第32卷第5期
2011年10月
大连大学学报
JOURNAL OF DALIAN UNIVERSITY
、 1.32 NO.5
oct.2011
基于无缺陷产品退货的供应链协调机制研究
费威
(东北财经大学 数学与数量经济学院,辽宁 大连116025)
摘要:通过数理模型,研究了单一制造商和零售商的供应链下,存在无缺陷产品退货时,集中式和分散式供应
链模式的最优决策,得出了最优水平都是努力的边际成本系数的减函数,同时都是边际退货量减少系数的增函数,
且集中式供应链下的最优水平都分别高于分散式供应链。以及制造商通过目标减量返利合同激励零售商,使得分
散式供应链下的最优决策与集中式供应链一致,此时的最优批发价格等于生产成本,最优的无缺陷产品退货目标
量与零售商最优努力水平成反比。
关键词:供应链;协调机制;无缺陷产品退货
中图分类号:F213.3 文献标识码:A 文章编号:1008—2395(2011)05.0118.06
收稿日期:2011.07.15
作者简介:费威(1982一),女,东北财经大学讲师、博士,主要从事经济优化,运筹与决策研究
1引言
在当今高度竞争的市场环境下,为了吸引顾客,企业对顾客退货的规定变得越发宽松,即使产品不存在
缺陷,企业也允许顾客在购买后的一段时间内退货[11o例如惠普接受顾客退回的喷墨打印机中,80%属于无
缺陷退货。虽然无缺陷退货策略在一定程度上刺激了消费需求,但由此增加的库存、运输、管理等成本使企
业的利润增加有限[21o并且退货处理一直是配送中心业务处理效率不高、人员消耗严重、流程有待优化的环
节。配送中心的退货处理同正向物流正好处于相反的作业特点:正常出入库的形式是批量进货,零散拣发货;
而退货作业则表现为零散退货(特别表现为退货时间上的无序性、退货数量上的随机性),批量退供,现实
表现为小数量不连续的订单,且订单数量大。埃森哲的一项调查显示,2007年美国电子行业在退货的重新包
装、储存、销售上耗费了138亿美元。特别让厂家懊恼的是,很多退货其实都是可以避免的,真正因产品缺陷
而退货的只占5%。调查显示,大多数顾客退货是另有原因,例如不清楚产品的使用方法。退货对商家的影
响可能持续很长时间:埃森哲的调查发现,四分之一的退货顾客不再购买同一品牌的产品,而14%的顾客退
货后不会再光顾同一家零售店。据估计,消费电子产品的退货率约在l1%一20%之间,无线电话、GPS设备、
MP3播放器和无线网路设备位居退货率榜首位置【3】。
顾客的无缺陷产品退货(False failure returns)的原因在于市场竞争激烈,为了赢得市场和提高顾客的
忠诚度,商家推行自由退货政策,且这种退货在规定的期限内是没有条件的,因而顾客可能因产品的外观、
型号、功能不满意,以及安装困难、产品不易操作或与顾客原有产品不兼容等原因改变想法,从而产生的退
货。顾客的无缺陷产品退货成为当前退货中非常重要的一类I ]。
目前,已有文献对降低顾客无缺陷产品退货进行的研究主要有:基于固定退货率的假设,Vlaehosd
* ̄Dekker首次对单阶段存在无缺陷退货的订货策略进行了研究[5]。Mostard等基于需求期望已知的假设,利
用报童模型对电子商务中存在的大量无缺陷退货问题进行了研究,得出需求分布形式、订货规则和最优订货
数量之间的关系[6】。随后Mostard和Teunter又在需求期望和方差已知,以及存在无缺陷退货的条件下,得到
了最优订货量的解析形式[7】o张钦红等提出引入惩罚合同机制激励零售商努力,降低无缺陷退货率,实现供
应链协调优化【8】o Ferguson等研究了如何激励零售商通过广告宣传和咨询服务等多种努力降低无缺陷退货率
第5期 费威:基于无缺陷产品退货的供应链协调机制研究 119
的问题,其研究表明常规的供应链契约无法协调零售商减少客户无缺陷退货的努力水平,进而作者设计了一
种目标减量返利合同来激励零售商努力,实现供应链的协调[9]o贾涛和徐渝提出了零售商努力成本补贴和努
力水平补贴两种零售商努力水平协调机制【10]。杨鹏等针对供应链中无质量缺陷的退货问题,建立了单个制造
商和零售商构成的分散决策模型,模型中考虑了零售商宣传咨询对于顾客需求和退货率的影响,给出了该模
型中零售商的最优订货策略和最优宣传咨询努力水平的上界,分析了零售商缺乏宣传咨询投入的原因,为实
现无质量缺陷退货的供应链协作优化,提出了一种制造商承担部分宣传咨询投入成本的分担策略【ll1。张旭梅
等考虑制造商和零售商共同努力降低无缺陷退货率,从制造商的角度出发,以制造商利润最大化为目标,通
