余福茂,王希鵑
(杭州電子科技大學(xué) 管理學(xué)院,浙江 杭州 310018)
電子廢棄物非正規(guī)回收渠道監(jiān)管策略的演化博弈研究
余福茂,王希鵑
(杭州電子科技大學(xué) 管理學(xué)院,浙江 杭州 310018)
文章構(gòu)建了非正規(guī)回收商與政府的博弈模型,分析政府監(jiān)管策略對(duì)非正規(guī)回收商回收行為決策的影響,然后進(jìn)行演化博弈穩(wěn)定性分析及數(shù)值仿真,并為非正規(guī)回收渠道優(yōu)化提出科學(xué)的建議。研究表明:若非正規(guī)回收商的轉(zhuǎn)型收入小于不轉(zhuǎn)型收入,則非正規(guī)回收商行為策略主要由政府監(jiān)管策略概率的大小決定;當(dāng)政府采用監(jiān)管策略的概率達(dá)到一定值時(shí),將促使非正規(guī)回收商在政府合理監(jiān)管下主動(dòng)轉(zhuǎn)型為正規(guī)回收商,有利于逆向供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展。
電子廢棄物;非正規(guī)回收商;監(jiān)管策略;演化博弈;轉(zhuǎn)型
隨著科技技術(shù)日新月異,全球電子產(chǎn)品日益增多,電子產(chǎn)品銷量最高的是信息技術(shù)產(chǎn)品和電信設(shè)備。過去20年中發(fā)達(dá)國(guó)家的電子產(chǎn)品已經(jīng)得到穩(wěn)步增長(zhǎng),不久的將來印度、中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家電子產(chǎn)品的銷售額將呈指數(shù)形勢(shì)增長(zhǎng)[1]。電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用加速了產(chǎn)品報(bào)廢率,而電子廢棄物中往往卻潛含鎘等有害化學(xué)物質(zhì),若不將其穩(wěn)妥回收和環(huán)保處理,將導(dǎo)致可利用資源的浪費(fèi)和環(huán)境的二次污染。因此,對(duì)電子廢棄物回收渠道進(jìn)行管理和研究顯得尤為重要。
許多學(xué)者在逆向供應(yīng)鏈或閉環(huán)供應(yīng)鏈方面,針對(duì)電子廢棄物參與主體回收行為、回收模式選擇和回收物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等角度進(jìn)行了研究。從參與主體回收行為角度:Saphore等(2012)通過調(diào)查美國(guó)家庭的回收意愿并利用Logit模型分析其回收行為影響因素[2];任鳴鳴和祝九月(2014)通過實(shí)證研究表明余效因素、環(huán)保態(tài)度、知覺行為控制是干擾消費(fèi)者的電子廢棄物回收認(rèn)知的重要因子[3];劉永清等(2015)通過層次分析法研究了影響消費(fèi)者回收行為的重要因素,發(fā)覺回收價(jià)起著主要功效[4]。從電子廢棄物回收模式選擇角度:易余胤等(2014)構(gòu)建了三種不同混合回收模式的閉環(huán)供應(yīng)鏈模型,發(fā)現(xiàn)制造商與零售商混合回收模式的收益最高[5];Wang等(2015)主要研究了政府激勵(lì)下電子廢棄物回收處理循環(huán)再制造的獎(jiǎng)懲機(jī)制問題[6]。從回收物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化角度:Chen等(2015)提出了一個(gè)兩階段的隨機(jī)閉環(huán)供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)模型[7];周向紅等(2015)構(gòu)建了多周期多目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型,發(fā)現(xiàn)了正向補(bǔ)貼更加推動(dòng)逆向供應(yīng)鏈的長(zhǎng)期發(fā)展[8]。
綜合上述文獻(xiàn)綜述,目前大多數(shù)電子廢棄物回收處理方面的研究都是針對(duì)處理商、再制造商、生產(chǎn)商和銷售商等對(duì)象,然而我國(guó)電子廢棄物大多數(shù)情況下是由有限理性的非正規(guī)回收商通過非正規(guī)回收渠道進(jìn)行回收的。而非正規(guī)回收渠道的回收主體主要包括個(gè)體戶、小商販、非法拆解戶、拾荒者等,其中部分是業(yè)余從事電子廢棄物回收工作的,部分是從事其它廢棄物回收工作但也包括了電子廢棄物回收的,還有一部分是專業(yè)從事電子廢棄物回收工作的,把上述觸及非正規(guī)回收渠道的回收主體統(tǒng)稱為非正規(guī)回收商。針對(duì)我國(guó)非正規(guī)回收渠道的監(jiān)管問題,使用演化博弈的方法對(duì)政府的監(jiān)管策略和非正規(guī)回收商的回收行為進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和數(shù)值仿真,旨在為我國(guó)回收渠道優(yōu)化提出一些科學(xué)的建議。
