非對稱信息下閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量控制系統(tǒng)動力學分析

張玉春，馮 昱

（蘭州理工大學 經(jīng)濟管理學院，蘭州 730050）

0 引言

回收再制造作為一種廢舊產(chǎn)品處理的高級形式，受到社會各界的關(guān)注。但回收流程的復(fù)雜性、回收方式以及回收地點的不確定性，造成回收品數(shù)量及質(zhì)量的不確定，對回收品質(zhì)量實施控制以保證再制造產(chǎn)品質(zhì)量就尤為重要。同時，銷售商作為廢舊產(chǎn)品回收主體，可能存在的趨利行為使得回收品質(zhì)量水平作為私人信息不與制造商共享，導(dǎo)致雙方信息不對稱，損害節(jié)點企業(yè)間合作關(guān)系及供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。因此，非對稱信息下，如何對回收品質(zhì)量實施有效控制是提升再制造品質(zhì)量以及閉環(huán)供應(yīng)鏈效益的關(guān)鍵。

綜合國內(nèi)外相關(guān)文獻[1-10]，信號傳遞理論被廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈質(zhì)量管理及供應(yīng)鏈失調(diào)問題。但目前研究大多應(yīng)用于二級供應(yīng)鏈質(zhì)量控制，針對閉環(huán)供應(yīng)鏈，特別是回收環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制問題研究較少。研究方法上，大多采用博弈論，欠缺對現(xiàn)實環(huán)境中回收延遲、信息延遲等情形的考慮。基于此，本文采用系統(tǒng)動力學方法（System Dynamic），利用信號傳遞理論，構(gòu)建非對稱信息下的閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量控制模型，動態(tài)描述在不同回收信息下回收品質(zhì)量變化情況，并得出回收品質(zhì)量水平的有效控制策略。

1 非對稱信息下閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量水平控制SD模型構(gòu)建

1.1 模型構(gòu)建

1.1.1 建模分析

本文研究由一個供應(yīng)商、一個制造商和一個銷售商組成的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)。正向供應(yīng)鏈從供應(yīng)商供應(yīng)原材料開始，經(jīng)由制造商制造新產(chǎn)品、銷售商出售新產(chǎn)品給最終客戶結(jié)束。逆向供應(yīng)鏈始于生命終止后的廢舊產(chǎn)品，銷售商負責回收檢測，制造商對回收產(chǎn)品進行再制造，并再次進入正向供應(yīng)鏈，形成“資源-生產(chǎn)-消費-再生資源”的閉環(huán)反饋式循環(huán)過程。

針對廢舊產(chǎn)品回收階段，主要包含拆卸、清洗、檢測等環(huán)節(jié)，銷售商是否合理運輸廢舊產(chǎn)品，是否具備科學的拆卸方案保證再制造零部件的質(zhì)量性能，是否有效清洗保證廢舊產(chǎn)品后期加工過程等均是影響回收品質(zhì)量的重要因素。本文引入運輸質(zhì)量水平、清洗質(zhì)量水平、拆卸質(zhì)量水平作為決定回收品質(zhì)量水平因素，如圖1所示。

圖1回收品質(zhì)量水平影響因素

此外，由回收信息不對稱引起的道德風險問題，本文引入信號傳遞理論對回收品質(zhì)量控制問題進行研究。Guide[11]指出再制造系統(tǒng)的利潤依賴于廢舊產(chǎn)品回收數(shù)量、質(zhì)量以及市場對再制造產(chǎn)品的需求，故同時考慮回收數(shù)量和回收質(zhì)量，是提升再制造品質(zhì)量以及閉環(huán)供應(yīng)鏈利潤的關(guān)鍵。因此，本文選擇銷售商回收比例和回收品質(zhì)量預(yù)防水平（銷售商提供的合格產(chǎn)品的概率）作為信號傳遞，制造商通過觀察銷售商雙因素行為決策，作出回收產(chǎn)品質(zhì)量檢查決策。若檢測出回收品質(zhì)量不合格時，給予銷售商一定比例的懲罰，同時制造商產(chǎn)生質(zhì)量檢測成本。參照文獻[12]，本文假定質(zhì)量處罰比例為原回收價格的50%。質(zhì)量預(yù)防水平、質(zhì)量檢測水平、質(zhì)量檢測成本、質(zhì)量激勵以及激勵成本等因素，作為模型引入的與質(zhì)量信號傳遞過程相關(guān)的變量。

1.1.2 系統(tǒng)流圖構(gòu)建

基于以上分析，本文所構(gòu)建的閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量水平控制系統(tǒng)動力學模型如圖2所示。

