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1、 上海交通大学硕士学位论文 闭环供应链中制造商对废旧品分级定价 回收的策略研究 硕 士 生： 宿绍鑫 导 师： 黄培清 教授 专 业： 管理科学与工程 研究方向： 供应链管理 学校代码： 10248 上海交通大学安泰经济与管理学院 二零零七年一月 A Thesis of Shanghai Jiao Tong University for the Masters Degree RESEARCH ON GRADE PRICING STRATEGY OF MANUFACTURER FOR USED PRODUCTS CALLBACK IN CLOSED-LOOP SUPPLY CHAINS Name
2、 Su Shaoxin Academic Advisor: Prof. Huang Peiqing Major: Management Science and Engineering Research Area: Supply Chain Management University Code: 10248 Antai College of Economics & Management Shanghai Jiao Tong University January, 2007 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文
3、中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成 果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：宿绍鑫 日期： 2007 年 1 月 17 日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名：宿
4、绍鑫 指导教师签名：黄培清 日期： 2007 年 1 月 17 日 日期： 2007 年 1 月 17 日 上海交通大学硕士学位论文 1 闭环供应链中制造商对废旧品分级定价 回收的策略研究 摘要 当今社会经济快速发展，随之而来的环境问题受到了越来越多 的关注。为兼顾经济发展和环境保护，国外学者提出了闭环供应链理 论，生产实践表明该理论的确可以为企业带来一定的经济利益。废旧 产品回收再造是闭环供应链管理中的典型活动，其定价策略是决定回 收再造能否成功的关键因素。本文从现实出发，提出了废旧产品分级 定价回收这一定价策略，通过建模定量分析的方法，对闭环供应链中 制造商、分销商和消费者在各种博弈情况下
5、的最优定价决策和系统的 经济利益进行了探讨。 本文研究的废旧产品回收再造活动主要是在制造商、分销商和 消费者之间进行的。作为回收活动的关键成员，文章介绍了他们在闭 环供应链中所起到的作用、典型的活动以及与上下游的关系等，为后 续的研究做好了铺垫。 基于传统的假设，本文首先对单一定价的废旧产品回收策略进 行了建模分析。研究表明：在采取单一定价回收废旧产品的情况下， 制造商和分销商采取集中决策的废旧产品回收定价和系统总收益优 于分散决策；分散决策中的斯坦克尔伯格均衡优于纳什均衡。同时， 上海交通大学硕士学位论文 2 消费者在废旧产品回收过程中的收益与前面的结果类似，在制造商和 分销商采取集中决策的
6、策略时优于分散决策。由此可见，制造商和分 销商采取集中定价的策略，可以使系统获得最大收益。 在引入分级定价的废旧产品回收策略以后，建模分析获得了类 似的结果：在采取分级定价回收废旧产品的情况下，制造商和分销商 采取集中决策的系统总收益优于分散决策的斯坦克尔伯格均衡解，前 者在制造商对分销商的废旧产品回收定价方面也优于分散决策的均 衡解。消费者收益方面，在制造商和分销商采取集中决策的策略时优 于分散决策。所以，制造商和分销商应该采取集中定价的策略，并在 实施该最优定价的同时采取有效的措施对收益进行合理分配，使制造 商、分销商、消费者的收益都达到最优。 关键词 ：闭环供应链；产品回收；分级定价；博
7、弈 上海交通大学硕士学位论文 3 RESEARCH ON GRADE PRICING STRATEGY OF MANUFACTURER FOR USED PRODUCTS CALLBACK IN CLOSED-LOOP SUPPLY CHAINS ABSTRACT Nowadays society is under a rapid economy development, with which people pay more and more attention to the environmental problems. In order to balance the economy dev
