基于均值-CVaR的闭环供应链最优决策与协调研究.pdf

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1、巧茂巧只吉：；，成；， 备， 户诗八獄訂巧巧：巧、户八放画豁頸雜解誦獅镇寒讀跨禱辨顯講響期您屬、一 一巧一、：；，恕如黎詩；爾 丈， 学 位论 义 該蔚編欺纖 薬哨试誘為矿：；巧分矜品销夢；运癸 巧；娩的舞式姑？ 寺渴银奪、該户赛？裘手為化一 巧巧巧供应後；文若：論戶义与刪堯； ；議類兴，？ 這；己八該如 ；矜；今满龄 於备 鸿吉：若 ！努雜茜皆心 苗打； 心端鹿东蔡； 又群巧該礙？：，每燃缚巧尤；键？載雖：；雜；看拓薰：味 ： 謹沾茜戏漆苗奪編遍装霞？语媒手讀茄； 乂巧弯；皆讓今曼卢嫁蘇记濕鞋義巧、 ， ，篇載寒；儀簽： ；拓奈又护声 苗讓 袁若補 导 备师 ： 陈学科 融教投 ；：、 ；寧

2、 於；雖零薄号；、巧；碟产取冷， ：碱辨 為讓去雖證詩化名 務： 管理科学 寺 ：必妒 ：若 ；伊帮一：彎西 在皆：？義讀鮮给 挪巧 巧 向：供应链管亩；艇、？： 爲公今 ：乐奎常子喊 ；六文矣追鱗蘇、該海廣礫興嫁訂論齡若餐其驾麵遊户冷片乃护；續会言心嘴斬端瞧嗎；巧说？杳祀，：若冷：巧 ： 為：貧馬护：訪：节；集皆二六年 月遊换：；起、挺，韻：誦裘龜或起減辕鴻壽赛；勢幾：苗：沪巧 巧 麟驾满壽 会致；蘇：畿转導、换去施歸每：、：總萬、，、一、 ：严織泉繁？識；，坏乂駿可孰：邊 重庆师范大学硕士学位论文 基于均值CVaR的闭环供应链 最优决策与协调研究 硕士研究生：熊龙 指导教师：陈宇科 副教授

3、 学科专业：管理科学 所在学院：经济与管理学院 重庆师范大学 二一六年六月 A Thesis Submitted to Chongqing Normal University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master Closed-Loop Supply Chain Optimal Decision And Coordination Research Based On mean-CVaR Candidate： Xiong Long Supervisor： Chen Yu ke Associate Pr

4、ofessor Major: Management Science College: College of Economics & Management Chongqing Normal University June,2016 重庆师范大学硕士学位论文 中文摘要 I 基于均值CVaR的闭环供应链最优决策与协调研究 摘要 闭环供应链管理核心思想概括为产品的正向交付与逆向回收再利用，形成“资源生产消费再生资源”的闭环反馈式循环过程，这就要求闭环供应链上各节点企业相互合作、相互促进。但是传统的闭环供应链管理，都是以各节点企业自身利益最大化为目标进行独立决策，这样使闭环供应链不能实现帕累托最优。因此

5、，设计了收益共享成本共担契约将闭环供应链系统上的各节点企业联系起来，实现企业和社会环保双赢。节点企业的偏好性对企业的决策和利润影响很大，这也是闭环供应链管理的又一大难题。因此，本文对风险中性和基于均值CVaR 度量下的不同风险规避主体展开了深入的研究，主要内容如下： （1）在节点企业都为风险中性时，运用Stackelberg博弈理论建立了利润优化模型，分析了各节点企业在集中决策和分散决策下最优决策和利润水平，研究得出分散决策时的销售量和废旧品价格都小于联合决策的销售量，从而导致了零售商、制造商和回收商的利润都未实现最优，闭环供应链系统并没有实现帕累托最优。最后构建收益共享成本共担契约完美协调了

