闭环供应链中时尚消费者对产品耐用性设计的影响.pdf
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1、第 39 卷第 2 期2024 年 4 月系 统 工 程 学 报JOURNAL OF SYSTEMS ENGINEERINGVol.39 No.2Apr.2024闭环供应链中时尚消费者对产品耐用性设计的影响李亚亚1,丁珮琪2(1.西安财经大学数学学院,陕西 西安 710100;2.西安电子科技大学经济与管理学院,陕西 西安 710126)摘要:市场中时尚消费者的出现会影响制造商的再制造决策和产品耐用性设计决策.构建了一个由制造商、时尚消费者和普通消费者组成的两期闭环供应链,研究了消费者耐用性偏好行为和时尚消费者占比变化对制造商的再制造决策、定价决策和产品耐用性设计决策的影响.基于博弈理论,建立
2、了 3 种耐用性设计模型,并给出了相应的解析解.结果表明,制造商是否从事再制造取决于消费者耐用性敏感系数的大小.只有在较低耐用性设计水平下,时尚消费者占比会影响第 2 期新产品和再制造产品的零售价.只有当消费者耐用性敏感系数较小且时尚消费者占比较大时,制造商应该设计较低耐用性水平的产品,否则制造商都应该设计较高耐用性水平的产品.最后,对基础模型进行了扩展,分析了制造商的产品耐用性设计决策结果的鲁棒性.关键词:闭环供应链;时尚消费者;产品耐用性;博弈模型中图分类号:F273文献标识码:A文章编号:10005781(2024)02028618doi:10.13383/ki.jse.2024.02.
3、010Impact of fashion consumers on product durability design in aclosed-loop supply chainLi Yaya1,Ding Peiqi2(1.School of Mathematics,Xian University of Finance and Economics,Xian 710100,China;2.School of Economics and Management,Xidian University,Xian 710126,China)Abstract:The emergence of fashion c
4、onsumers in the market influences manufacturers decisions of remanu-facturing and product durability design.A two-period closed-loop supply chain consisting of a manufacturer,a fashion consumer and a primary consumer is considered to investigate the impact of changes in consumerdurability preference
5、 behaviour and the proportion of fashion consumers on manufacturers remanufacturing,pricing and durability design decisions.Based on game theory,three durability design models are developed,and the corresponding analytical solutions are presented.The results show that whether a manufacturer engagesi
6、n remanufacturing depends on the consumer durability sensitivity factor.The proportion of fashion consumersonly affects the retail price of the second new product with a low level of durability and the remanufacturedproduct with which it competes.The manufacturer should design products with a lower