过建立双边道德风险下的委托代理模型,研究双边道德风险下制造商与零售商共同努力减少客户无缺陷退货
的收益共享合同参数的选择与优化[12】。
由于实际中存在较多的无缺陷产品退货,这给制造商和零售商都带来一定的经济损失,更损害了供应链
整体利益,同时造成了资源的较大浪费。在不同的供应链模式下,如何研究无缺陷产品退货对制造商和零售
商的最优决策造成的影响,以及如何通过一定的机制设计激励零售商努力以减少该类产品退货,是现有文献
中较少涉及的研究。本文在Ferguson等提出的无缺陷退货激励模型的假设基础上,当存在无缺陷产品退货时
研究了单一制造商和零售商的两级供应链下,集中式和分散式两类供应链中的制造商和零售商的最优决策,
以及制造商如何通过目标减量返利合同激励零售商,使得分散式供应链下的最优决策与集中式供应链下的最
优决策相一致。
2数理模型分析
2.1 模型设定
考虑单个制造商和单个零售商构成的两级供应链的单期模型。制造商以批发价格w将产品批发给零售商,
且产品的单位生产成本为c;零售商以零售价格P销售产品。
当顾客因某种原因如安装使用、性能未符合要求等退回产品时,会有以下三种结果:
(1)顾客退换了该制造商的产品,退换产品的批发价为 ,零售价为P1,生产成本为 。
(2)顾客退回了该制造商的产品,同时购买了另一制造商(即该制造商的竞争者)的同类产品,但仍为
原零售商代理的产品,产品批发价为 ,零售价为 。
(3)顾客仅退回了该制造商的产品,未再购买任何其它同类产品。
在这三种情况中,制造商和零售商分别承担m和 单位退货回收成本(假设m和r已经包含了制造商和零
售商的名誉成本)。于是上述三种情况中的制造商和零售商的单位产品损失分别如下:
(1)制造商单位产品损失( 一C1)一[(叫一C)+rn]
零售商单位产品损失(pl—W1)一[ 一W)+r】
(2)制造商单位产品损失一[(叫一C)+rft】
零售商单位产品损失 。一W。)一【 一W)+ ]
(3)制造商单位产品损失一【( 一C)+m]
零售商单位产品损失一『(p—W)+r】
并设这三种情况发生的概率分别为Pl、P2和p3且p1+P2+P3=1。
若要减少此类无缺陷产品退货回收,制造商可得 ̄z]UR =m+(伽一c)一尸1(Ⅲ1一c1)的单位收益,即
制造商在三种情况下的预期损失的相反数;零售商可得到 研=r+(P—W)一P1(P 一W )一P2 。一W。)的
单位收益,即零售商在三种情况下的预期损失的相反数。且设UR >0,UR >0。为简化分析令需求函数
为q: 一
设e是零售商减少此类产品退货回收的努力水平。
选择正确的产品和如何正确使用产品。不失一般性,
零售商的努力可理解为零售商通过各种渠道引导顾客
设努力函数是关于e的凸函数即譬,其中0<0<1是
120 大连大学学报 第32卷
努力水平的边际成本系数。设 (e)是此类回收的产品数量,它是努力水平的函数,且是随机变量,不妨
设 (e): 一 e+£。 的分布函数是F(x)(连续可微),密度函数是,( ),并且E(E):0,E[X(e)】=#-ke。
X(e)是e的线性减函数,当e=0时 (e)最大为 ,即零售商不付出任何努力时,该类回收的产品最大数量。
k>0是零售商每多付出一单位努力水平,此类回收的产品数量减少k个,即努力水平的边际退货量减少系
数。
2.2 模型分析
以下分别从两类供应链模式进行分析:一类是集中式供应链,即将制造商和零售商看作是一个整体,共
同追求供应链整体的利润最大化;另一类是分散式供应链,即制造商和零售商各自追求自身利润的最大化。
2.2.1 集中式供应链模型
根据模型的假设条件,mE[ri(p,e)]表示供应链整体的预期利润,则有
E[Ⅱ ,e)]= (P—c)( 一P)一[m+(叫一c)一gl(w ̄一C1)+r+ 一W)一Pl 1一W1)一P2(p。一W。)]
( —ke)一 e。
(p—c)( 一P)一[m+r+(p—c)一Pi(Pi—C1)一 ( 一 。)]( 一ke)一lae。
由一阶条件
: +c一2p+ e一 :。
= [m+ +(p—c)~P1 一c )一 c-wc)]一。e=。
可得:
且
P :・
e =
( +c一 )a+ 。【m+ —c~P1(P1一C1)一P2 一W )】
2a一 0
k[2(m+r)+ 一c— 一2P1(p1一c1)~2t'2(p 一W。)]
2a——k2
02E[H(P,e)】 02E[Ⅱ(P,e)】
一:一Z 一= cop2 ’ Oe2
a0Ⅱ 0Ⅱ
.