6、闭环供应链，并求出了收益共享因子和成本共担因子的取值范围。 （2）研究了用均值CVaR度量零售商风险特性、风险中性的制造商和风险中性的回收商组成的三级闭环供应链所构建的期望和风险利润组合数理模型，分析了闭环供应链成员在分散决策和联合决策时的最优决策，证明了均值CVaR比CVaR度量准则更能提高零售商的订货量和利润。研究表明，在均值CVaR度量准则下，收益共享成本共担契约能够协调有风险规避决策者的闭环供应链，而且还能提高废旧品的回收量。 （3）当零售商、制造商和第三方回收商都为风险规避时，运用均值CVaR理论构建了目标利润数理模型，分析各节点企业的最优决策和利润水平。研究得出：运用均值CVaR度

7、量企业风险后，在一定的条件下，改进的收益共享成本共担契约能协调风险规避闭环供应链系统。 关键词：闭环供应链，均值CVaR，收益共享成本共担契约，风险规避，协调研究重庆师范大学硕士学位论文 英文摘要 II Closed-Loop Supply Chain Optimal Decision and Coordination Research Based On mean-CVaR ABSTRACT The core of closed-loop supply chain summed up the products delivered with reverse recycling, the form

8、ation of resources - production - consumption - renewable resources of the closed-loop feedback loop process, which requires the closed-loop supply chain node enterprise cooperation, promote each other. But the traditional closed loop supply chain management, which are based on self-interest maximiz

9、ation as the goal of independent decision-making, which considering the node enterprises preferences, so you cant make the closed-loop supply chain to achieve pareto optimality. Therefore, we design the revenue sharing-cost sharing contract link in the enterprise of the closed-loop supply chain syst

10、em , we realize enterprise and society environmental protection a win-win situation. The preferences of nodal enterprises is a great impact on the enterprise of decisions and profits , This is also a big problem with closed-loop supply chain management .Therefore, in this paper, we further study the

11、 risk neutral and based on the mean-CVaR metrics under different risk aversion ,the main contents are as follows: (1)When the node enterprises is risk neutral, by using mathematical model studied each node enterprise optimal decision and profit level under centralized decision-making and decentraliz

12、ed decision-making, we get the sales of decentralized decision-making and scrap prices are less than the sales of joint decisions, which leads to the profits of retailers, manufacturers and recyclers, did not achieve the optimal, the closed-loop supply chain system did not achieve the pareto optimal

13、ity. Then we design the revenue sharing-cost sharing contract perfect coordination of the closed-loop supply chain, and we find out the revenue sharing factor and cost sharing factor value range. (2)The paper by mean - CVaR metric construct the mathematical model ,which studied a three-stage closed-

14、loop supply chain system with a risk-aversion retailer, a risk-neutral manufacturer and a risk-neutral recycler, the optimal decision of the closed-loop supply chain members are analyzed in decentralized decision and joint decision. We prove that the 重庆师范大学硕士学位论文 英文摘要 III mean-CVaR measurement crite

15、ria can improve more order quantity and profits than the CVaR for the retailer. The research shows that revenue sharing and cost sharing contract not only can accomplish closed-loop supply chain coordination, but also can improve the recycled waste products on mean - CVaR measurement principles. (3)

16、 When retailers, manufacturers and third party recycling agent are risk aversions, By the mean-CVaR theory building the mathematical model, we analyzed the optimal decision and profit levels of each node enterprise. we studied, under certain conditions, the improved revenue sharing - cost sharing co

17、ntract can coordinate the closed-loop supply chain system of risk aversion after using the mean - enterprise risk CVaR measurement. Key words : closed-loop supply chain, mean-CVaR, revenue sharing and cost sharing contract, risk-aversion, Coordinate research重庆师范大学硕士学位论文 目录 IV 目录 摘要 - I ABSTRACT - II

18、 1绪论 - 1 1.1 研究背景 - 11.2 研究意义 - 21.2.1 理论意义 - 2 1.2.2 实践意义 - 3 1.3 国内外研究现状 - 31.3.1 风险中性时闭环供应链最优决策与协调研究现状 - 3 1.3.2 具有风险规避者的闭环供应链最优决策与协调研究现状 - 4 1.3.3 均值CVaR测度下供应链最优决策与协调研究现状 - 5 1.4 研究内容和目的 - 61.4.1 研究内容 - 6 1.4.2 研究目的 - 7 1.5 研究方法及研究思路 - 71.5.1 研究方法 - 7 1.5.2 逻辑框架 - 7 1.5.3 创新点 - 8 2闭环供应链风险分析工具和契约