7、level of durability ifthe consumer durability sensitivity factor is small and the proportion of fashion consumers is high,otherwiseit should design products with a higher level of durability.Finally,the base model is extended to analyse therobustness of manufacturers product durability design decisi
8、ons.Key words:closed-loop supply chain;fashion consumers;product durability;game model收稿日期:20221108;修订日期:20240104.基金项目:国家自然科学基金资助项目(12301002);陕西省自然科学基金资助项目(2021JQ-763);陕西省哲学社会科学基金资助项目(2022HZ1806);陕西省创新能力支撑计划资助项目(2023-CX-RKX-122);中央高校基本科研业务专项基金资助项目(20103237710).第 2 期李亚亚等:闭环供应链中时尚消费者对产品耐用性设计的影响2871引引引
9、言言言随着全球经济的快速发展以及人们环境意识的日益提高,建立一种可持续的经济发展模式已是必然趋势.再制造作为一种可持续的绿色发展模式,促进了循环利用产业链的形成,奠定了经济绿色高质量发展的基础14.鉴于再制造的环境保护作用,各国政府颁布了不同的法规政策以鼓励和促进再制造行业的发展.例如,2015 年,美国众议院颁布了 联邦汽车维修成本节约法案,要求联邦机构使用再制造零部件进行车辆维修5.2013 年,我国发展改革委、财政部、工业和信息化部、商务部和质检总局联合制定了 再制造产品“以旧换再”试点实施方案,以促进再制造行业的发展.由于再制造产品的部分生产材料来源于旧品,具有成本优势,这可以为企业带
10、来可观的经济效益6,7.因此,越来越多的制造商愿意从事再制造.例如,富士施乐、惠普、卡特彼勒和博世已在再制造领域取得巨大成功8.虽然再制造在实践上取得了重大进展,但是仍面临着许多挑战.由于不太了解再制造理念,消费者对再制造技术的认知较低,认为再制造产品是“二手产品”或“翻新产品”,担心再制造产品在质量和性能方面不如新产品,所以他们对再制造产品的支付意愿低于其对新产品的支付意愿913.另外,由于再制造产品是以废旧产品为原料,经过专门的再制造技术制造而成,有些消费者认为该产品之前被人拥有并使用过,会觉得该产品在某种程度上被“弄脏了”,所以不会购买再制造产品.Abbey 等14通过实证分析表明市场中
11、确实存在一些消费者只会购买新产品,不会购买再制造产品.这些因为觉得再制造产品被人“使用过”而不购买再制造产品的消费者通常喜欢个性显著、款式新颖的新产品,他们在购买产品上乐于尝鲜,注重体验,当新产品的耐用性被降低时,他们没有关注该产品的耐用性,从而不会降低对该产品的支付意愿.例如,20171221,苹果公司发布了一份正式声明,承认从 2016 年以来新版 iOS 增加了一个新特点,即新操作系统会自动限定旧设备的使用性能,也就是让旧苹果手机的反应变慢.不过,这并没有影响苹果粉丝对苹果手机的支付意愿,每当新机发售时,苹果零售店外预定取货的消费者仍然排着长队.本文将这些不购买再制造产品,只购买新产品且
12、当新产品的耐用性被降低时,不关注该产品的耐用性的消费者称为时尚消费者.与时尚消费者不同,市场中有些消费者关注产品本身的质量和性能,注重物美价廉和经久耐用,他们根据效用最大化原理来决定是否购买新产品或再制造产品.本文将这类消费者称为普通消费者.时尚消费者和普通消费者共同构成了整个消费者市场.产品的耐用性是指产品正常使用的寿命,也就是可靠性持续的时间.提高产品的耐用性设计水平可以延迟并减少废弃物的产生,有利于生态环境和人类健康.因此,有些制造商为了履行社会责任会主动提高产品的耐用性设计水平,使其生产的产品能够经久耐用.例如,卡特彼勒作为一家工程机械的制造和再制造企业,不仅尽可能地将新产品制造的坚固
