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基于返回品质量降级的回收再制造策略优化.pdf

基于返回品质量降级的回收再制造策略优化.pdf

上传者: pp1266 2014-01-14 评分1 评论0 下载3 收藏10 阅读量425 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《基于返回品质量降级的回收再制造策略优化pdf》,可适用于财会税务领域,主题内容包含统计与决策20年第期总第期基于返回品质量降级的回收再制造策略优化孔令丞李瑞芬迟琳娜(华东理工大学商学院上海上海财经大学国际工商管理学院上海)摘要:文符等。

统计与决策201 2年第8期总第356期 基于返回品质量降级的回收再制造策略优化 孔令丞 1;李瑞芬 2;迟琳娜 2 (1.华东理工大学 商学院,上海 200237;2上海财经大学 国际工商管理学院,上海 200433) 摘 要:文章以提供耐用品的垄断制造/再制造厂商和二手交易商的竞争行为为视角,针对给定二手交易 商翻新策略,探寻垄断厂商采取的制造/再制造生产决策;进而基于制造商的产量决策,实现二手商翻新数量的 优化。在均衡状态下,研究他们的最优策略随 s的变化;分析二手产品偏好系数、质量降级率等参数对最优策略 的影响;并进行数值模拟分析。 关键词:再制造;返回品质量;产品降级率;二手市场 中图分类号:F275 文献标识码:A 文章编号:1002-6487(2012)08-0178-04 基金项目:国家自然科学基金资助项目(70972062);华东理工大学卓越计划项目 作者简介:孔令丞(1963-),女,天津宝坻人,博士,教授,研究方向:产业经济、循环经济。 李瑞芬(1988-),女,江西淮安人,硕士研究生,研究方向:运营管理;物流与供应链管理。 迟琳娜(1985-),女,上东莱州人,博士研究生,研究方向:物流与供应链管理。 0 引言 目前,虽然已有许多学者研究过闭环供应链下制造/ 再制造系统的定价和产量策略,但他们没考虑到二手产品 与新产品相竞争的情况,尤其是没有考虑返回品质量降级 这一现实性。尽管再制造和翻新可以重新获得产品的附 加价值,但实践中因产品质量的降级对翻新成本和再制造 成本的影响,二手商和厂商并不一定将返回的产品全部进 行翻新或再制造。在二手市场存在或不存在的情况下,制 造商究竟应该采用何种生产策略?再制造的存在是否可 以为企业带来更多的利润?企业通过何种途径来增加利 润呢?本文试图探讨垄断制造商和二手交易商并存的市 场中,质量降级率、市场成本结构对市场参与者最优生产 策略(或回收策略)以及获利的影响。因此,主要在这两方 面延伸:第一,考虑制造商和二手交易商竞争因素,制造商 再制造成本节约和二手商交易成本的参数关系对制造商 和二手商最优策略的影响。着重分析制造商再制造成本 节约对制造商和二手交易商的策略和利润的影响。第二, 分析返回品质量的不确定性对市场参与者成本结构的影 响,进而推导出当废旧品质量存在不同的降级率时,制造 商和二手交易商最优策略的变化以及所获利润大小的变 化。 1 模型前提假设及参数 消费市场中有一定比例的已用品可以回收再利用,其 中一部分符合再制造生产标准。制造商生产新产品或回 收上期产品来生产再造品,二手交易商回收上期产品向市 场提供翻新的二手产品,替代制造商的部分市场需求。 1.1 假设前提 (1)再造品与新产品同质 再制造通常采用高质量的技术标准,使得新制造的产 品和再制造的产品质量水平越来越接近,甚至再制造产品 的质量和功能达到了新产品的质量技术标准(Giutini, 2003[1])。本文只考虑再造品和新产品无差异,再造品的质 量、功能和外观与新产品同质的情况,所以把产成品的质 量作为外生变量,而且随着人们环境意识的提高,忽略消 费者对新产品和再造品的需求偏好差异。 (2)废旧产品回收周期 在现实生活中,大部分耐用品到达一定使用周期时, 可以由制造商或二手商回收利用。然而,如汽车或电脑等 经历多期使用后,其残值会变得很小,回收利用的价值不 大。因此本文忽略回收利用二手市场中的废旧产品情况, 仅仅考虑制造商和二手产品交易商当期只回收利用上一 期投入市场中的新产品或再制造产品(Ferrer and Swami- nathan ,2006[2])。 (3)再制造的生产成本 很多文献研究证明,由于回收利用零件或产品,与新 产品成本相比,再造品的生产存在成本节约。柯达、宝马、 施乐等企业成功的实施了再制造,通过节约成本获得显著 的收益(Guide,2006[3];Geyer,2007[4])。然而,返回品质量 是不确定的(谢家平、赵忠,2009[5])。返回品质量降级越 大,制造商必将耗费更多的成本进行零件的再制造作业, 这将使再制造成本的节约降低;同时二手交易商必将更难 进行维修与翻新,翻新成本也将会增加。 (4)稳定的废旧产品回收流 现实中,许多制造商会向市场推出相似的产品,例如 佳能经常向市场推出属于某一产品系列的相机,回收旧型 号相机组建生产新型号相机。当生产-消费系统达到稳 企 业 管 理 178 网络出版时间:2012-04-28 11:35 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1009.C.20120428.1135.164.html 统计与决策201 2年第8期总第356期 态,制造商和二手交易商可以获得稳定的旧产品或零件的 回收率,因此可以只分析他们每期的收益,即目标函数为 最大化各自的每期利润(Canan and Shantanu,2006[6])。 1.2 符号设定 参数符号设定如下: (1)Q0:每期的潜在市场容量。假设每期的潜在市场 容量均比较稳定。 (2)pi:每期中 i类型产品的价格;qi:每期中 i类型 产品的产量。 i=N,R,M,S,N 和 R分别表示新制造产品和再制 造产品,M 表示制造商生产的产品,S表示二手市场产 品。 pN = pR = pM ,即消费者新产品和再造品无需求偏好 差异。 令 qM = qN + qR,表示垄断制造商每期总共生产的产 品数量。 (4)c:制造商生产新产品单位可变成本;s:制造商生 产再造品时的再制造单位成本节约;B:制造商生产所耗 费的固定成本。cs:二手交易商单位回收成本。 (5)ρ:当返回品质量不确定时,回收品的质量降级水 平。 当返回品质量降级率为 ρ时,单位再制造产品节约为 递减的函数:s f (ρ),二手产品交易商单位产品交易成本 为递增的函数:cS g(ρ)。 (6)k:市场回收率上限,k[0,1]。其中 k r :制造商 的产品回收率上限,其中 r[0,1];k (1 - r):二手商产品 回收率上限。 因此,制造商、二手交易商的策略选择不仅受回收率、 返回品质量降级水平、生产成本和再制造成本节约等生产 因素,而且受潜在市场容量、消费者对二手品的需求偏好 等市场需求因素共同的影响。所涉及的参数和决策变量 关系如图1所示。 图1 模型参数与决策变量的关系 2 再制造生产决策模型 2.1 二手品交易市场存在下的需求函数 新产品和再造品的质量符合同样的技术标准,作为外 生变量,而且消费者对再造品的需求偏好差异不显著。因 此,需求函数只与产品价格、制造商产量、二手商翻新量、 二手品的偏好系数有关。 假设消费者对二手品愿意支付的价格是新产品/再造 品的 α倍,借鉴在市场细分的文献中经常用到的均匀分布 函数(Hotelling ,1929[7])来代表消费者的支付意愿,即假设 消费者为新产品愿意支付的最高价格即期望保留价格 ϕ 服从 [0,Q]均匀分布,且消费者为二手产品愿意支付的最 高价格为 αϕ。 消费者购买产品的净效用为其期望保留价格与实际 购买价格之差,分别用UN 和UR表示消费者购买新生产 产品和再制造产品的净效用。由于消费者对新产品和再 造品无需求偏好差异,因此UN =UR。US表示消费者购 买二手产品的净效用。在新产品/再制造产品的质量水平 为100%的市场中,US = αϕ- pS,UN =ϕ- pM =UR。因 此,可推出消费者对新产品、再造品和二手品的需求函数 为: qM (pM,pS) = (1 - α)Q- pM + pS(1 - α) qS(pM,pS) = αpM - pSα(1 - α) 将之整理可得相应的反需求函数: pS = α(Q0 - qM - qS) (1) pM =Q0 - qM - αqS (2) 其中,qM = qN + qR 2.2 返回品质量降级下的再制造决策模型 回收上一期产品的质量降级率为参数 ρ,0 ρ1; 单位再制造成本节约将以函数 f (ρ)递减,单位再制造成 本节约为 s f (ρ);单位二手品的回收与翻新成本以 g(ρ) 递增,即二手交易商单位产品成本为 cS g(ρ)。 