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闭环供应链系统结构和协调机制
东南大学经济管理学院 达庆利

1. 闭环供应链

1.1产生的背景和概念

(1) 逆向物流动因

1) 法规强制
1991年德国《产品包装物法案》、2000年日本《家用电器再生利用法》、欧
盟和美国主张的延伸生产商责任EPR(Extensible Producer Responsibility)
以及2005年我国《废旧家电及电子产品回收管理条例》等。目前我国己把发展
包括废旧产品的回收和重新利用在內的循环经济上升到囯家战略。
2) 经济效益
3) 生态效益
4) 社会效益





从物流的角度来看,废旧产品的回收和重新利用,形成了一
种从消费者到生产商的附加物资流,这就是逆向物流
(Reverse Logistics)。
(2) 逆向物流和逆向供应链
 逆向物流是指在企业物流过程中,由于某些物品失
去了明显的使用价值(如加工过程中的边角料、消费
后的产品、包装材料等)或消费者期望产品所具有的
某项功能失去了效用或已被淘汰,将作为废弃物抛
弃,但在这些物品中还存在可以再利用的潜在使用
价值,企业为这部分物品设计一个回收系统,使具
有再利用价值的物品回到正向的企业物流活动中来
所形成的物流。相应的逆向供应链(Reverse
Supply Chain, RSC)是指为了回收使用过的产品
并进行处置或再利用而形成的供应链,参与成员主
要有用户、回收商、集中退货及回收中心、原制造
商、供应商、服务商和销售商等。






(3) 闭环供应链
逆向物流的产生使得供应链结构从单一的前向供应链发展为
包括逆向供应链在内的闭环供应链系统。
闭环供应链(CLSC,Closed-Loop Supply Chain)是指由
传统的正向供应链及其末端顾客的产品作为起点,经过退货、
再利用、维修、再制造、再循环或废弃处理等逆向运作,形
成的物流、资金流和信息流的闭环系统。
闭环供应链管理是,在供应链管理的基本原理指导下,以实
现资源最优配置、提高经济效益以及与环境相容为目标,把
传统正向供应链和逆向供应链的活动整合起来,对产品的生
产、销售、使用、回收、再制造和再销售使用等一系列循环
活动过程进行规划、设计和控制。
闭环供应链中不仅包含传统的正向供应链,同时还包含废弃
品回收再利用的逆向供应链,通过产品的正向交付与逆向回
收再利用,使传统的“资源—生产—消费—废弃”的开环过
程变为“资源—生产—消费—回收—再生产—再消费”的闭
环反馈式循环过程,是正向供应链和逆向供应链的有机结合。
 1.2系统结构
供应商
制造商
商业退货
再制造
材料循环再生
商业退货
一级市场
直接再利用
再处理
二手市场
零售商
再销售
检测/分类
回收
丢弃/掩埋
图1 闭环供应链的一般结构示意图
 不同的闭环供应链涉及的具体活动可能不
一样,但一般包括以下五项功能:
 (1)回收
 (2)检测/分类
 (3)再处理/重用:直接再利用,再制造,
再循环,商业退货。
 (4)废弃处置
 (5)再分销
 1.3

再制造及再制造闭环供应链
再制造是通过必要的拆卸、检修和零部件更换等,
将废旧产品恢复得如同新的一样的过程。适合再制
造的产品一般具有以下七个特征:耐用;产品只丧
失部分功能;标准化批量生产的产品,可以替换;
产品剩余价值高;再制造成本低于其所包含的剩余
价值;产品技术稳定;顾客认可再制造产品对原有
产品的替代性。具有上述特征的产品主要是各种机
电产品,其驱动因素是进行增值回收再用以获取经
济效益。所以,面对有限的资源和废弃物处理能力,
再制造可以有效实现资源优化利用、环境保护和经
济持续发展的综合目标,成为实现可持续发展的有
效途径之一。
 再制造闭环供应链是指包括传统的正向供应
链并以其末端顾客的产品作为起点,经过废
旧产品回收、再制造加工(包括拆解、检测、
清洗、再制造/修理、总装配等活动)以及废
弃处理而形成的物流、资金流和信息流的闭
环系统,是企业从新件采购到再制造产品最
终销售的完整闭环供应链循环。
 闭环供应链的研究包括系统网络结构设计和
系统运行决策,运行决策主要有定价策略和
协调机制,其中定价策略是建立协调机制的
基础。

2. (再制造)闭环供应链管理的研究概况

2003年,《Interface》发表了闭环供应链专辑;2006
年,我国国家自然科学基金委员会管理科学部在十一
五规划中也列入了有关闭环供应链的研究。
• Romment Dekker, Moritz Fleischmann.Reverse
logistics: Quantitative models for closed-loop chains
[M]. Springer, 2004.
• Guide V D R, Van Wassenhove L N. Business
Aspects of Closed-Loop Supply Chains [M].
Pittsburgh, PA: Carnegie Mellon University Press,
2003.
是比较系统研究闭环供应链的两本专著,分别由两个
著名的研究团体The RevLog Group (EU project)和
The CLSC Workshops (Carnegie Bosch Institute &
NSF)]根据研究成果撰写的论文集组成。其研究方法与
视角至今仍是闭环供应链的主流。