8、elopment and the environment protection, foreign researchers built the theory of closed-loop supply chains (CLSC), and practices proved that the theory can really bring benefits to companies. Used products callback and recovery are the typical processes of CLSC, their pricing strategy are the key fa
9、ctors to influence the processes success. The thesis proposes a grade pricing strategy of used products callback and recovery based on reality, and discusses the optimal decision and economy profits of manufacturers, retailers and consumers under game conditions, by means of a measurable model analy
10、sis. The activities of used products callback and recovery are mainly among manufacturers, retailers and consumers, as the key participatants of callback activity, the thesis introduces the functions, typical activities and relations with others at the beginning, which makes a well 上海交通大学硕士学位论文 4 pr
11、eparation for the later researches. To build a quantitative analysis model based on the traditional precondition that uses a single pricing strategy of used products callback, the research proved that manufacturers and retailers can gain more profits and make a higher callback price with centralized
12、 decision-making than with decentralized one under single pricing strategy precondition, if we look the two members as a whole system. And the manufacturers profit is better when it is a Stackelberg leader than it is just a Nash gamer. Also, consumers can get more benefit from the used products call
13、back process with centralized decision-making. According to these analyses, the conclusion is that manufacturers and retailers should choose centralized pricing decision strategy to make the best system performance. After changing the single pricing strategy to grade pricing strategy in the models u