厂商决定向市场供应再制造产品的价格和数量以及 是否生产新的产品,同时考虑到自身决策对二手交易商的 影响。制造商最大化每期利润 maxqN,qR (pM - c)qN +[(pM -c+ s f (ρ)]qR -B,即 maxqM (pM - c)qM + s f (ρ) qR -B s.t. k r qM qR pM =Q0 - qM - α qS (3) 由于存在再制造成本节约,所以制造商将回收所有可 利用的上期已用品进行再制造,即 qR = krqM = krqN /(1 - kr),则目标函数变为: maxqM (Q0 - qM - αqS - c)qM + s f (ρ) kr qM ,可推出: qM = Q0 - c2 + k r s f (ρ) - α qS 2 (4) 二手交易商考虑质量降级率情况,决定回收翻新量。 二手交易商最大化每期利润为 maxqS [ ]pS - cS g(ρ) qS s.t. qS 0 k(1 - r)qM qS pS = α(Q0 - qM - qS) (5) 式(3)是厂商每期内的利润值的最大化,式(5)是二手 交易商每期内的利润值的最大化。 3 再制造最优策略分析 企 业 管 理 179 统计与决策201 2年第8期总第356期 采用拉格朗日定理及库恩-塔克定理,解决带有不等 式约束的最优化问题,构建拉格朗日函数为: LS(qS,λ2,λ3) =[α(Q0 - qM - qS) - cS g(ρ)]qS + λ2qS + λ3 [(1 - r)k qM - qS] LqS = α(Q0 - qM -2qS) - cS g(ρ) + λ2 - λ3 = 0 λ2qS =0 λ3[(1 - r)k qM - qS] = 0 (6) 根据式(6)可以求解厂商和二手交易商的各种策略。 3.1 二手市场不存在 当 λ2 > 0,λ3 = 0 时,qS =0,即二手交易商不回收上 期产品。此时厂商每期内的最优产量为: qM = Q0 - c2 + k r2 s f (ρ) (7) 此种情况需要满足 λ2 > 0,由式(6)中的第二个式子 可以得到 cS g(ρ) - α(Q0 - qM) > 0 ,将(7)代入,即满足 s f (ρ) >m1 -Δ1 cS g(ρ),为二手市场不存在。 其中,Δ1 = 2α k r ,m1 = Q0 + c k r ;再制造成本节约临 界值 s1 = m1 -Δ1 cS g(ρ)f (ρ) 。 3.2 二手市场完全回收 当 λ2 = 0,λ3 > 0 时,qS =(1- r)k qM ,代入(4)中可 得,厂商每期生产的新产品与再造品数量之和: qM = Q0 - c2+(1- r)α k + k r 2+(1- r)α k s f (ρ) (8) 二手交易商完全回收已用品,回收翻新量为: qS =(1- r)k qM =(1- r)kéëê ù ûú Q0 - c+ k r s f (ρ) 2 +(1 - r)α k (9) 此种情况需要满足 λ3 > 0,由式(6)中的第二个式子 可以得到 α(Q0 - qM -2qS) - cS g(ρ) > 0,将(8)式和(9)式代 入,即要求 s f (ρ) <m2 -Δ2 cS g(ρ)。 其中, Δ2 = 2+ α(1 - r)kα[1 + 2(1 - r)k]k r , m2 = 1k r é ëê ù ûú 2+ k(1 - r)α 1+ 2(1 - r)k Q0 -Q0 + c ; 再制造成本节约临界值 s2 = m2 -Δ2 cS g(ρ)f (ρ) 。 3.3 二手市场不完全回收 当 λ1 > 0,λ2 = λ3 = 0 时,有 0 qS (1- r)k qM 。