圖2閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量水平控制系統(tǒng)動力學模型

1.2 方程設(shè)計

依據(jù)已構(gòu)建的系統(tǒng)動力學模型，將系統(tǒng)中的變量關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)學公式，以分析變量間關(guān)系。

主要變量方程如下：

S原材料庫存=INTEG(S采購率-M制造率,0)；

M新品庫存=INTEG(M新品制造率-M新品發(fā)貨率,0)；

R新品庫存=INTEG(M新品發(fā)貨率-R新品銷售率,0)；

R回收品庫存=INTEG(回收率-M再制造品制造率,0)；

M再制造品庫存=INTEG(IF THEN ELSE(M再制造品庫存＜0,M新品庫存,M再制造品制造率-M再制造品發(fā)貨率),0)；

R再制造品庫存=INTEG(IF THEN ELSE(R再制造品庫存＜0,R新品庫存,M再制造品發(fā)貨率-R再制造品銷售率),0)；

M新品制造率=DELAY1((MIN(S原材料庫存,M新品訂貨率),M制造延遲))；

M再制造率=DELAY1(MIN(R回收品庫存*回收品可再制造比例,M再制造品訂貨率),M制造延遲)；

拆卸環(huán)境質(zhì)量水平=WITH LOOKUP(拆卸環(huán)境質(zhì)量評價，([(0，0)-(10，1)]，(0，0)，(1，0.1)，(2，0.2)，(3，0.3)，(4，0.4)，(5，0.5)，(6，0.6)，(7，0.7)，(8，0.8)，(9，0.9)，(10，1)))；

運輸質(zhì)量水平=WITH LOOKUP(運輸質(zhì)量評價，([(0，0)-(10，1)]，(0， 0)，(5，0.5)，(6，0.6)，(6.5， 0.65)，(7，0.7)，(7.5，0.75)，(8，0.8)，8.5，0.85)，(9，0.9)，(10，0.99)));

清洗質(zhì)量水平=WITH LOOKUP(清洗質(zhì)量評價，([(0，0)-(10，1)]，(0，0)，(5，0.5)，(6，0.6)，(6.5，0.65)，(7， 0.7)，(7.5，0.75)，(8，0.8)，(8.5，0.85)，(9，0.9)，(10，0.99)))。

初始常量設(shè)置如下（見表1）。

表1 常量設(shè)置

本文仿真數(shù)據(jù)參照2015年、2016年格力集團年度報告設(shè)置[13,14]，以低端空凋機型為例，建立模型常量集。

2 非對稱信息下閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量水平控制模型仿真分析

2.1 不同回收比例下的回收品質(zhì)量水平控制

2.1.1 低回收比例

假定銷售商將回收比例公開，且回收比例為30%時，銷售商以回收品質(zhì)量預(yù)防水平為信號傳遞給制造商。表2為銷售商質(zhì)量預(yù)防水平仿真設(shè)置，即銷售商提供的回收品質(zhì)量合格率，分別為40%、60%、80%。

表2 低回收比例下質(zhì)量預(yù)防水平設(shè)置

圖3為制造商知道回收品合格率情況下，制造商對回收品的質(zhì)量檢測水平變動。可以看出，當銷售商回收品質(zhì)量水平不斷提升，且傳遞給制造商的質(zhì)量信號足夠高時，制造商質(zhì)量檢測水平不斷下降，趨向于不進行質(zhì)量檢測。下頁圖4（a）至圖4（c）（見下頁）為回收比例較低時，不同質(zhì)量預(yù)防水平下的閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤變動情況。仿真結(jié)果顯示，質(zhì)量預(yù)防水平的升高使得銷售商利潤水平呈下降趨勢，而質(zhì)量檢測水平的不斷下降為制造商帶來更高的收益。這是由于質(zhì)量檢測水平的下降使得制造商產(chǎn)生的質(zhì)量檢測成本逐漸降低（如下頁圖5所示），且較高的回收品質(zhì)量合格率降低了制造商再制造難度，再制造成本降低，從而使制造商利潤逐漸上升。而較高的回收品質(zhì)量預(yù)防水平迫使銷售商付出更多的回收努力投入，且低回收比例下回收率較低，回收階段的收入不足以彌補付出的回收努力成本，因此銷售商利潤水平降低，閉環(huán)供應(yīng)鏈整體收益也有下降趨勢。綜上，在銷售商低回收比例下，銷售商會選擇較低的回收品質(zhì)量水平，考慮到閉環(huán)供應(yīng)鏈整體收益，制造商選擇不對銷售商進行促進質(zhì)量預(yù)防水平信號傳遞的正激勵。