13、耐用,而且在产品设计之初,就把产品报废之后的回收再制造考虑在内.但是由于耐用性设计水平高的产品使用时间较长,这会减少消费者的购买频次,使制造商的利润受损.因此,有些制造商会降低产品的耐用性设计水平,使产品在短时间内变得无法使用或过时,从而迫使消费者购买新的产品.制造商的这种行为被称为计划报废,是一种商业策略15,16.例如,打印机行业中墨盒的计划报废,制造商会给墨盒设计一个计数功能,用于记录打印机所打印的页数,并设置一个页数上限,一旦达到这个上限,墨盒便会自动锁定致使打印机无法打印,但是如果重置墨盒的计数器,打印机还可以继续使用.使用过的旧墨盒是可以回收再制造的,惠普长期从事旧墨盒的回收再制造
14、.产品的耐用性设计是制造商的一项重要决策,消费者偏好行为会影响制造商的耐用性设计决策17.因此,市场中时尚消费者的出现为制造商的再制造和产品耐用性设计带来了新的机会和挑战.制造商可以设计 3 种不同耐用性水平的产品,分别为正常水平、较低水平和较高水平.与制造商设计正常耐用性水平的产品相比,如果制造商设计较低耐用性水平的产品,不会影响时尚消费者对该产品的支付意愿,但是普通消费者对该产品的支付意愿较低,从而会有更多的普通消费者选择购买再制造产品;如果制造商设计较高耐用性水平的产品,两类消费者对该产品的支付意愿均较高,从而愿意购买再制造产品的普通消费者会更少.那288系 统 工 程 学 报第 39
15、卷么,在 3 种不同耐用性设计水平下,制造商从事再制造的条件是什么?时尚消费者占比和消费者耐用性偏好行为如何影响制造商的产品耐用性设计决策?在 3 种不同耐用性设计水平下,时尚消费者占比如何影响制造商的定价决策?本文的研究主要涉及 2 个方面的文献,即闭环供应链中消费者偏好行为和产品耐用性设计.近年来国内外学者针对闭环供应链中消费者对新产品和再制造产品的偏好行为开展了一系列的研究,可以分为 3 个方面.一部分学者关注闭环供应链中参与者对新产品和再制造产品的定价决策.Atasu 等18最早将消费者分为绿色消费者和普通消费者,分析绿色消费者占比变化对制造商定价决策的影响.Gu 等19假设消费者对可
16、再制造性设计的新产品、不可再制造性设计的新产品以及再制造产品具有不同的支付意愿,研究了制造商的产品定价和可再制造性设计决策.高举红等20研究绿色消费者和普通消费者对新产品、再制造产品和二手品的偏好行为和绿色消费者占比变化对闭环供应链定价决策的影响.Zhou 等12将消费者分为功能导向型消费者和全新意识消费者,研究消费者教育对制造商和供应商组成的闭环供应链的影响.此外,一部分学者关注闭环供应链中多个参与者之间的交互决策.Savaskan 等21假设消费者对新产品和再制造产品具有相同的支付意愿,研究了制造商、零售商和第三方回收商对废旧产品的回收渠道选择问题.Wu22在市场中存在绿色消费者的情形下,
17、构建了一个两期闭环供应链模型,研究原始设备制造商的产品易拆解性设计策略对再制造商的定价决策的影响.Wu 等23在市场中存在不买再制造产品的消费者的情况下,研究第三方再制造商从事再制造是否会损害原始设备制造商的问题.还有学者通过实证研究分析闭环供应链中消费者对新产品和再制造产品的偏好行为.不同于以上文献中对消费者分类的划分,本文将消费者分为时尚消费者和普通消费者,分析消费者耐用性敏感系数和时尚消费者占比对制造商的产品耐用性设计决策的影响,为制造商的产品耐用性设计决策提供依据.本文的研究也与产品耐用性设计的文献有关.产品耐用性设计的文献可以分为两个方面.一些学者关注垄断、再利用方式和租赁等对产品的
18、耐用性设计决策的影响.例如,Coase14研究了垄断供应商的产品的耐用性设计决策.丁珮琪等24构建了一个制造商和消费者组成的两期闭环供应链,研究以旧换新下废旧产品的再利用方式与产品耐用性投资之间的互动关系及定价策略.Atasu 等25在废旧产品的 3 种再利用方式下,研究产品的再利用形式、再利用成本以及回收法规对产品的耐用性设计水平的影响.Pangburn 等26在销售和租赁两种情况下,研究闭环供应链中废旧产品的回收成本对产品耐用性设计决策的影响.Steeneck等27研究产品零部件的耐用性设计水平,分析在扩大生产责任下再制造对租赁产品的零部件的耐用性设计决策的影响.王磊宁等17从计划报废的角
19、度,研究不同市场结构下 EPR 政策对生产者的产品耐用性设计决策的影响.一些学者关注产品的耐用性设计对企业的再制造决策、销售决策和环境效益等的影响.例如,Han 等28构建了一个由制造商和消费者组成的两期闭环供应链,研究制造商在第 2 期提供以旧换再项目时,第 1 期产品的耐用性设计水平对再制造产品的零售价和销售量的影响.He 等29研究产品的耐用性设计和消费者行为如何影响互补型企业的团体销售决策.Runkel30分析了产品的耐用性设计水平的增加对废弃物延迟的成本效益和废弃物减少的环境效益的影响.Fabio 等31从环境和经济的角度,研究是否需要以及在什么条件下可以提高能源密集型产品的耐用性设
