通过网络销售来避开中间商。同时，当前第三方物流的革新也影响着网络销售的发展。尽管双渠道必定成为商界盛行的渠道运营模式，但电商渠道和传统零售渠道间的潜在竞争还是难以衡量的。为了采用双渠道系统，制造商必须重新定义自己与下游零售商之间的关系。电子商务时代，双渠道的成功与渠道冲突管理有很大关系[1-5]。渠道成员之间的冲突倾向于对供应链产生消极影响，甚至可能降低各方的收益。因此，为了制造商和零售商的利益，必须降低渠道冲突、提升渠道协调[6]。本文旨在阐述电商渠道开发如何影响制造商和零售商的收益、谁会从电商渠道开发中获利以及系统在不同成员主导下各成员收益如何受电商渠道影响。
由于资源短缺和环境污染，制造企业面临着环境与生产可持续协调的挑战。这些企业不得不将正向物流的新产品和逆向物流的废弃产品进行整合优化。闭环供应链（CLSC）包括正向和反向供应链上物料流、资金流和信息流的整合。它帮助企业发现潜在的收益并克服前述的挑战。闭环供应链，尤其是有第三方物流供应商的闭环供应链，对物料循环、资源节约和环境保护起着重要的作用。 国家的一些公司都开始意识到将环境原则整合到商业策略的战略意义，并研发出创新性产品恢复项目来修复或再利用废弃产品。再制造通常被认为是这样一种恢复过程，一个退还产品经过几道工序，包括拆分、清理、测试、零部件替换，重新组装成与原装产品无差异的再制造产品。这种再制造产品的例子包括大部分高价值的工业产品，例如飞机或汽车的发动机、航空设备、铁路机车设备、医疗器械、精密机床、复印机、电力电子设备、碳粉匣、移动电话、一次性相机等。
在闭环供应链中，制造商可以直接从消费者处回收旧产品。富士施乐公司、惠普公司、伊士曼柯达公司和其他一些公司都曾直接从消费者处回收旧产品。依据制造商的经验，通常由第三方（如GENCO Distribution System）来负责回收。同时，网络也成为消费者与制造商或零售商互动的新途径。也就是说，反向供应链上的双渠道可以像正向供应链上的双渠道一样有效。在本文中，我们提出一个包含正向双渠道和反向双渠道的闭环供应链模型。正向双渠道由一条传统零售渠道和一条制造商的电商渠道组成。反向双渠道由传统第三方或制造商（通过电商渠道直接回收产品）来运营。
在这个行业中，由向零售商提供供应合同的制造商来担当渠道主导者的情况很常见。在一些案例中，第三方物流提供商也会在相应的闭环供应链中承担主导者角色并在逆向物流中进行协调。[7-9]我们分别研究了所提出供应链在以下五种情况下的表现：集中化（合作）、非集中化（不合作）或纳什博弈、三种斯坦克尔伯格模型，分别由制造商、零售商和第三方物流供应商主导。在博弈论的框架下，通过建立合作博弈来寻找最佳合作伙伴联盟，以此建立供应链。显然，在贸易条件下，非合作博弈方法更适用于决定平衡解集。决策状态下任何成员的收益都不会分割，这种例子被称为纳什均衡。纳什均衡点的存在减少了一次性信息交换的协商过程。在很多真实情况下，平衡不是唯一的，第一个参与者决定了博弈的结果。在非对称博弈情况下达成的特殊平衡称为“斯坦克尔伯格均衡”。利用博弈论理论方法，在研究中，我们将尽力找出以下问题的答案：
- 在正向双渠道中，哪条渠道、在何种非集中化策略下会提供最低售价？
- 在反向双渠道中，哪条渠道、在谁的主导下会提供醉倒的回收产品？
- 如果制造商在回收过程中不使用电商渠道会怎样？
文章的剩余部分安排如下。下一节针对以上讨论的主题做了简要的文献综述。第三节展现模型中提及的符号和假设。在第四节中，针对不同情景建立闭环供应链模型，并导出相关分析结果。数值结果和灵敏度分析将在第五节中呈现。在第六节中对本文进行总结。
文献综述
随着网络成为一种可行的分销渠道，双渠道或多渠道竞争的研究也越来越重要。Balasubramanian[10]研究了直销商和传统零售商之间的竞争。Levary 和Mathieu[11]发现双渠道分销有望提高收益。Geyskens等[12]发现有几条直销渠道的大公司的财政收益比有广阔直销渠道的小公司的财政收益更好。利用博弈论，一些学者研究了制造商的直销渠道与其传统零售渠道之间的价格竞争[2–5]。他们发现垂直整合的直销渠道可以让制造商约束零售商的定价行为。这对零售商来说并不往往是有害的，因为价格约束常常伴随着批发价的减少。
一些学者研究了双渠道中零售服务在直销与传统的竞争中的战略意义 [2,13,14]。他们发现随着零售服务的提高，直销渠道不总是对零售商不利的。一些学者考虑了当制造商开拓新的直销渠道时，制造商和其零售伙伴间渠道冲突的影响。双渠道供应链中的渠道冲突是一种十分特殊的竞争情况：一个制造商和其零售商同时进行水平和垂直竞争。垂直竞争尤其是发生在制造商以高于边际成本的批发价向中间商销售并且导致零售商以比渠道真实边际成本高的零售价销售时。一些针对渠道冲突的研究表明，多渠道会增加企业收回成本的难度[1,15–17]。