19、协调机制理论基础 - 9 2.1闭环供应链风险分析工具 - 92.1.1 风险分析工具定义及分类 - 9 2.1.2 均值CVaR的定义 - 10 2.2 闭环供应链契约理论基础 - 112.2.1 闭环供应链契约的概念 - 11 2.2.2 闭环供应链契约类型 - 11 3闭环供应链最优决策与收益共享成本共担契约研究 - 13 3.1基本假设及符号说明 - 133.2闭环供应链联合决策模型 - 143.3闭环供应链分散决策模型 - 15重庆师范大学硕士学位论文 目录 V 3.4收益共享成本共担契约协调机制 - 163.5 数值分析 - 183.5.1 敏感系数b对最优决策及利润的影响分析 -

20、 19 3.5.2 敏感系数b对闭环供应链系统利润的影响 - 20 3.6 本章小结 - 204零售商为风险规避时基于均值CVaR的闭环供应链最优决策与协调研究- 22 4.1 模型假设 - 224.2 分散决策时闭环供应链最优决策模型 - 234.2.1基于CVaR的闭环供应链零售商的最优决策及利润研究 - 23 4.2.2 基于均值CVaR的零售商的最优决策及利润研究 - 23 4.2.3 风险中性下第三方回收商、制造商的最优决策和利润研究 - 24 4.3均值CVaR度量下闭环供应链的收益共享成本共担契约协调研究 - 264.4 数值仿真 - 294.4.1 在CVaR、均值CVaR准则

21、下风险规避零售商和风险中性零售商的订货量和利润分析 - 29 4.4.2 权衡比重 和风险规避度对闭环供应链最优决策及利润的影响 - 30 4.4.3 权衡比重 和风险规避度对联合和分散决策时闭环供应链系统利润的影响 - 32 4.4.4 和对收益共享系数*1 和成本分担系数*2 的影响 - 32 4.5 本章小结 - 345节点企业风险规避时基于均值CVaR的闭环供应链最优决策和协调研究- 35 5.1问题的描述及模型假设 - 355.2基于均值CVaR的闭环供应链联合决策模型 - 365.3收益共享成本共担契约下基于均值CVaR的闭环供应链分散决策模型 - 385.4 收益共享成本共担契约

22、下基于均值CVaR的闭环供应链契约协调研究 - 405.4.1 零售商和第三方回收商基于均值CVaR的优化决策模型 - 40 5.4.2 基于均值CVaR的闭环供应链系统优化模型 - 40 5.4.3 基于均值CVaR的闭环供应链协调模型 - 41 5.5数值分析 - 415.5.1 协调状态下2 和1 分别对最优订货量、最优批发价格的影响 - 42 5.5.2 协调状态下2 和1 分别对零售商、制造商和系统目标利润的影响 - 43 重庆师范大学硕士学位论文 目录 VI 5.6 本章小结 - 446结论与展望 - 46 6.1 本文结论 - 466.2 研究局限及展望 - 47参考文献 - 4

23、8 附录A：作者攻读硕士学位期间发表论文及科研情况 - 51 附录B：定理4的证明 - 52 致谢 - 54 重庆师范大学硕士学位论文 1 绪论 1 1绪论 1.1 研究背景 中国经济和科技迅猛发展，促使了各类电器电子产品的数量快速增加，而电器电子产品的平均使用寿命为810年，这样就导致了近年废弃电器电子产品的废弃量急迅增加，由于电器电子产品更新换代的速度极快，平均使用寿命也不断缩短，这样就加快了废弃电器电子产品数量。例如，截止2013年底，我国的废弃电器电子产品数量达到了11430万台，重量达到了263.8万吨1。我国的手机持有量居世界之首。截至2015年1月，我国的固定电话用户为24814