(一)基本假設(shè)與符號(hào)說明
假設(shè)政府對(duì)非正規(guī)回收商的監(jiān)管具有兩種策略,其策略空間s1=(監(jiān)管,不監(jiān)管),其采用“監(jiān)管”策略的概率為Y,則采用“不監(jiān)管”策略的概率為1-Y。假設(shè)非正規(guī)回收商有兩種回收策略,其策略空間s2=(轉(zhuǎn)型,不轉(zhuǎn)型),其采用“轉(zhuǎn)型”策略的概率為X,則采用“不轉(zhuǎn)型”策略的概率為1-X。其中,政府的“監(jiān)管”策略主要是指政府對(duì)所有非正規(guī)回收商實(shí)行監(jiān)管;而“不監(jiān)管”策略是指政府對(duì)所有非正規(guī)回收商不實(shí)施監(jiān)管;非正規(guī)回收商的“轉(zhuǎn)型”策略是指非正規(guī)回收商選擇轉(zhuǎn)型成為符合法律規(guī)定的回收商;而“不轉(zhuǎn)型”策略是指非正規(guī)回收商仍按原有回收模式回收。
假定博弈雙方僅具有有限理性,具體參數(shù)假設(shè)和基本解釋如下:R1:轉(zhuǎn)型收入,即非正規(guī)回收商選擇正規(guī)回收渠道回收時(shí)得到的合法收入;R2:不轉(zhuǎn)型收入,即非正規(guī)回收商選擇非正規(guī)回收渠道回收時(shí)得到的收入;R3:非正規(guī)回收商選擇正規(guī)回收渠道回收或政府選擇“監(jiān)管”策略時(shí),政府得到的社會(huì)效益;R4:非正規(guī)回收商選擇正規(guī)回收渠道回收時(shí),政府給予的補(bǔ)貼;p:非正規(guī)回收商選擇非正規(guī)回收渠道回收時(shí)被管制的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);C0:非正規(guī)回收商在政府監(jiān)管下可能造成的風(fēng)險(xiǎn);C1:非正規(guī)回收商回收電子廢棄物的成本;C2:監(jiān)管成本,即政府進(jìn)行監(jiān)管時(shí)付出的成本;C3:污染治理成本,即政府采取“不監(jiān)管”策略或非正規(guī)回收商選擇非正規(guī)回收渠道回收時(shí),政府付出的成本。
綜合上述模型假設(shè)與符號(hào)說明,可以得到非正規(guī)回收商與政府的收益結(jié)果如表1所示。
表1 非正規(guī)回收商與政府的收益矩陣
(二)演化博弈模型的建立
根據(jù)上述假設(shè)和收益矩陣,可得政府對(duì)非正規(guī)回收商回收處理采用“監(jiān)管”策略、“不監(jiān)管”策略以及混合策略的期望收益分別為:
其中U=R3+R4+pC0
則政府策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為:
同理可得,非正規(guī)回收商采用“轉(zhuǎn)型”策略、“不轉(zhuǎn)型”策略及混合策略的期望收益分別為:
其中V=R4+pC0
則非正規(guī)回收商回收行為策略的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為:
由式(1)和(2)組成的系統(tǒng)復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為:
(一)非正規(guī)回收商行為策略的穩(wěn)定性分析
1.當(dāng)Y=Y0時(shí),等式F(X)=0恒成立,在此區(qū)間內(nèi)所有的X取值點(diǎn)均處于穩(wěn)定狀態(tài)。
在Y=Y0、Y>Y0、Y<Y0情形下,政府的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分別如圖1的(a)、(b)、(c)所示。
圖1 非正規(guī)回收商回收行為策略演化趨勢(shì)
(二)政府監(jiān)管策略的穩(wěn)定性分析
1.當(dāng)X=X0時(shí),等式F(Y)=0恒成立,即此區(qū)間內(nèi)所有的Y取值點(diǎn)均處于穩(wěn)定狀態(tài)。
在X=X0、X>X0、X<X0情形下,政府的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分別如圖2的(a)、(b)、(c)所示。