此 时厂商每期生产最优的新产品和再造品数量之和为: qM =Q0 - 2(Q0 + c)4 - α + 2k r s f (ρ) 4 - α + cS g(ρ) 4 - α (10) 二手交易商回收翻新量: qS = Q0 + c4- α - k r s f (ρ) 4 - α - 2cS g(ρ) (4 - α)α (11) 由于 0 qS (1- r)k qM ,即要求满足 m1 -Δ1 cS g(ρ) s f (ρ) m2 -Δ2 cS g(ρ)。 结论1:返回品质量降级对单位再制造成本节约和二 手商单位翻新成本的影响程度,决定制造商和二手交易商 每期的最优策略,且只要存在再制造成本节约,制造商将 所有回收产品用于再制造。如表1所示:当 s> s1时,二手 交易商不回收产品,当 s2 s s1时,二手交易商回收部分 产品进行翻新;当 s< s2时,二手交易商回收全部产品进行 翻新。 结论2:当二手商回收量为零或完全回收翻新已用品 时,返回品质量降级率r增大将使制造商产量不断减少, 其利润也随之不断减少。 结论3:再制造成本节约s的临界值受产品质量降级 率 ρ、消费者偏好 α、新品生产成本 c、市场需求等因素共 同影响,决定二手市场产生与发育的程度。 性质1:再制造成本节约的临界值与需求偏好系数 α 呈同方向变动。由于 s1 α >0,s2 α >0,如图2左图所 示,当消费者偏好二手品时,二手市场将更加容易产生,二 手交易商更有可能完全回收已用品。而且,当二手商采取 完全回收策略时,制造商为了应对二手产品对其市场的冲 击,会采取降低产量决策,从而导致二手交易商的回收量 下降。当二手商采取不完全回收策略时,制造商也将降低 产量,从而使二手交易商增减回收的数量,以达到均衡。 政府可以通过给予购买二手产品的消费者一定的补贴,使 得消费者能够以更强的意愿来购买二手品。 性质2:再制造成本节约的临界值与市场潜在需求Q0 呈同方向变动。由于 s1 Q0 > 0,s2 Q0 > 0,如图2右图 所示。潜在市场需求增加时,二手市场将更加容易产生; 与此同时,二手交易商更有可能完全回收已用品,而且制 造商和二手交易商的产量也都将增加。 再制造成本节约值 S> m1 -Δ1csg(ρ)f (ρ) S< m2 -Δ2csg(ρ)f (ρ) m2 -Δ2csg(ρ) f (ρ) S m1 -Δ1csg(ρ) f (ρ) 制造商的最优产量决策 qM = Q0 - c2 + k r 2 s f (ρ) qM = Q0 - c2+(1- r)α k + k r 2+(1- r)α k s f (ρ) qM =Q0 - 2(Q0 + c)4 - α + 2k r s f (ρ) 4 - α + cS g(ρ) 4 - α 二手交易商的最优回收量决策 qS =0 qS =(1- r)k qM qS = Q0 + c4- α - k r s f (ρ) 4 - α - 2cS g(ρ) (4 - α)α 表1 再制造成本节约影响最优策略 企 业 管 理 180 统计与决策201 2年第8期总第356期 图2 再制造成本节约临界值的线性关系 性质3:再制造成本节约的临界值与制造商单位生产 成本c呈同方向变动。由于 s1 c >0,因此当c增加时,二 手市场将更加容易产生,但制造商的产量总会下降。此 时,如果二手商采取完全回收策略,制造商的产量下降将 导致二手交易商的回收量下降,因此二手商时常采取不完 全回收策略,以增加可回收的数量。 4 再制造系统优化算例 目前已经有很多企业从事再制造生产,例如计算机、 手机、复印机、一次性相机、汽车发动机、医疗设备等。为 了更好地了解返回品质量降级率和再制造成本节约s对 生产商的生产策略和利润的影响,下面进行数据模拟。选 取数据:潜在需求率Q0=110个/周,市场回收率k=0.8;制造 商回收率r=0.6,单位可变生产成本c=70千元/个,固定生 产成本B=200千元;二手交易商回收与翻新成本cS=35千 元/个,消费者对二手车偏好系数 α =0.5;产品质量降级率 为r=10%,制造商单位再制造成本节约0 s 70,且以负 指数分布 e-ρ降低,二手商单位回收成本与翻新成本之和 以指数分布 eρ增加。 4.1 再造成本节约的变动性分析 不同产品的再制造成本节约会给制造商和二手交易 商带来不同的再制造策略。