14、sed products callback process, the analyses got similar results: under the precondition of grade pricing decision, the manufacturer and the retailers total profit is better when they choose centralized decision-making than the Stackelberg game. The manufacturers callback price is higher in the forme
15、r condition, too. Consumers can also get more benefit from the used products callback process with centralized decision-making. The conclusion is that manufacturers and retailers should make the callback price together, and take a useful way to distribute the profits fairly, to help manufacturers, 上
16、海交通大学硕士学位论文 5 retailers and consumers achieve the optimal solution finally. KEY WORDS: closed-loop supply chains; used products callback; grade pricing strategy; game theory 上海交通大学硕士学位论文 1 目 录 摘要 . 1 ABSTRACT . 3 第一章 绪论 . 1 1.1 研究的理论意义 . 1 1.2 研究的现实意义 . 2 1.3 国内外文献综述 . 4 1.4 研究目标和研究内容 . 7 第二章 闭环供应链结
17、构分析 . 9 2.1 引言 . 9 2.2 闭环供应链的一般框架 . 10 2.3 “ 制造商 分销商 消费者 ” 闭环供应链结构 . 15 第三章 单一定价废旧产品回收再造模型 . 17 3.1 引言 . 17 3.2 单一定价废旧产品回收再造模型的假设 . 17 3.3 单一定价废旧产品回收再造模型 . 18 3.4 模型中各节点利润及最优决策分析 . 19 3.5 单一定价废旧产品回收再造模型决策总结 . 25 第 四章 分级定价废旧产品回收再造模型 . 27 4.1 引言 . 27 4.2 分级定价废旧产品回收再造模型的假设 . 27 4.3 分级定价废旧产品回收再造模型 . 28
18、4.4 模型中各节点利润及最优决策分析 . 30 4.5 分级定价废旧产品回收再造模型决策总结 . 39 第五章 结论与展望 . 40 5.1 研究内容回顾与结论 . 40 5.2 研究展望 . 41 参考文献 . 43 附录 . 48 致 谢 . 51 攻读硕士学位期间发表的学术论文 . 52 上海交通大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 研究的理论意义 1.1.1 供应链的开环研究阶段 供应链管理理论的提出源于物流管理，从供应链管理理论提出至今，这种管 理思想已经得到越来越多的学者和管理者的重视。物流管理，顾名思义，就是对 物资流动的管理，主要研究的是单一企业内部的问题，如研究多级库
19、存控制问题、 物资供应问题等。到 90 年代，随着企业竞争的日益激烈，企业管理者和学者渐 渐的将眼光放开到企业的上游下游，将其作为一个整体思考企业的运营问题，这 就逐渐形成了供应链管理的思想。现在对供应链的普遍认识均已经超越了单个公 司，而是将供应商、制造商、分销商、直到最终用户连成一个整体的功能网链结 构模式 ，而供应链正是通过对信息流、物流、资金流的控制，从采购原材料开始， 通过这样一个网络，一级一级地把产品送到消费者手中。 出于对消费者退回物品以及产品使用后废弃物品处理的考虑，上世纪 90 年 代有学者提出了逆向物流理论。对逆向物流的有效管理，不仅能保护环境、为企 业带来明显的经济效益，
20、而且能够强化企业的竞争优势，提高供应链的整体绩效。 逆向物流通常有三个方面的含义：（ 1）从流动对象看，逆向物流是产品、产品 运输容器、包装材料及相关信息，从它们的最终目的地沿供应链渠道的 反向 流动过程；（ 2）从流动的目的看，逆向物流是为了重新获得废弃产品或有缺陷 产品的使用价值，或者最终废弃物进行正确处置；（ 3）从物流活动构成看，为 实现逆向物流的目的，逆向物流应该包括对产品或包装物的回收、重用、改制、 再造循环和垃圾填埋等形式。逆向物流的兴起推动了供应链管理的进一步发展， 但直到 90 年代末，学术界主要将正向物流和逆向物流视为两个相对独立的过程， 分别研究正向供应链和逆向供应链的优