圖2 政府監(jiān)管策略演化趨勢(shì)
(三)混合策略的穩(wěn)定性分析
根據(jù)非正規(guī)回收商與政府之間混合策略的博弈,可知當(dāng)且僅當(dāng)0≤X0≤1,0≤Y0≤1成立時(shí)具有五個(gè)均衡點(diǎn):(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)和(X0,Y0)。顯然,均衡點(diǎn)(0,0)和均衡點(diǎn)(1,0)對(duì)我國(guó)電子廢棄物回收業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展不利;而均衡點(diǎn)(X0,Y0)有一定的合理性,均衡點(diǎn)(0,1)和均衡點(diǎn)(1,1)是最理想的穩(wěn)定性結(jié)果。非正規(guī)回收商與政府之間混合系統(tǒng)的雅克比矩陣為:
將上述五個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)代入雅克比矩陣,可知其特征值,如表2所示。
表2 混合系統(tǒng)各均衡點(diǎn)的特征根
從表2中可以看出該系統(tǒng)復(fù)制動(dòng)態(tài)方程組有一個(gè)中心點(diǎn)和四個(gè)鞍點(diǎn),可知政府與非正規(guī)回收商之間混合系統(tǒng)的穩(wěn)定策略如表3所示。
表3 混合系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略
分析混合系統(tǒng)穩(wěn)定策略表的結(jié)果,可得:
1.只有當(dāng)政府采用監(jiān)管策略的概率大于Y0時(shí),才能促使非正規(guī)回收商愿意變?yōu)檎?guī)回收商。
2.非正規(guī)回收商的轉(zhuǎn)型收入R1增加會(huì)促進(jìn)混合策略趨向于穩(wěn)定點(diǎn)(1,Y0);非正規(guī)回收商的不轉(zhuǎn)型收入R2增加會(huì)阻礙混合策略趨向于穩(wěn)定點(diǎn)(1,Y0)。
通過對(duì)2×2博弈模型進(jìn)一步數(shù)值仿真,假設(shè)非正規(guī)回收商與政府都是有限理性的,分析他們之間演化博弈的過程。算例的具體分析如下:
情境1:轉(zhuǎn)型收入大于不轉(zhuǎn)型收入
在R1>R2情形下,假設(shè)參數(shù)組1為R1=5,R2=4.5,R3=1,C2=1,R4=1,p=0.4,C0=1.5,運(yùn)用Matlab進(jìn)行數(shù)值模擬,政府和非正規(guī)回收商混合策略的動(dòng)態(tài)演化如圖3所示。
圖3 參數(shù)組1混合策略動(dòng)態(tài)演化圖
根據(jù)上述數(shù)值仿真結(jié)果可知,當(dāng)非正規(guī)回收商的轉(zhuǎn)型收入大于不轉(zhuǎn)型收入時(shí),X=0是一個(gè)演化穩(wěn)定的策略,即非正規(guī)回收商愿意變?yōu)檎?guī)回收商,且非正規(guī)回收商的行為策略不受政府監(jiān)管策略的影響。
情境2:轉(zhuǎn)型收入小于不轉(zhuǎn)型收入
在R1<R2情形下,假設(shè)參數(shù)組2為R1=5,R2=6,R3=1,C2=1,R4=1,p=0.4,C0=1.5,運(yùn)用Matlab對(duì)算例數(shù)值模擬,政府和非正規(guī)回收商混合策略的動(dòng)態(tài)演化如圖4所示。
圖4 參數(shù)組2混合策略動(dòng)態(tài)演化圖
根據(jù)上述數(shù)值仿真結(jié)果可知,當(dāng)非正規(guī)回收商的不轉(zhuǎn)型收入大于轉(zhuǎn)型收入時(shí),非正規(guī)回收商回收行為的策略會(huì)受到政府策略的影響,且主要由政府采用監(jiān)管策略概率Y的大小決定。
情境3:社會(huì)效益與監(jiān)管成本之差比風(fēng)險(xiǎn)成本低
在R3-C2<pC0的情形下,假設(shè)參數(shù)組3為R1=5,R2=6,R3=1,C2=2,R4=1,p=0.4,C0=1.5,運(yùn)用Matlab對(duì)算例數(shù)值模擬,政府和非正規(guī)回收商混合策略的動(dòng)態(tài)演化如圖5所示。
圖5 參數(shù)組3混合策略動(dòng)態(tài)演化圖
根據(jù)上述數(shù)值仿真結(jié)果可知,當(dāng)政府的社會(huì)效益與管制成本之差比非正規(guī)回收商的風(fēng)險(xiǎn)成本低時(shí),是一個(gè)演化穩(wěn)定策略。即有限理性的政府會(huì)選擇對(duì)非正規(guī)回收商采用“不監(jiān)管”策略,不管非正規(guī)回收商是否采用“轉(zhuǎn)型”策略。