圖5制造商質(zhì)量檢測成本

2.1.2 高回收比例

當銷售商回收比例為80%時，銷售商以回收品質(zhì)量預(yù)防水平為信號傳遞給制造商。表3為高回收比例下銷售商質(zhì)量預(yù)防水平仿真設(shè)置，與低回收比例時保持一致。即銷售商提供的回收品質(zhì)量合格率，分別為40%、60%、80%。

表3 高回收比例下質(zhì)量預(yù)防水平設(shè)置

與低回收比例情況類似，當銷售商回收品質(zhì)量預(yù)防水平不斷提高時，表明回收品質(zhì)量合格率較高，銷售商在回收階段的拆卸、清洗及運輸?shù)馁|(zhì)量水平較高，回收品質(zhì)量水平也不斷升高（如圖6所示）。此時，制造商傾向于不進行質(zhì)量檢測，質(zhì)量檢測水平逐漸降低。圖7（a）至圖7（c）為回收比例較高時，不同質(zhì)量預(yù)防水平下的閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤變動情況。仿真結(jié)果顯示，伴隨著回收品質(zhì)量水平的升高，再制造成本的降低使得制造商利潤得到提升。而銷售商利潤由于再制造品質(zhì)量水平提升帶來的訂貨價格的上漲，使得其利潤水平有略微下降，而此時的閉環(huán)供應(yīng)鏈整體收益得到提升。同時，通過圖5與圖7的利潤水平對比發(fā)現(xiàn)，同一質(zhì)量預(yù)防水平時，相比低回收比例，高回收比例下的制造商利潤、銷售商利潤高于低回收比例下的制造商利潤、銷售商利潤。綜上，在銷售商高回收比例下，考慮到閉環(huán)供應(yīng)鏈整體收益，制造商會選擇對銷售商進行促進質(zhì)量預(yù)防水平信號傳遞的正激勵，同時也可彌補銷售商由于訂貨成本的上升帶來期望收益的下降。

圖7高回收比例且不同質(zhì)量預(yù)防水平下閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤變動

2.2 不同質(zhì)量預(yù)防水平下的回收品質(zhì)量水平控制

2.2.1 低質(zhì)量預(yù)防水平

假定銷售商選擇將質(zhì)量預(yù)防水平公開，且質(zhì)量預(yù)防水平為30%時，銷售商將回收比例告知制造商。表4（見下頁）為銷售商回收比例仿真設(shè)置，分別為30%、50%、70%。

表4 低質(zhì)量預(yù)防水平下回收比例設(shè)置

圖8為低質(zhì)量預(yù)防水平下，銷售商回收比例變化產(chǎn)生的制造商回收品質(zhì)量檢測水平變動。由于銷售商提供的回收品質(zhì)量預(yù)防水平較低，因此制造商會選擇較高的質(zhì)量檢測水平，且回收比例的上升帶來更多需要檢測的回收產(chǎn)品，制造商質(zhì)量檢測水平逐漸升高。圖9和圖10顯示了銷售商回收率以及制造商質(zhì)量檢測成本變化情況。由圖可知，回收比例的增加，使得廢舊產(chǎn)品回收率增加，制造商的質(zhì)量檢測成本呈上升趨勢。圖11（a）至圖11（c）顯示了質(zhì)量預(yù)防水平較低時，不同回收比例下的閉環(huán)供應(yīng)鏈各級成員利潤變動情況。仿真結(jié)果顯示，隨著回收比例的上升，制造商利潤不斷下降，銷售商利潤呈現(xiàn)上升趨勢。這是由于此時的回收品質(zhì)量預(yù)防水平較低，表明回收階段回收品的拆卸質(zhì)量、運輸質(zhì)量、清洗質(zhì)量等均處于較低水平，導(dǎo)致回收品質(zhì)量水平較低，從而加大了制造商再制造難度，再制造成本上升，且隨著回收比例的上升，再制造成本將處于較高水平。而銷售商由于回收階段成本較低，利潤水平有小幅上升，但此時的閉環(huán)供應(yīng)鏈整體利潤不斷下降。綜上，在銷售商低質(zhì)量預(yù)防水平下，考慮到回收品質(zhì)量水平、再制造品質(zhì)量水平、制造商自身利益以及閉環(huán)供應(yīng)鏈整體收益，制造商選擇不對銷售商進行促進回收比例信號傳遞的正激勵。