21、化管理。因此在这一阶段，正向供应链和 逆向供应链的研究都是建立在开环物流系统的基础之上。 上海交通大学硕士学位论文 2 1.1.2 供应链的闭环研究阶段 当正向供应链和逆向供应链连接成闭合的环状结构，就形成闭环供应链。在 闭环供应链上（如图 1），正向和逆向物流之间能够互相产生影响，这使得研究 闭环供应链有意义。闭环供应链管理需要企业中战略、市场、质量管理、信息系 统、物流等各个部门的协作，它控制着物质流，通过回收品的再造，降低了对环 境的污染，并给消费者提供较低价格的产品。闭环供应链实质上是通过产品的正 向交付与逆向回收再利用，使 资源 生产 消费 废弃 的开环过程变成 了 资源 生产 消费
22、 再生资源 的闭环反馈式循环过程。 图 1-1 闭环供应链结构 Figure 1-1 Closed-loop Supply Chains Structure 对于闭环供应链这个新的理论，国内外的研究都还处于起步阶段。闭环供应 链的定义也仍然没有定论。对于闭环供应链上的成员的生产运营策略对整个系统 会造成哪些影响，已经成为学术界和企业家热衷的研究方向。 1.2 研究的现实意义 改革开放以来，我国经济迅速发展，经济总量翻了两番。随之而来的是日益 严重的生态破坏和环境污染。近日国家环保总局和国家统计局向媒体联合发布了 中国绿色国民经济核算研究报告 2004。这是中国第一份经环境污染调整的 GDP 核
23、算研究报告。研究结果表明， 2004 年全国因环境污染造成的经济损失为 5118 亿元，占当年 GDP 的 3.05%。可见，片面追求经济速度和由 GDP 导向的经济增长模 上海交通大学硕士学位论文 3 式已越来越难以适应我国国情，寻求新的经济增长模式已经成为摆在我们眼前的 迫切任务，国家已经多次提出经济增长模式要由粗放型转为集约型，走可持续发 展的道路。 走可持续发展的道路，西方发达国家的经济发展过程中经过的历程可以给我 们提供借鉴。 20 世纪 70 年代，发生了两次世界性能源危机。经济增长与资源短缺 之间矛盾凸显，引发人们对经济增长方式的深刻反思。 80 年代，人们开始探索可 持续发展道
24、路。 1989 年，美国福罗什在加工业的战略一文中，提出了工业生 态学概念，即通过将产业链上游的 “ 废物 ” 或副产品，转变为下游的 “ 营养物 ” 或原料，从而形成一个相互依存、类似于自然生态系统的 “ 工业生态系 统 ” 。 1992 年，在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会，通过了里约宣言和 21 世纪议程，正式提出走可持续发展之路，号召世界各国在促进经济发展的过程 中，不仅要关注发展的数量和速度，更要重视发展的质量和可持续性。大会之后， 世界各国陆续开始积极探索实现可持续发展的道路。德国于 1996 年颁布了循环 经济和废物管理法。日本也相继颁布了促进建立循环型社会基本法、资
25、源有效利用法等一系列法律法规。而许多发达国家对于产品回收的要求也越来 越严格，如欧盟明确要求包装物的 95%必须是能够回收利用的物质。 2003 年 2 月， 欧盟又颁布了废弃电子电器设备指令和电子电器设备中限制使用某些有害 物质指令，规定：从 2005 年 8月 13 日起，生产者负责回收处理废旧电子电器设备； 2006 年 7 月 1 日开始，在欧盟销售的 10 大类 100 多种电子电器设备中，限制使用铅、 汞、镉等六种有害物质。 这样，在各类环保法规的约束和走可持续发展之路的现实情况下，越来越多 的企业开始了产品回收计划。例如，索尼公司在美国明尼苏达州启动了一项为期 5 年的计划，回收
26、在该州销售的 所有索尼电子和个人计算机产品； IBM 推出 “ 无 捆绑 ” 回收服务，并于 2004 年 12 月启动了亚太废旧电脑回收计划，对使用过的 机器及多余存货进行销售、再利用、处置、翻新及重新生产，每个月大概能处理 25000 多台废旧电脑；富士通与西门子公司在法兰克福等五个欧洲地区设立网 点，回收各公司的废旧电脑及打印机。最近， Dell 公司也在中国对其销售的电脑 产品开展了废弃回收计划。 除了出于环保法规的压力之外，经济利益也是驱使企业实施回收零部件的原 上海交通大学硕士学位论文 4 动力之一。进行废旧产品的再造生产，成本通常都要比制造新产品更低，这样就 降低了价格，增加企业
