基于闭环供应链的回收再制造生产决策优化研究

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全球经济高速发展的同时,却也带来资源环境的恶化与自然资源的骤减。循环经济中的3R原则,即减量化(reduce)、再利用(reuse)、再循环(recycle)体现了资源的循环利用与可持续发展的目标。闭环供应链下,再制造作为实践中发展循环经济的有效途径之一,既缓解了日益增多的废弃电子产品、报废汽车等“资源型”垃圾,也减轻了社会对原生自然资源的消耗。因此,再制造领域逐步受到生产实践与理论研究的重视,特别是再制造旧件来源、再制造生产以及再制造产品的流向等问题。   随着企业社会责任的增强与再制造经济效益的提高,越来越多的企业将经营业务扩展到再制造领域。而再制造生产系统的输入端与终端消费市场的不确定性与复杂性更高,使再制造生产决策需要考虑更多的因素以及各个因素间的关系。本文通过构建回收再制造生产决策的理论框架,引入回收旧件的降级因素,将产品质量作为内生变量,考虑产品质量对旧件降级程度的影响,分析消费者偏好影响下新产品、再制造产品需求市场结构的变化,在此基础上研究了再制造生产决策的优化。具体内容如下:   首先,本文构建了回收再制造生产决策的理论框架。再制造系统既可以通过再制造处理获得旧件的价值增值,也可以进行再生处理获得再生材料,无法再制造或再生的旧件则可以实行安全处置以保护环境。企业进行再制造生产时,需要考虑内部再制造库存控制与再制造能力,同时,也要分析再制造产品的市场需求。生产企业可以运用推-拉运作模式,以消费者偏好和需求率为基础,控制企业的回收库存、拆卸库存以及再制造产品库存,实现旧件的平稳供给与再制造效率的提高。现有装配式产品核心部件的回收模式主要包括制造商自主回收模式、由专卖店或第三方回收商进行回收的外包回收模式以及制造商参与的联合回收模式。在不同的回收组织模式下,回收旧件的仓储布局存在差异,回收渠道的效率也不同。再制造产品的质量、提前期与再制造能力都会对企业的再制造生产决策产生影响。   其次,根据相关理论分析,本文探讨了回收再制造系统的决策优化模型。在回收再制造系统中,制造商主导的回收网络构建需要权衡各利益主体成员的收益和成本。这一部分以制造商直接回收模式与间接回收模式为例,分析了制造商、零售商、配送中心的经济性,考虑在非线性需求的变动下,回收再制造系统中各成员的定价与利润变化。制造商直接回收模式为旧件直接由消费者到达制造商,而不经过其他任何第三方;制造商间接回收模式为配送中心负责回收存储旧件,再送交再制造厂进行再制造。企业具体进行回收再制造需要从实际情况出发,根据产品特点与需求区域分布选择适合的回收组织模式。构建高效的回收渠道能够保证再制造所需旧件的供给。但回收的旧件质量同样会影响企业再制造生产的稳定性。由此,本文考虑回收旧件存在质量降级情况下,再制造生产决策的变化。研究结果表明:旧件质量降级程度高(即降级率越大)时,再制造成本节约会变小,企业制定的再制造生产产量与价格决策随之改变。企业实施再制造的总利润要高于不进行再制造的情况。   进一步的,本文考虑产品质量的设置对再制造生产决策的影响。回收旧件的降级率受到产品质量水平的影响。企业在设置产品质量水平时,需要满足消费者对产品质量的要求。在其他因素相同时,高质量产品在使用寿命结束后的降级程度会低于低质量的产品。因此,回收废旧高质量产品能够提高再制造供应的可再制造率,降低单位再制造处理成本。但高质量产品所需的固定成本投入也就越大,企业还应考虑不同质量的产品对应的初始投入。基于上述分析,本文从制造商的视角出发,将产品质量水平作为内生变量,考虑质量水平对返回废旧产品降级率的影响,分别讨论单寡头、双寡头非合作以及双寡头合作市场中制造商最优再制造决策策略。根据需求市场对产品价格和质量水平的敏感性,运用经济性分析,权衡再制造收益、可变成本与固定生产成本,优化产品质量水平,帮助企业决定合理的再制造比例。