—cOp—Oe —Oe—Op
日=l l,一2<0,I驯:2a一 0>0
七一日// 。。
定理1若P ,e 是集中式供应链模式下的最优解,当且仅当2a>尼0。
同时从(4)式结果可以看到:最优价格水平P 是努力边际成本系数a的减函数,是边际退货量减少系
数 的增函数。这说明集中式供应链下的最优价格水平随着零售商努力所耗费的边际成本增大而降低。最优
价格水平随着零售商努力所带来的无缺陷产品退货量减少更多而提高。最优努力水平e 是努力边际成本系
数a的减函数,是边际退货量减少系数k的增函数。这说明零售商努力所耗费的边际成本越大,则他会降低努
力水平。零售商努力所带来的无缺陷产品退货量减少更多,则他更有动力去增加努力水平。
2.2.2 分散式供应链模型
分散式供应链中制造商和零售商各自追求自身利润的最大化,但他们的决策受到相互的影响,假设该条
件下双方进行斯塔克伯格(Stackelberg)对策,即零售商先进行自身利润最大化的决策,制造商根据零售商
的决策再进行自身利润最大化的决策。
第5期 费威:基于无缺陷产品退货的供应链协调机靠U研究 121
根据模型的假设条件,分别用E[rIR(p,e)]¥[IE[IIM(p,e)]表示零售商和制造商的预期利润,并用 、
伽 分别表示分散式供应链下的最优解,则有
E[ⅡR ,e)】:(p—W)( 一P)一互ae。
一 +(P—W)一尸1(p1一W1)一P2(P 一W )】( 一七e)
墨 : + 一2p+尼e一 :0
型 : + (p一叫)一只(pr叫 )一P2( 叫
。)]:0 e ’ 、 。
可得零售商的最优决策是
尘
监 坐 塑
代入E[IIMfP,e11:f叫一C1 f(p一口1一fm+f训一c1~P1 f"1一C111( 一ke1,并由一阶条件可得
—
dE[IIM
—
(w)]
: ! ±!二 !±生! 二 二 ±! 二 !二 !二 !!!二
dw 20一 2 =0
(5)
(8)
f wd = 止
{ : 盟世 塑 (10)
【e d: { +(2一 k2) -P ̄(p 一 )-P2(p。叫。)]- [m-P ̄(w 一c )1)
同时从(10)式结果可以看到:最优批发价格水平 是努力边际成本系数0的减函数,是边际退货量减少系
数k的增函数。这说明分散式供应链下的最优批发价格水平随着零售商努力所耗费的边际成本增大而降低。
最优价格水平随着零售商努力所带来的无缺陷产品退货量减少更多而提高。
并且比较集中式和分散式供应链下最优价格水平和最优努力水平,根据假设条件,显然有P > ,
e >e 。
2.3 分散式供应链下制造商的目标减量返利合同奖励机制
为减少顾客退回产品的回收量,达到与集中式供应链下的最优水平相同,制造商设立了一个奖励机制,
即给定一个产品回收目标量 ,若回收量低于该目标量,则会根据低于该目标量的产品数量对零售商进行奖
励,令单位产品奖励金额为札。则在该奖励机制下的零售商和制造商预期利润分别如下:
E[nn(p,e\T, )】 : 一c)( 一P)一u {[T— (e)]+)一 e
E【ⅡM(W\ , )]=
-It+ 一W)一g (p 一W1)一g2(p。一W。)】( 一ke)
(训~c)( 一p)一[m十(砌一c)一q ( 一c )]( 一 e)~ Ex{IT-x(e)]十)
(11)
其中 Ex{IT-Z(e)]+):/oT一目+ (T一 +ke-x),( )d
由一阶条件
J,OE[II ̄t(却p,e\T,u)]-= + 一2p+ke一 =0
1旦 卫星 =ukF(T— +ke)一ne+七 +(p—W)一P1(P1一W1)一P2(Pc—W。)]:0
(12)
(13)
122 大连大学学报 第32卷
为使该机制下实现集中式供应链模式中的努力水平和价格水平,所以将(4)式e 、P 代入(13)式可得
叫 :c,F(T 一 +ke*): 旦 (14)
若要求解最优的产品回收目标量 ,需要了解随机变量£的具体分布。假设£ U[0,2 ,经整理可得
T : 一 e + [m—Pl(鲫1一c1) (15) 。
其中
一 k[2(m+ )+ 一c一 一2尸1(pl—C1)一2P2(p2一W。)]
一一一一一。一 。==_ 一一。一一一一
从(15)式可见最优的无缺陷产品退货目标量与零售商最优努力水平成反比,若零售商最优努力水平越高,
则制造商会设立较低的无缺陷产品退货目标量,实际中若零售商为降低无缺陷产品退货量做出更多的努力,
则会降低实际的无缺陷产品退货量。
3结论建议及不足
通过本文的研究可以得出:在集中式供应链中最优价格水平和零售商的最优努力水平都是努力边际成本
系数的减函数,同时都是边际退货量减少系数的增函数;在分散式供应链中最优批发价格水平是努力边际成
本系数的减函数,是边际退货量减少系数的增函数:根据假设条件,比较集中式和分散式供应链下最优价格
水平和最优努力水平,有集中式供应链下的最优价格水平和最优努力水平都分别高于分散式供应链;分散式