博弈论方向是双渠道的主要特点[1,18]。Tsay 和Agrawal [1]研究了双渠道供应链上制造商和零售商之间的渠道冲突与协调，并提出了协调渠道成员间行为的策略。大多数研究假设制造商的谈判力高于其他参与者[5,19]。Lu 和Liu [20]在双渠道分销系统中采用了两种斯坦克尔伯格定价博弈和一种纳什定价博弈并且分析了几个关键因素，例如供应商定价模式、博弈方案、电子渠道效率，它们对系统的影响。Pei和Yan [21]提出了一种博弈理论模型来展现线上渠道和增加全国性广告如何有效消除渠道冲突并帮助提升整个渠道和各成员的收益。还有些研究是关于双渠道的不同研究方向，例如，定价策略[22–24]，服务竞争[25]，增值产品[26]，提前期效应[5,27]，品牌差异或可替代产品[28]和中断[29]。最近，Gan等[30]提出了一个闭环供应链模型，其中在双渠道的正向物流中，新产品和再制造产品分渠道销售、差别定价。
为了提高经济和环境效益，正向和反向渠道共同发展（如闭环供应链）是至关重要的。Savaskan等[31]分析了在闭环供应链中选择合适的反向渠道来从消费者手中回收旧产品的问题。一些学者还研究了有竞争情况下的闭环供应链管理[32–36]。他们的模型是基于正向供应链的零售竞争，因此更为可行。Hong和Yeh [37]的研究表明在电子产业，特定的情况下，零售商回收模式的效益比非零售商回
收模式的效益更好。Choi等[9]研究了在不同渠道领导下不同闭环供应链的效益。
他们表明，当上游成员作为供应链主导者时，供应链的效益最低。De Giovanni和Zaccour[38]提出了一个闭环供应链的两阶段博弈，并揭示了只有在外包商环境友好度和运作效益更高时，制造商才会选择将回收服务外包。他们还发现，除非第三方的效益比零售商好，制造商都倾向于外包给零售商。如果想看更多关于逆向物流和闭环供应链的研究，读者们可以参考Govindan等[39]和Schenkel[40]写的综述。近期，Maiti和Giri[41]研究了零售价和产品质量基于需求的闭环供应链模型。他们考虑了四种情形，纳什博弈、制造商主导的斯坦克尔伯格博弈、零售商主导的斯坦克尔伯格博弈、第三方主导的斯坦克尔伯格博弈，通过比较最优结果找出最适合的非集中化决策情形。Saha等[42]基于退款激励的再制造政策的双渠道闭环供应链协调问题。在反向供应链中，他们考虑了三种回收方式，并进行对比。Yi等[43]基于博弈论提出了双回收渠道的闭环供应链模型，并探讨了制造商应该如何分配回收努力给零售商和第三方。Hong等[44]利用博弈论展现了闭环供应链在三种不同的混合回收渠道下的结构模型。他们认为制造商和零售商混合回收模式优于其他选择。虽然他们研究了反向供应链上的双渠道问题，但他们没有考虑正向双渠道以及双渠道合作者之间的竞争。Esmaeili等[45]提出了基于不同回收 策略的两层闭环供应链。在每个模型中都展示了制造商和零售商是如何基于斯坦克尔伯格博弈来互动的。Dutta等[46]研究了闭环供应链中三重恢复方案的可能性——产品再制造、组件再制造、原材料恢复来决定最优制造、再制造和回收量。
反向供应链的回收竞争问题在现实中确实存在，但关于这方面的文献很少。Huang等[47]研究了正向供应链上制造商通过零售商销售产品、反向供应链上零售商和第三方竞争性回收旧产品的双回收渠道闭环供应链的最优决策问题。他们用定价决策和回收策略来分析集中化和非集中化条件下的供应链效益。然而，他们并没有研究一个参与者作为主导者、其他参与者作为跟随者的情况。
从以上文献综述，我们发现，在双渠道和闭环供应链上 学者们已经有所建树。在逆向物流方面，有几篇文献研究了不同参与者回收的情况。然而，他们都没有同时考虑有正向双渠道和反向双渠道的闭环供应链模型的不同博弈策略。在本文中，我们研究了回收竞争对定价和回收策略的影响。我们提出了由一个制造商、一个零售商和一个第三方物流供应商组成的闭环供应链模型。制造商生产产品并通过传统零售渠道和电商直销渠道销售产品。同时，制造商也通过传统第三方渠道和电商渠道回收旧产品并进行再制造。本文的创新点在于，我们在闭环供应链中引入了两种双渠道。一是零售与电商渠道互相竞争的正向双渠道。二是第三方（传统）与制造商（电商渠道，不同于Huang等[47]人的模型）竞争的反向双渠道。
在本文中，我们的研究不同于之前那些渠道受制造商或传统零售商控制的模型。在大多数关于双渠道的研究中，制造商是通过线下模式回收旧产品的。然而，这也可以通过线上渠道更为直接地实现。表1是当前基于双渠道闭环供应链的研究与之前其他人的研究之间的差异。
表1 本文模型与现有闭环供应链模型的比较
符号和假设
以下是模型中用到的符号：
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单位批发价 |
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产品市场需求 |
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零售渠道需求 |
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电子渠道需求 |
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