研究结果显示:由于回收废旧产品的降级率直接影响再制造处理成本,企业应该保证产品质量水平以提高回收旧件的可再造性,从而实现再制造的经济效益;随着降级率的增大,企业会降低再制造比例;企业设置的降级率在不同模式下对价格与利润的影响是有差异的。   然后,本文又分析了消费者偏好影响下的再制造生产决策。再制造有效运作的关键是废旧产品的返回和再制品需求的拉动。企业进行再制造生产决策时,一方面要考虑再制造输入端--回收旧件数量与质量影响,另一方面,也要分析再制造产品需求结构变化。消费者对新产品与再制造产品的偏好不同会带来需求市场结构的变化。因此,消费者偏好是再制造生产过程中企业对产品质量选择、新产品与再制造产品产量决策的重要依据。根据新产品、再制造产品的需求分布,企业可以更准确地预测需求,决策制造与再制造的产量。同时,企业也可以通过合理配置新产品与再制造产品的广告投入,影响消费者对不同产品的购买决策,更精准的把握市场需求动态。研究结果表明:一定程度内增大广告宣传虽然能够刺激产品需求量的增加,但企业需要有效配置新产品与再制造产品的广告投入,权衡广告成本与所增加产品需求的收益;系统分析闭环供应链中生产企业与需求市场的相互作用有助于实现双方的共赢。   通过对再制造企业实地调研,针对上汽集团汽车发动机产品的案例,分析了发动机闭环供应链的回收再制造运作情况。进行发动机旧件回收预测,提出构建区域回收网络的模式以提高旧件回收效率。以上汽实际数据为基础,分别研究了产品质量、消费者偏好以及新产品、再制造产品的广告投入对生产决策的影响,进行不同因素的敏感性分析,为上汽制定再制造生产策略提供定量分析依据。   最后,根据对上述回收再制造的理论框架、建立的回收再制造生产决策模型以及上汽应用案例的分析,本文提出再制造回收与生产的相关策略建议。其中,政府的政策引导与宣传是增强消费者对再制造产品认识的根本;为了应对再制造来源的不稳定性,再制造企业可以与大型企业客户联盟合作,获得较为稳定的旧件批量;同时,企业也可以建立区域回收网络,根据各个区域需求特点以较少的投入进行有效的旧件回收与库存控制;再制造企业还可以与新产品生产企业在质保期内与产品废弃后合作回收,保证回收效率。通过识别再制造流程中的瓶颈环节,合理配置再制造生产资源,在做好再制造成本控制的范围内提高生产效率,并不断增强再制造企业的自主创新能力。   综合上述分析,本文主要取得如下四个方面的创新贡献:(1)以再制造系统处理流程为基础,分析再制造生产可以采取的策略,并具体研究了不同的回收组织运作模式,建立再制造质量水平、提前期以及再制造数量对再制造生产决策影响的理论架构。(2)考虑旧件质量降级程度对再制造生产决策的影响。所回收旧件质量的不同使可用于供给再制造废旧零部件的比率不同,再制造处理流程也就存在差异。降级率越高,所需要的再制造处理过程更为复杂,再制造成本更高。具体分析了降级率的变化对企业再制造成本节约以及对再制造生产的价格与产量决策影响。(3)将产品质量水平作为再制造企业生产决策优化的决策变量。考虑企业所选择的质量水平需要相应的初始固定成本投入,同时,产品质量也要满足消费者需求,设置的产品质量会影响回收旧件的质量降级程度。本文分析了在三种市场情境下,企业如何权衡质量固定投入与需求对产品质量的敏感性,将降级率与产品质量相联系,建立再制造生产决策经济优化模型,并进行计算机仿真。(4)考虑消费者偏好对新产品与再制造产品的生产决策影响。本文通过消费者效用函数建立消费者偏好与需求的关系,研究企业根据需求市场结构的变化进行的新产品与再制造产品产量、价格决策;同时,分析企业在不同市场的广告投入对两类产品需求的影响,进而更准确的预测消费者需求变化,相应地做出再制造生产决策。
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