27、竞争力。施乐（欧洲）公司就是一个非常典型的例子，该 公司于 1991 年将 “ 建成无垃圾公司 ” 作为新的战略目标，通过在原有正向物流 系统的基础上构建逆向系统，实现产品的再利用。 1998 年公司通过设备再造、 零部件再使用及再循环，使超过 1.45 亿磅的欲掩埋垃圾得到了再造利用； 1999 年公司所有产品的回收率达到了 65%，而今天公司所设计的设备中 90%的零部 件都可以再利用。零部件的再利用不仅减少了制造新的零部件 所需的原材料，也 减少了对能源的消耗，施乐公司的财务报告表明通过该方案的实施，公司每年可 节约资金 2 亿美元。 由此可见，走可持续发展的道路，建立 “ 工业生态系统
28、 ” 不仅能够创造更大 的经济价值，同时也降低了环境污染的水平，可以说达到了经济效益和社会效益 的双赢。 从企业的角度来看，通过供应链上各关键节点的协作，可以很好的建立这 样的 “ 工业生态系统 ” 。近年来提出的闭环供应链理论正好为实现走可持续发展 道路的生产方式提供了很好的研究方法和手段。 1.3 国内外文献综述 国内外对供应链管理理论的研究已经进行了十多年，对于采购、库存管理、 供应链各节点关系等各方面的理论研究已经取得了很多的成果。但对于闭环供应 链理论这个新的概念的研究还处于初级阶段，相关的文献非常有限。目前能找到 的一些关于产品再造的案例研究可以对本文起到一定的帮助，下面结合本文的
29、研 究方向，将相关文献整理为如下三个方面：（ 1）闭环供应链的理论研究；（ 2） 产品再造理论研究；（ 3）闭环供应链中的产品回收定价对各方收益的影响问题。 1.3.1 闭环供应链的理论研究 Fleischmann（ 2001）通过对原 设备制造商（ Original Equipment Manufacturer， OEM）对产品回收的渠道研究，将其分为 OEM 管理的逆向物流网络和由第三方 进行管理的逆向物流网络；然后提出 OEM 网络可以归类为闭环供应链网络。 Krikke 等（ 2001）根据 OEM 对产品回收再利用的过程给出了相应的闭环供 上海交通大学硕士学位论文 5 应链结构图，他
30、们认为闭环供应链管理超越了单纯的正向供应链和逆向供应链管 理， 闭环供应链是为了在减少废弃品垃圾并且以较低成本向客户提供服务而产 生的。他们同时指出，闭环供应链中的物流活动相对以往的单纯的正向和逆向物 流存在强烈的交互作用。通过比较传统的供应链理论和闭环供应链系统，提出适 合于闭环供应链的设计原理。 Fleischmann 等（ 2003）通过定量分析 IBM 公司备件回收管理的案例，对闭 环供应链为公司带来的利益进行了评估。研究的关键问题在于回收哪些部件、如 何设计回收渠道以及协调不同的供应源。最后通过仿真数据表明，采购费用的下 降远远超过了逆向物流所增加的成本。证明了闭环供应链管理的确为公
31、司的成本 降低带来了益处。 Krikke 等（ 2003）设计了电冰箱的正向物流和逆向物流网络，给出了更具一 般性的闭环供应链形式，开发了双向集成的网络建模架构，该模型包含多个优化 目标，不仅考虑了正向和逆向供应链的总成本问题，还考虑了供应链对环境的影 响问题。 1.3.2 产品再造理论研究 Thierry（ 1995）指出产品再造管理的目的是通过对废旧产品、零部件及原材 料的循环再利用，在尽可能获取经济价值的同时，减少最终垃圾的数量。根据对 返回产品再处理过程的不同， Thierry 从概念层次上描述了五种再造方式：修理、 翻新、再制造、拆分和再循 环；并以 CopyMagic 一家复印机制
32、造商为案例背景， 分析了该制造商采用不同再造方式对产品进行回收再利用时的物流网络结构，以 及再造方式对该制造商的战略影响。 Fleischmann 等（ 1997）认为由于产品再造方式的不同会导致两种物流网络 结构：开环结构和闭环结构。其中再循环网络是实现原材料的再造，回收的产品 通常不会返回到原设备制造商处，因而其物流网络属于开环结构；而再造和再使 用却经常导致闭环结构，因为回收的产品或包装物将返回到原制造商手中。 Guide 和 Van Wassenhove（ 2002）指出产品再造管理是一个复杂的系统过程， 涉及到再造产品的类型、再造方式的选择、废旧品的获得、返回流的控制、测试 /分类以
33、及配送和销售等一系列活动。因此，关于产品再造的研究可能会分散到 上海交通大学硕士学位论文 6 各个环节中。 Kroon 和 Vrijens（ 1995）针对某荷兰物流服务商的案例研究，提出包装箱 的逆向回收系统，对空包装箱的运输、维护和存储问题进行统一规划，作者利用 无限能力仓库选址模型分析包装箱的数量、仓库数量及仓库位置。 Berger 和 Debaillie（ 1997）提出了在现有生产 /配送网络基础上建立拆分中 心以实现产品再造的概念模型。回收的产品在拆分中心检验后有三个流向：可以 修理的高质量产品运往配送中心进行再销售；产品中含有可直接再使用的零部件 则将其拆分后运往工厂用于生产过程