为了更好地了解再制造成本s 对制造商生产策略和二手交易商经营策略以及他们的影 响,下面直观模拟不同再制造成本节约s对应的市场参与 者的优化生产策略和利润,如图3和图4所示。 图3 s值与产量的关系拟合 图4 s值与价格、利润关系拟合 由图3可见,存在两个再制造成本节约s的临界点s1= 58.196,s2=6.876。当 0< s< s2时,二手商完全回收上一期 已用品进行翻新以满足二手市场需求;当 s2 s s1时,二 手商的策略为不完全回收上一期已用品;当 s> s1时,二手 市场不会存在。 从图3和图4可以发现:第一,制造商和二手商获得的 利润和生产决策的数量在临界值点s1,s2处是连续的。第 二,随着成本节约s的增加,制造商的产量持续增加,且当 s> s1时,完全回收上一期可利用的返回品进行再制造生 产,其利润也不断增加。第三,二手商的翻新量则先增加 后缓慢减为零,其利润不断下降;第四,由于再制造成本的 节约,制造商和二手交易商定价将持续降低。 4.2 质量降级率的变动性分析 再制造成本节约是返回品质量降级率r的函数,因此 将会密切影响厂商的产量和利润。本例经计算有 s1 = 375eρ -291.667e2ρ,s2 = 218.5eρ -192.073e2ρ ,即再制 造临界点随着返回品质量降级率呈反方向变动,如图5所 示。 本例取制造商再制造成本节约 s=20,计算可得当 0< ρ<3.65% 时,二手商完 全回收上一期已用品,并进 行翻新以满足二手市场的 需求;当 3.65% ρ20.7% 时,二手商的策略为不完全 回收上一期已用品;当 ρ>20.7%时,不存在二手市场。 图6反映了质量降级率r对制造商和二手交易商产量 的影响:制造商产量随着r提高先减后增再减的小幅波 动,而二手商产量随r提高则快速 下降至零。由于受供求关系影响, 当新产品和二手品产量的减小,这 导致其价格微增,如图7所示。 返回品质量降级率增加将导 致二手商翻新成本和制造商的再 造成本增加,二手商的翻新量将不 断下降,利润随之不断减少,如图8 所示。当二手商回收量为零(此时 r较大)或完全回收利用已用品(此 时r较小)时,r增大将使制造商产 量将不断减少,利润随之不断减 少,这符合结论2的推断。 结论4:返回品质量降级率r越 小,制造商和二手商获利越大,市 场参与者应极力降低已用品的质 量降级水平。 结论5:存在二手市场情况下, 随着返回品质量降级率r的增大, 二手产品不断减少,新产品和再造品面临的市场竞争减 小,因此制造商将扩大新产品和再造品的产量获得更多的 利润。二手市场不存在情况下,返回品质量降级率的增大 将只能导致制造商生产成本增加,因此,制造商的利润随 之不断减少。 结论6:当返回品质量降级率r较小时,二手回收商受 益较大,其翻新一定量的二手产品获利。当返回品质量降 级率r较大时,由于回收翻新费用增长较大,使得二手商 不再翻新二手产品,二手市场很可能不存在。 5 结 论 图5 质量降级率与再制造节约的关系 图6降级率对产量的影响 图7 降级率对定价的影响 图8 降级率对利润的影响 企 业 管 理 181 统计与决策201 2年第8期总第356期 C2C电子商务中交易双方的博弈模型分析 苗 苗,李晴雯 (西南交通大学经济管理学院,成都 610031) 摘 要:文章借用博弈论方法,通过建立完全信息静态博弈模型以及重复博弈模型,探讨影响C2C市场健 康发展的关键因素,并在此基础上进行相关推理和分析,针对存在的问题,设法提高卖家选择诚信的概率和提 高买家选择购买的概率,提出促进C2C电子商务市场和谐发展的一些建议。 关键词:C2C;电子商务;博弈论;纳什均衡 中图分类号:F724 文献标识码:A 文章编号:1002-6487(2012)08-0182-04 基金项目:教育部人文社科基金资助项目(10XJC79000);四川省教育厅资助项目(LY10-27) 作者简介:苗 苗(1980-),女,内蒙古乌兰浩特人,博士,讲师,研究方向:电子商务。 李晴雯(1989-),女,湖南道县人,硕士研究生,研究方向:电子商务。 0 引言 C2C电子商务是指消费者与消费者(customer to cus- tomer)通过互联网开展的一切商务活动,这些商务活动主 要是个人交易,也包括其他的一些网络活动如信息搜索、 社区交流等。