24、万户，移动电话用户达到了129048.5万户，eMarketer预测，目前中国的智能机用户已经超过5亿人，到2018年，至少会增至7亿人以上，这样废旧电器电子产业数量会更加庞大2。但是我国对废旧电子产品的回收利用率却远不及世界的平均水平。虽然我国目前存在着一些回收利用废旧电子产品的企业和厂家，但大多数都是以社会化个体回收为主，具有一定规模的企业回收量仅占回收总量的10%20%。由于废旧电子产品中富含可回收再运用的塑料、铁、铜、铝、玻璃和各种稀有金属等各种资源，如果企业能够回收再利用，这样就可以降低成本，实现资源的循环再运用，给企业带来利润。同时，废旧电器电子产品中也含有铅、铬、六价铬、汞、聚氯

25、乙烯塑料等有毒有害物质，若处理不当将会给人们和社会环境带来巨大的伤害。但是，企业在回收利用废旧电子产品方面的工艺普遍比较原始，参差不齐，企业大多数采用再使用、存储和填埋等方法，采用高效率的拆解处理方法的比例还不到20%，深度加工也很少，这样就导致了废旧电器电子产品的回收利用率很低。因此，造成了大量的资源浪费与环境污染。 自从“十八大”报告中制定了全面促进资源节约，坚持节约资源和保护环境的基本国策以后，企业观察到循环利用可以带来巨大多的潜在收益和获得国家一系列的环保鼓励政策。近年来，更多的企业开始把注意力集中到了废旧品回收再制造和再利用的问题上，当然，也出现了很多有关再回收利用的问题。例如，企业

26、应该制定什么方案来解决即提高再利用率又降低再回收成本呢？废旧产品再制造产业链上合作者风险偏好不一样时该证明决策呢？废旧产品再制造产业链上有竞争对手参与时又该如何决策呢？等等。 为了解决以上问题，又鉴于正向物流和逆向物流都存在的实际问题，国内外的学者重庆师范大学硕士学位论文 1 绪论 2 就开始把两者结合起来，提出了闭环供应链的定义。根据Guide、Krikke等人的研究首先得出了闭环供应链的概念：闭环供应链（Closedloop Supply chains,CLSC）是传统的正向供应链和废旧产品回收再利用的逆向供应链的结合，然后它运用若干种方式构成封闭的链条，例如，废旧电子产品、废旧的零部件和

27、废旧原料的回收再利用等等。因此，闭环供应链的核心思想是产品的正向交付和逆向回收再生产利用，使“产品生产加工消费废弃产品”的开环过程变成了“产品生产加工消费加工为再生资源”的闭环反馈式循环过程。实质就为正向供应链和逆向供应链整合而成的网状链条34。 综上所述，基于我国废旧电器电子回收市场潜在的巨大收益和国家建设经济节约型、环境友好型和循环经济的背景下，企业实施以废旧产品回收在利用为核心的闭环供应链管理是必然的结果，也是企业未来的发展战略。闭环供应链管理是通过对废旧品的再加工，循环再利用，这样很大程度上减少了资源的浪费和保护环境污染，这有利于企业环境绩效的提升。对于学术界而言，研究闭环供应链高效率

28、的实施和运行有重要的意义。 1.2 研究意义 由于世界能源危机爆发导致了某国家的经济增长和能源短缺之间的矛盾日益突出，我国“十八大”提出了建设经济节约型、环境友好型和循环经济的国家，节约资源和环境保护意识越来越深入人心，人们期望在国家经济增加、企业利润增加的同时，还能注意环境的保护，提高资源的利用率。因为我国是电子产品消费大国，电器电子产品更新换代的速度极快，这样就产生了大量的废旧电器电子产品，而再使用、存储和填埋等方法根本就不能解决现在的问题，我们需要研究更有效、科学的方法来解决该问题。闭环供应链管理给学术界、企业界提供了新的思路，因此，在一定条件下研究闭环供应链上决策者的决策行为和协调即具