34、；其余产品将作为垃圾处置。 Berger 和 Debaillie 以一家计算机制造商为研究案例，提出多层能力受限的 MILP 模型解决 拆分中心的选址问题。 Jayaraman 等（ 1999）对美国电子设备再造公司的物流网络进行分析，主要 考虑回收、再制造和再配送过程。作者认为对于这类网络的 设计可以利用具有多 产品且能力受限的仓库选址模型 MILP 进行解决，优化模型主要考虑投资成本、 运输成本、处理和存储成本。 1.3.3 闭环供应链中的产品回收定价对各方收益的影响问题 Corbett 和 Decroix（ 2001）最早提出了通过合约来分配供应链中各个成员之 间的利益。他们提出，在整个
35、供应链中，消费者总是希望能够减少购买量，而供 应商总是希望提高销售量。因此，提高整体供应链的效益与各自的目标并不一致。 但如果通过合约的形式来分配这种利益，则能够解决这一问题。 Corbett（ 2001） 还提出，从供应商的角度来说，线性合约是最有利的。 Yadav 用 McGriff 轮胎公司的实例表明，若供应链上成员之间能建立良好的 契约关系，共同分享产品回收和再造带来的利润，那么对供应链上每个成员都是 有利的。在这个案例中，对于顾客（卡车运输队）来说，轮胎的成本很高，若用 翻新过的轮胎，则成本会减少许多。但这会影响到轮胎供应商的利益。因此，作 者在文章中用博弈论及契约理论分析了这一案例
36、，而当两者的利益能够达到平衡 时，制订合约，能让两者都从中获益。 Lingxiu Dong 等（ 2004）用博弈论讨 论了在存在转运的情况下，生产商和分 销商是如何制订价格和分配利益的。这种用博弈论讨论利益分配的方法值得我在 上海交通大学硕士学位论文 7 论文中借鉴。 Savaskan（ 2004）则利用建模的思想建立了产品再造闭环供应链模型，探讨 了在不同的回收方式下，基于再造品与新产品在消费过程中无差异，回收再造对 供应链主要角色的经济利益的影响。 1.3.4 综述总结 从国内外现有文献来看，有关闭环供应链管理的研究还处于初期阶段，相 关的理论和文献非常的有限。而且到目前为止，闭环供应链
37、的定义还没有学者给 出清晰明确的定义。产品再造战略的理论研究主要集中在产品再造网络设计及库 存系统控制方面。对于供应链上成员之间的利益分配及定价问题很少涉及。对于 分级定价这种市场上实际存在的废旧品回收方式的研究更是没有的。因此本课题 将从产品再造的角度系统地研究闭环供应链，构建闭环供应链的概念模型，深入 分析闭环供应链管理与传统供应链管理的区别，并对闭环供应链中的价格起到的 杠杆作用和对供应链中各成员产生的影响进行研究，从而进一步扩展供应链管理 的理论研究空间。 1.4 研究目标和研究内容 1.4.1 研究目标 本研究 着眼于闭环供应链条件下产品的制造销售和回收等各环节中的成员 关系，以废旧
38、品回收分级定价为切入点，通过制造商、分销商和消费者的收益 衡量系统的性能。希望通过对废旧品回收过程中影响因子的分析，制订切实可 行的分级定价策略，使得产品能够以合适的形式在各成员之间高效顺畅的流动。 1.4.2 研究内容 根据以上研究目标，本文的研究内容主要包括以下章节： 第一章 “ 绪论 ” ，这一章首先阐述了课题提出的背景，分析了课题的理论意 义和现实意义；通过对近年来闭环供应链相关理论和研究成果的回顾，介绍了闭 环供应链理论研究的进展情况，并确定了本文的研究目标和研究内容。 上海交通大学硕士学位论文 8 第二章 “ 闭环供应链结构分析 ” ，这一章首先总结已有的文献对闭环供应链 的概念和
39、结构进行定性分析，着重分析了 “ 制造商 分销商 消费者 ” 闭环 供应链的结构和特征，后续的第三章的、第四章的建模定量研究都将基于该框架 的结构。 第三章 “ 单一定价废旧产品回收再造模型 ” ，这一章在 “ 制造商 分销商 消费者 ” 框架下建立单一定价废旧产品回收再造模型，根据现实情况对模型 做出合理的假设，并详细地对参数进行说明。接着对模型中的成员进行博弈分析， 通过假设的函数取得各种情况下的定价以及利润表达式，比较后取得最优决策。 第四章 “ 分级定价废旧产品回收再造模型 ” ，这一章从前一章的单一定价模 型出发，根据现实中可能存在的分级定价废旧产品回收这种经营活动，对前面的 模型进行了新的假设，引入新的变量，构建了分级定价废旧产品回收模型。然后 对该模型进行博弈分析，利用数值算例比较各种决策下的最优解，得到最优决策。 第五章 “ 结论与展望 ” ，总结了全文主要的研究工作和结论，并提出进一步 的研究方向。 上海交通大学硕士学位论文 9 第二章 闭环供应链结构分析 2.1 引言 闭环供应链整合了正向和逆向供应链，其主要目的就是对产品进