供应链下制造商可以通过目标减量返利合同奖励机制,使得产品的最优价格水平和零售商的最优努力水平与
集中式供应链下的最优水平相同,并得出此时的最优批发价格等于生产成本,最优的无缺陷产品退货目标量
与零售商最优努力水平成反比,即零售商最优努力水平越高,则制造商会设立较低的无缺陷产品退货目标
量。
为减少实际中的无缺陷产品退货量,同时提高供应链整体利益,制造商可以通过协调机制,激励零售商
进而达到改善供应链整体利益,节约资源,双赢的最优目标。除了可以通过改变本文模型所述的影响最优决
策水平的参数的实现途径之外。同时还要加强制造商和零售商的合作,目的在于制定出减少无缺陷退货的战
略,它主要包括:针对顾客遇到的问题应确保问题说明信息会和产品一起出现在包装中;如果有销售人员,
一定要向顾客解释清楚;同时要及时收集处理有价值的顾客信息,并将这些信息准确及时地反馈在产品开
发、包装和说明中;对零售商的销售人员、服务以及退货部门进行培训,培训内容不仅要包括对商品性能优
点的介绍,还应该包括对顾客如何正确操作商品的指导;运用服务中心和网站接收顾客信息,不断调整更新
培训内容。
本文研究的不足主要有:在分析分散式供应链下制造商的目标减量返利合同奖励机制时假设无缺陷产品
回收量中随机变量服从均匀分布,目的主要是能够给出解析解的具体形式,并与前面分析结果比较,但分布
具体形式给定后对结论的一般性造成了一定的影响。因此进一步研究的内容是采用多种分布形式进行数值模
拟的比较,说明结论的鲁棒性。此外文中分析问题是假设单期情形,同时没有考虑到市场内外部交易成本的
权衡,只是针对文中所关注的无缺陷产品退货供应链协调的简单合同机制设计,给出最一般的启示。进一步
研究将考虑市场和企业的替代作用是机制设计的一个重点,并研究更一般的全局均衡情况。以上内容都将是
未来研究的重点。
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Study on Coordination Mechanism of
Supply Chains Based on False Failure Returns
FEI W_ei
(College of Mathematics and Quantitative Economics,
Dongbei University of Finance and Economics,Dalian 1 16025,China)
Abstract:By the study of the optimal decisions of the centralized supply chain and the decentralized supply chain,
there are false failure returns,and the supply chain is with only a manufacturer and a retailer by the quantity mode1.
It could be concluded that the optimal levels are the decreased functions of the effort marginal cost coemcient and
the increased functions of the marginal returns reduced coefficient;the optimal levels of the centralized supply chain
are bigger than those of the decentralized supply chain.The manufacturer could make the target rebates contract
inspire the retailer,and the contract could make the optimal decisions of the decentralized supply chain same to the
centralized supply chain.At the moment the optimal wholesale price is equal to the product cost,and the target
returns are the decreased function of the optimal effort level of the retailer.
Key words:supply chains;coordination mechanism;false failure returns
2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2
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