29、有理论意义又有实践意义。 1.2.1 理论意义 闭环供应链契约协调是近几年闭环供应链管理研究的热点问题，但是在我国研究闭环供应链起步比较晚，所以契约协调还不够深入。大多数的文献研究都是在假设决策者为风险中性的背景下，通过设计合理的契约协调机制来协调闭环供应链。然而在现实生活中，闭环供应链上处处有风险，决策者也是害怕风险的。因此，本文在随机需求下选择了零售商、制造商和第三方回收商组成的三级闭环供应链为研究对象，运用均值CVaR测度风险规避者利润来研究闭环供应链节点企业的最优决策和契约协调问题，对重庆师范大学硕士学位论文 1 绪论 3 闭环供应链契约协调模型更具有理论意义。 1.2.2 实践意义

30、本文通过国内外闭环供应链相关文献综述分析和结合我国废旧电子产品的特点，以闭环供应链决策主体风险特性为出发点，引入了回收商回收废旧品的回收量和回收价格变量，研究闭环供应链最优决策和协调机制。首先：在风险中性条件下，研究了三级闭环供应链最优决策和设计了收益共享成本共担契约协调机制；其次：假设零售商为风险规避的背景下，并运用均值CVaR测度风险规避者，研究了决策主体的最优决策和契约协调机制；最后假设决策主体都为风险规避时，研究了均值CVaR测度下闭环供应链零售商、制造商和回收商的最优决策、利润水平、废旧品回收量和契约协调机制。 虽然本文是在一定的假设条件下研究闭环供应链决策水平和利润水平，结果与现实

31、生活有一定的误差，但是每个章节最后通过数值仿真得出的结论对电器电子产业的闭环供应链管理提供了一定的理论依据和实际指导，具有一定的实践意义。 1.3 国内外研究现状 闭环供应链能产生巨大的经济效益，特别是再制造行业，这使得近几年闭环供应链研究取得了很大的进展5, 但是闭环供应链节点企业往往是分散的决策主体，它们都是以自己利润最大化为决策目标，不但使闭环供应链不能完美，还导致了很多的环境问题。因此，近几年国内外对闭环供应链进行了大量研究。然而，在实践中受到一些不确定因素的影响，例如，产品市场需求的随机性和废旧产品回收质量不稳定等，这就导致了节点企业可能会面对不同程度的风险，所以有的决策者就会害怕风

32、险会有规避风险的行为。从近几年国内外闭环供应链决策者风险特性的研究文献总结可为：节点企业都为风险中性、单一的节点企业为风险规避。 1.3.1 风险中性时闭环供应链最优决策与协调研究现状 Lee, Padmanabhan通过理论研究得到闭环供应链管理是现代企业在激烈的竞争环境中生存下来的一种发展战略，它可以使企业资源可持续利用，降低企业的成本6；Ferguson M et al在节点企业风险中性的条件下，研究了制造商回收对产品定价和回重庆师范大学硕士学位论文 1 绪论 4 收策略的影响，并用目标折扣契约协调了该供应链7；Dennis et al考虑了第三方企业参与回收的闭环供应链，通过建立闭环供

33、应链管理决策模型研究了闭环供应链上决策者，为第三方物流企业决策提供了很好的依据8。Nunen 和Euidwijk定性研究了基于电子驱动的闭环供应链在消费者、产品和流程三个方面的运作特点9。Zikopoulos,Tagaras假设决策者都为风险中性，研究了废旧回收产品质量不确定时对闭环供应链决策者的影响，并得出了两个不同地方的回收产品的临界条件值10；Roment Dekker和Moritz.Fleischman研究了闭环供应链废旧产品的收集、库存和运输产生的利润和成本等问题11；Inderfurth基于企业作业和战略视角研究了闭环供应链管理的逻辑框架和企业决策的问题12；Heese等研宄了闭环供应链的结构效率，并探讨了闭环供应链管理的实施对寡头定价策略及竞争优势的影响13；辛广茜等在考虑政府补贴背景下通过收益费用共享契约完美协调了第三方回收再制造闭环供应链14。李新然和牟宗玉构建了单个制造商和单个零售商组成的闭环供应链模型，但是零售商负责回收，并且运用收益费用共享契约协调了该闭环供应链中存在的“双边际效应”问题，以至于提高了运营效益15。李新然等建立了一个制造商、