基于零售商努力水平的闭环供应链协调模型

论文核心提示:

  本文建立了一个基于零售商努力水平影响下的二级闭环供应链协调模型,将零售商的努力水平分为销售努力和回收努力两个部分,设计了一个努力成本分摊契约来协调该闭环供应链,通过理论和实例证明了该契约能使制造商与零售商达到双赢。通过双方的协作,闭环供应链将有动力提高再制造水平。。。

  [摘 要]针对市场需求量和旧产品回收量均受零售商努力水平影响的二级闭环供应链,建立了基于零售商销售努力水平和回收努力水平的决策模型;通过设计一个努力成本分摊契约,得到了努力水平的最优投入值;对于努力成本分摊的比例,给出了一个双方都偏好的区域;论证了该契约能将制造商和零售商紧密联系在一起,通过双方的协作达到双赢;通过算例分析验证了结论的有效性。
  [关键词]闭环供应链 努力水平 协调模型 努力成本分摊 论文
  一、引言
  闭环供应链的协调问题引起了国内外学者的广泛关注。文献[1-5]集中在通过制定收入共享、数量折扣、两阶段关税等策略来实现闭环供应链的协调,但这类文献大多没有考虑努力水平因素对闭环供应链利润的影响。也有少量文献从需求受努力因素影响或者回收受努力因素影响两个方面分别展开。如文献[6]研究了需求在努力水平影响下,销售回扣契约和退货契约下的供应链合作问题;文献[7-8]研究了当需求同时受制造商所决定的产品质量和零售商促销努力影响时正向供应链的利润分配问题;文献[9]考察了当零售商之间存在竞争时,闭环供应链的利润当制造商直接回收时取决于回收努力的影响;文献[10]研究了当产品回收量与回收价格和回收努力同时相关的情况下,通过二部定价契约和回馈与惩罚契约来实现逆向供应链的协调。
  基于努力水平供应链协调机制的研究大多只建立在正向或者逆向供应链模型下。鉴于此,本文针对一个二级闭环供应链模型,首先将零售商的努力水平分为两个部分:一是能够提高顾客满意度、促进购买行为的销售努力水平;二是能够影响顾客的回收行为、增加旧产品回收量的回收努力水平。然后将销售及回收阶段的努力水平纳入契约模型,研究其如何影响制造商和零售商的决策及利润,以及如何在基于零售商努力水平的闭环供应链环境下实现供应链的协调。研究结果表明通过协作能够实现双方的双赢。
  二、模型描述及符号说明
  考虑由一个制造商、一个零售商及一种产品组成的闭环供应链系统,如图所示。假设制造商在进行生产时,首先用回收品进行再制造,再制造品的数量不能满足市场需求,必须使用原材料生产一定数量的新产品,且再制造品与新产品质量、价格无差别,消费者对两者的接受度完全相同。
  图 回收再制造闭环供应链结构
  本文中的符号说明如下:
   :制造商以原材料生产单位产品的成本,为常量;
   :制造商以回收品进行再制造的单位成本,为常量,假设 ,表明利用旧产品再制造所带来的单位成本节约;
   :单位产品的零售价格,为外生变量,由销售市场决定;
   :零售商回收旧产品的单位回收价格,为外生变量,由回收市场决定;
   :制造商给予零售商的单位批发价格,是制造商的决策变量;
   :制造商向零售商购买旧产品的单位回收转移价格,是制造商的决策变量,假设 ,即回收再制造是有利的;
   :零售商的销售努力水平(如前期的广告投入、销售人员培训、优化卖场环境等),为零售商的决www.21cnlunwen.com策变量,假设当零售商销售努力水平为 时的成本为 ,为常数;
   :零售商的回收努力水平(如加大回收品再制造有利于环境的广告宣传,回收渠道的建立等),为零售商的决策变量,假设当零售商回收努力水平为 时的成本为 , 为常数;
   D:产品的市场需求量,为零售商销售努力水平的线性增函数,即 ,其中 为大于0的常数, 表示消费者对零售商销售努力水平的敏感系数;
   :回收的旧产品量,为零售商回收努力水平的线性减函数,即 ,其中b,r为大于0的常数,r表示消费者对零售商回收努力水平的敏感系数;
   :表示闭环供应链节点企业i的利润函数,其中
   ,M表示制造商,R表示零售商,闭环供应链的总利润为 , ,假设供应链各方均为风险中性,即以最大化自身利润为目标。
   根据以上问题描述和假设可得:
  三、基于零售商努力水平的闭环供应链决策模型
  1.集中决策模型
  在集中决策情形下,制造商和零售商是作为一个整体进行决策的,他们联合决定最优的销售努力水平及最优的回收努力水平,以整个闭环供应链的利润最大化为共同目标。
  集中决策下闭环供应链系统问题的决策模型为 ,将
  
   由于 ,可得结论1:
  结论1:集中决策模型中,闭环供应链系统的利润、零售商的回收努力水平与利用旧产品再制造所节省的成本 正相关。
  结论1表明,在集中决策下,利用旧产品再制造的成本越低,即节省的成本越多时,闭环供应链系统的利润就越高,供应链系统回收努力水平越高,即系统有动力去提高再制造水平、回收更多数量的旧产品。
  2.分散决策模型
  在分散决策情形下,制造商作为Stackelberg博弈的领导者,零售商为追随者,双方均为理性的经济人,且信息完全对称。决策过程是:首先由制造商决定批发价 、回收转移价 以使自己的收益最大化;然后零售商按自身收益最大化选择最优的销售努力水平 和最优回收努力水平 。
   根据逆向归纳法,首先对式(2)求关于 的一阶偏导数,并令之等于零,可得:
  
  结论2:在分散决策模型中制造商、零售商、供应链系统的利润及零售商的回收努力水平与利用旧产品再制造所节省的成本
   正相关。
   结论2表明,分散决策下,制造商、零售商及系统的利润均随再制造所节省成本的增加而增加,表明供应链系统有动力去提高再制造水平、回收更多数量的旧产品。
  通过比较可以得到:
  结论3: 。
  结论3表明,相比集中决策,分散决策下零售商选择的最优销售努力水平、最优回收努力水平均降低,闭环供应链系统利润降低。这是因为分散决策下,制造商和零售商单独决策所产生的“双重边际效应”,导致供应链系统效率损失。  

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