圖8不同回收比例下質(zhì)量檢測水平

圖9不同回收比例下的回收率

圖10不同回收比例下的質(zhì)量檢測成本

圖11低質(zhì)量預(yù)防水平且不同回收比例下閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤變動

2.2.2 高質(zhì)量預(yù)防水平

假定質(zhì)量預(yù)防水平為80%時，銷售商以回收比例為信號傳遞給制造商。表5為銷售商回收比例仿真設(shè)置，與低質(zhì)量預(yù)防水平時保持一致，分別為30%、50%、70%。

表5 高質(zhì)量預(yù)防水平下回收比例設(shè)置

圖12和圖13（見下頁）顯示了銷售商質(zhì)量預(yù)防水平較高時，不同回收比例下的制造商質(zhì)量檢測水平以及質(zhì)量檢測成本。仿真結(jié)果顯示，在高質(zhì)量預(yù)防水平下，制造商會選擇較低的質(zhì)量檢測水平，且隨著回收比例的上升，質(zhì)量檢測水平上升速度較慢。與低質(zhì)量預(yù)防水平相對比，高質(zhì)量預(yù)防水平時的質(zhì)量檢測成本相對較低。

圖12質(zhì)量檢測水平

圖13質(zhì)量檢測成本

圖14、圖15（見下頁）為不同回收比例下制造商再制造率、銷售商再制造品銷售率變動情況。由圖可知，回收品高質(zhì)量預(yù)防水平下，回收比例的上升使得廢舊產(chǎn)品回收率上升，可供制造商進行再制造的產(chǎn)品增多，促使制造商再制造品庫存加大，同時再制造品數(shù)量的增加使得銷售商再制造品銷售率上升，制造商利潤、銷售商利潤級閉環(huán)供應(yīng)鏈利潤均有提升（圖16（a）至圖16（c））。同時，通過圖11與圖16的利潤水平對比可得，同一回收比例時，與低質(zhì)量預(yù)防水平相比，高質(zhì)量預(yù)防水平下的制造商利潤、銷售商利潤高于低質(zhì)量水平下的制造商利潤、銷售商利潤，閉環(huán)供應(yīng)鏈整體收益也逐漸上升。綜上，在銷售商高質(zhì)量預(yù)防水平下，制造商會選擇對銷售商進行促進回收比例信號傳遞的正激勵。

圖14制造商再制造率

圖15銷售商再制造品銷售率

3 結(jié)論與展望

通過構(gòu)建閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量水平控制系統(tǒng)動力學模型，研究非對稱信息下閉環(huán)供應(yīng)鏈回收品質(zhì)量信號傳遞問題。模型仿真分析得出，提升回收品質(zhì)量水平，可有效提升再制造品質(zhì)量并提升自身利益，因此制造商為獲得高質(zhì)量水平的回收產(chǎn)品，會選擇對銷售商進行質(zhì)量激勵。銷售商為獲得激勵，會選擇將高回收比例或者高質(zhì)量預(yù)防水平作為信號傳遞給制造商。

（1）當銷售商選擇將回收比例告知制造商，低回收比例下，若制造商實施質(zhì)量激勵，閉環(huán)供應(yīng)鏈收益下降，制造商不會對銷售商進行激勵；高回收比例下，制造商利益與閉環(huán)供應(yīng)鏈利益均可達到提升，制造商則會對銷售商進行激勵以提高回收品質(zhì)量水平。

圖16高質(zhì)量預(yù)防水平且不同回收比例下閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤變動

（2）當銷售商選擇將質(zhì)量預(yù)防水平告知制造商，低質(zhì)量預(yù)防水平下，若制造商實施質(zhì)量激勵，制造商與閉環(huán)供應(yīng)鏈利益均下降，制造商不會對銷售商進行激勵；高質(zhì)量預(yù)防水平下，制造商、銷售商以及閉環(huán)供應(yīng)鏈利益同時上升，制造商則會對銷售商進行激勵以提高回收比例。

（3）同一質(zhì)量預(yù)防水平時，與低回收比例相對比，高回收比例下閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤均有所提升。

（4）同一回收比例時，與低質(zhì)量預(yù)防水平相對比，高質(zhì)量預(yù)防水平下閉環(huán)供應(yīng)鏈各成員利潤均有所提升。

本文假定銷售商負責廢舊產(chǎn)品回收，現(xiàn)實中制造商也可作為回收主體。同時，本文構(gòu)造了單一銷售商下的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，而實際上存在多個競爭者，如制造商直接銷售。因此，雙渠道或全渠道背景下，閉環(huán)供應(yīng)鏈不同主體負責回收的回收品質(zhì)量水平控制是未來的研究方向。