C2C电子商务是继B2B、B2C后兴起的商务 模式,是电子商务所有模式中最热闹、最繁荣的模式。现 有关于C2C电子商务的研究,大多集中在: (1)从定性角度 对发展现状进行一般性的分析;(2)借助数学方法构建相关 信用评价模型;(3)借助博弈论思想构建交易双方的模型, 但其中设定的因子不能完全体现交易中所涉及的因素,或 者模型稍欠适用性;(4)通过相关历史数据和实证研究,总 结规律,发现其中存在的问题。 因此,本文从C2C电子商务的角度出发,综合利用其 他实证研究、数学模型研究的成果,借助博弈模型,但不同 于以往研究一般只进行单次博弈或者只用单个因素假定 参与方收益的做法,而是将模型进行了适当扩充与改进, 使模型的假设能更为客观全面地反应C2C电子商务的交 易过程,同时通过建立静态博弈模型以及扩展为重复博弈 模型,求解纯策略的纳什均衡和混合战略的纳什均衡,并 重点考察交易中卖家诚信度大小与买家购买欲大小的相 互作用,分析出影响C2C交易顺利进行的关键因素,进而 针对存在的问题进行详细分析,设法提高卖家选择诚信的 概率和提高买家选择购买的概率,提出了完善C2C电子商 务市场的一些有益建议,也为后续的相关研究提供参考。 1 C2C电子商务中交易双方的博弈模型 1.1 模型的基本假设 C2C 电子商务的交易是一个较为复杂的过程,为了便 于研究,我们先做如下基本假定: 企 业 管 理 第一,在任何情况中,只要存在再制造成本节约s,制 造商均会完全回收上一期产品用于再制造。二手交易商 的最优策略分为完全回收上一期产品,不完全回收和不回 收翻新3种情况。第二,根据制造商单位再制造成本节约 s f (ρ)和回收商单位回收成本 cS g(ρ)的三种线性组合关 系,制造商和二手交易商形成不同的最优策略。同时,在 三个区域的边界上,制造商和二手交易商的策略是连续 的。第三,当制造商单位再制造产品成本节约与返回品质 量降级率成反比,二手商的单位回收翻新成本与返回品质 量降级率成正比时,返回品质量降级率较高时将大幅增加 制造商和二手商的生产成本,这提高了新产品和二手产品 价格,同时二手商的利润下降。 参考文献: [1]Giutini R, Gaudette K. Remanufacturing: The Next Great Opportunity for Boosting US Productivity [J]. Business Horizons,2003,46(6). [2]Geraldo Ferrer, Jayashankar M. Swaminathan, Managing New and Re⁃ manufactured Products[J].Management Science,2006,52(1). [3]Guide V, Souza J, Wassenhove N, et al. Time Value of Commercial Product Returns [J].Management Science,2006,52(8). [4]Geyer R, Wassenhove L, Atasu A. The Economics of Remanufactur⁃ ing Under Limited Component Durability and Finite Product Life Cy⁃ cles [J]. Management Science,2007,53(1). [5]谢家平,赵忠等.再制造生产计划的影响因素及其模式[J].系统工 程,2007,25(7). [6]R. Canan Savaskan, Luk N. Van Wassenhove, Reverse Channel De⁃ sign:The Case of Competing Retailers[J].Management Science,2006, 52(1). [7]Hotelling,H., Stability in Competition, Economic Journal,1929,(39). (责任编辑/易永生) 182

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