20、计水平.不同于以上研究,本文构建了一个由制造商和消费者组成的两期闭环供应链,其中制造商在第 1 期生产正常耐用性设计水平的产品,消费者分为时尚消费者和普通消费者,研究消费者耐用性偏好行为和时尚消费者占比变化如何影响制造商对第 2 期新产品的耐用性设计水平.为解决上述问题,本文构建一个由制造商和两类消费者组成的两期闭环供应链模型,研究消费者耐用性偏好行为和时尚消费者占比变化对制造商的再制造决策、定价决策和产品耐用性设计决策的影响.得到 3个方面的结果.1)制造商在正常耐用性设计水平下不从事再制造,在较低和较高两种耐用性设计水平下是否从事再制造取决于消费者耐用性敏感系数的大小.在较低耐用性设计水平
21、下,只有当消费者耐用性敏感系数较大时,制造商才会从事再制造.在较高耐用性设计水平下,只有当消费者耐用性敏感系数较小时,制造商才会从事再制造.2)只有在较低耐用性设计水平下,时尚消费者占比对第 2 期新产品和再制造产品的第 2 期李亚亚等:闭环供应链中时尚消费者对产品耐用性设计的影响289零售价有影响.因为只有在较低耐用性设计水平下,两类消费者对第 2 期新产品具有不同的支付意愿,且随着市场中时尚消费者增多,普通消费者会减少,从而由时尚消费者购买第 2 期新产品的数量增多,由普通消费者购买再制造产品的数量增多,制造商为增加其收益会同时提高第 2 期新产品和再制造产品的零售价.3)制造商的产品耐用
22、性设计决策取决于消费者耐用性敏感系数和时尚消费者占比的大小.只有当消费者耐用性敏感系数较小且时尚消费者占比较大时,制造商应该设计较低耐用性水平的产品,否则制造商都应该设计较高耐用性水平的产品.2模模模型型型描描描述述述考虑一个由制造商和两类消费者组成的两期闭环供应链.先描述制造商在第 1 期和第 2 期如何进行生产和销售,然后描述时尚消费者和普通消费者对不同耐用性设计水平的新产品的支付意愿和对再制造产品的支付意愿,最后给出制造商和消费者的决策顺序.2.1制制制造造造商商商制造商在第 1 期用原材料生产正常耐用性设计水平的新产品.假设正常耐用性设计水平的新产品的单位生产成本为c.在第 1 期期末
23、,制造商就第 2 期新产品的耐用性设计水平做出设计决策.如果第 2 期新产品的耐用性设计水平为正常水平,该产品的单位生产成本仍为c.改变第 2 期新产品的耐用性设计水平会影响它的单位生产成本.当第 2 期新产品的耐用性设计水平较低时,该产品的单位生产成本为cL;当第 2 期新产品的耐用性设计水平较高时,该产品的单位生产成本为cH,其中cL c cH表示产品的耐用性设计水平越高,单位生产成本越大.制造商在第 1 期期末回收第 1 期售出的产品并进行再制造,用(1 )c表示再制造产品的单位生产成本,其中0 1表示再制造的成本节约.制造商在第 1 期只销售新产品,在第 2 期销售新产品和再制造产品.
24、第 1 期新产品的零售价为p1,第 2期新产品的零售价为pn,再制造产品的零售价为pr.假设再制造产品的零售价低于第 1 期新产品的零售价,即pr p1.因为与新产品相比,再制造产品的部分生产材料来源于旧品,再制造节省了能源和材料成本,从而它的零售价会低于第 1 期新产品的零售价.例如,再制造墨盒的零售价是新墨盒零售价的30%70%1.为了反映再制造在成本节约上的优势,假设在 3 种不同耐用性设计水平下,再制造产品的零售价低于第 2期新产品的零售价,即prpn的情形.2.2消消消费费费者者者消费者市场规模标准化为 1.每个消费者在每一期至多拥有一个产品.市场中的消费者分为两类,一类为时尚消费者
25、,这类消费者在每一期都买新产品,当新产品的耐用性被降低时,他们不关注该产品的耐用性,每个期末时该产品的价值为 0,在第 2 期不会买再制造产品.另一类为普通消费者,这类消费者在两期都根据效用最大化原理做出购买决策.假设消费者中,时尚消费者占比为,普通消费者的占比为1 ,其中0 1.根据再制造背景下有关消费者行为的文献,消费者对新产品和再制造产品具有异质偏好5,8,12,22.为了便于分析,假设时尚消费者和普通消费者对正常耐用性设计水平的第 1 期新产品的支付意愿均为,均匀分布在0,1上.当第 2 期新产品的耐用性设计水平为正常水平时,时尚消费者和普通消费者对该产品的支付意愿仍为.当第 2 期新
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