情境4:社會(huì)效益與監(jiān)管成本之差比風(fēng)險(xiǎn)成本低
在R3-C2>pC0的情形下,假設(shè)參數(shù)組4為R1=5,R2=6,R3=2,C2=1,R4=1,p=0.4,C0=1.5,運(yùn)用Matlab對(duì)算例數(shù)值模擬,政府和非正規(guī)回收商混合策略的動(dòng)態(tài)演化如圖6所示。
圖6 參數(shù)組4混合策略動(dòng)態(tài)演化圖
根據(jù)上述數(shù)值仿真結(jié)果可知,當(dāng)政府的社會(huì)效益高與監(jiān)管成本之差比非正規(guī)回收商的風(fēng)險(xiǎn)成本高時(shí),政府的監(jiān)管策略選取主要由有限理性的非正規(guī)回收商采用“不轉(zhuǎn)型”策略概率X的大小決定。
運(yùn)用演化博弈的方法對(duì)電子廢棄物非正規(guī)回收商與政府間的策略選擇進(jìn)行建模,探究了影響策略選擇的因素,包括轉(zhuǎn)型收入、不轉(zhuǎn)型收入、社會(huì)效益、監(jiān)管成本、污染治理成本和補(bǔ)貼等。并綜合穩(wěn)定性分析和數(shù)值仿真的結(jié)果可知:當(dāng)有限理性的非正規(guī)回收商的轉(zhuǎn)型收入高于不轉(zhuǎn)型收入且政府采用監(jiān)管策略的概率大于Y0時(shí),將有利于促使非正規(guī)回收商在政府的合理監(jiān)管下積極轉(zhuǎn)型為合乎規(guī)定的正規(guī)回收商,有利于逆向供應(yīng)鏈的綠色長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。通過對(duì)政府與非正規(guī)回收商之間的博弈演化穩(wěn)定策略以及數(shù)值仿真的結(jié)果分析,為非正規(guī)回收商與政府提供科學(xué)的政策建議如下:
(一)對(duì)非正規(guī)回收商的建議
研究表明,在政府管制時(shí),非正規(guī)回收商會(huì)依據(jù)被管制的損失程度和政府的管制強(qiáng)度采取不一樣的回收行為方式;而在市場(chǎng)機(jī)制下,有限理性的非正規(guī)回收商在利益最大化原則驅(qū)動(dòng)下會(huì)堅(jiān)持實(shí)施原本的回收方式。因此,非正規(guī)回收商能選擇跟其他回收商或者正規(guī)處理商合作,增大回收規(guī)模并降低設(shè)備投入成本,不僅能從中獲得經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益,規(guī)避被政府監(jiān)管的風(fēng)險(xiǎn)并獲得政府補(bǔ)貼,而且能減輕環(huán)境污染,有助于生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。
(二)對(duì)政府監(jiān)管的建議
政府建立基金用于補(bǔ)貼正規(guī)回收商,增大補(bǔ)貼力度使政府監(jiān)管策略的概率減小到合適值,推動(dòng)非正規(guī)回收商采用轉(zhuǎn)型策略。當(dāng)政府補(bǔ)貼獎(jiǎng)勵(lì)增加時(shí),非正規(guī)回收商向正規(guī)回收商轉(zhuǎn)型的可能性增大;與此同時(shí),政府可以增大監(jiān)管強(qiáng)度,當(dāng)政府的監(jiān)管成本高于政府監(jiān)管下所得到的社會(huì)效益時(shí),隨時(shí)間的推移,政府趨向于采取“不監(jiān)管”策略。在政府的監(jiān)管下,有助于資源回收再利用,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,規(guī)范家電回收行業(yè),促進(jìn)逆向供應(yīng)鏈的可持續(xù)環(huán)保發(fā)展。
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(責(zé)任編輯:D 校對(duì):T)
F224.32;X705
A
1004-2768(2016)09-0074-04
2016-05-25
國(guó)家自然科學(xué)基金(70903021,71373064)
余福茂(1975-),男,山西應(yīng)縣人,博士,杭州電子科技大學(xué)管理學(xué)院教授,研究方向:物流與供應(yīng)鏈管理、資源環(huán)境政策與管理;王希鵑(1991-),女,湖南湘潭人,杭州電子科技大學(xué)管理學(xué)院碩士研究生,研究方向:物流與供應(yīng)鏈管理。