 2.1网络结构设计
 再制造的实施离不开物流网络及硬件设施的
支撑,网络中设施的选址定位是否合理,将
从根本上决定再制造闭环供应链系统的绩效。
再制造物流网络比传统生产分销网络更具复
杂性:(1)回收品的产生时间、数量及质量
存在明显的不确定性。(2)由于生产商责任
下的废旧品处理原则使得原产品制造商成为
该链的主导,所以在网络结构的形式上自然
和正向供应链结合采取闭环结构,且正向物
流量与逆向物流量之间存在一定的数量关系。

考虑以下制造/再制造集成逆向物流网络的设施选址问题:网络中包含消
费地、配送中心、回收中心、生产厂、再制造工厂等物流成员,其中,
生产厂和再制造工厂可以进行集成,形成集成工厂;配送中心和回收中
心也可以进行集成,形成集成中心,如图1示。

消费地
集成工厂
配送中心
产品生产厂
集成中心i
再制造工厂
回收中心
废弃处理
图2 制造/再制造闭环物流网络结构图





求解再制造逆向物流网络中的设施选址问题一般包括确
定生产厂、再制造工厂、回收中心等设施的数量、位置
和规模,所建模型的目标函数是某一期间内各类费用
(包括设施投资费用、运输费用、仓储费用、废旧品处
理费用等)之和最小或总利润最大,约束条件则包括物
流运输的平衡约束、生产处理能力约束、库存容量限制
约束、设备数量约束以及决策变量的非负约束或非负整
数约束。
(1)产品种类:单产品和多产品;
(2)网络结构:逆向供应链和闭环供应链;
(3)能力约束:设施分为无能力限制和有能力限制;
(4)模型属性:分为静态模型或动态模型、确定性模型
或不确定性模型以及MILP模型或MINLP模型;其中,静
态模型指在所研究的时间范围内设施的处理能力和空间
位置均不发生变化;而在动态模型中不同时间段内设施
的规模和位置可以改变;在确定性模型中变量和参数
(如需求量、回收量)均是确定的数值,而在不确定性
模型中则可能存在随机变量或模糊变量。MILP模型或
MINLP模型则分别指从数学规划的角度来看,所建模型
是混合整数线性规划还是混合整数非线性规划。
(5)求解方法:即用软件求解或启发式算法求解。
 其中,主要的应用软件有Lindo,Lingo,CPLEX
以及GAMS等;主要用于选址问题的算法包括拉格
朗日松弛法(Lagrangian Relaxation, LR)、
Benders 分解法(Benders Decomposition,
BD)、遗传算法(Genetic Algorithm, GA)、基
于生成树的遗传算法(Spanning Tree-based
Genetic Algorithm, STBGA)、基于优先权的遗
传算法(Priority Weight-Based Genetic
Algorithm, PWBGA)、模拟退火(Simulated
Annealing, SA)、禁忌搜索算法(Tabu Search,
TS)、贪心策略(Greedy Strategy, GS)、粒子
群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)
及差异进化算法(Differential Evolution, DE)等。

 2.2协调机制
 在分散式闭环供应链比传统正向供应链更难
进行有效的管理和整体的协调,其原因有以
下三个方面:
 1)回收渠道的多样性。
 2)产品种类和质量的多样性。
 3)闭环供应链运作目标的多元性。
 2.2.1回收渠道
生产商
生产商
零售商
零售商
消费者
消费者
产品流向
回收品流向
图2-2 生产商直接回收产品流程图
产品流向
回收品流向
图2-3 零售商回收产品流程图
生产商
生产商
零售商1
零售商2
消费者
消费者
第三方
零售商
消费者
产品流向
回收品流向
图2-4 第三方回收产品模型
产品流向
回收品流向
图7-1 零售竞争环境下生产商
直接回收产品流程图
生产商
生产商
零售商1
零售商2
零售商1
消费者
消费者
消费者
产品流向
回收品流向
图7-2 零售竞争环境下零售商
回收产品流程图
产品流向
第三方
零售商2
消费者
回收品流向
图7-3 零售竞争环境下第三方
回收产品模型
第二周期
第一周期
第一周期
制造商M
制造商M
竞争者C
wn
wn wr
wc
零售商R
P1
消费者
q1
θq1
零售商R
Pn Pr
wn
零售商R
Pc
消费者
qn qr
制造商M
P1 θq
1
消费者
qc
q1
第二周期
制造商M 竞争者C
b wn wr
wc
零售商R
Pn Pr
Pc
消费者
qn qr
qc
 2.2.2决策结构
集中决策
 闭环供应链成员联合决策,使系统总利润最
大。
 (2) 分散决策
 闭环供应链成员各自单獨决策,使自身利润
最大。但各成员的决策权力不同:生产商主
导、零售商主导。
 (1)
制造商M
目标:利润最大化
决策变量:零售价w,
批发价格b
Stackelberg
零售商R1
目标:利润最大化
决策变量:销售量q1,
回收努力相关度τ1
Cartel
Cournot
零售商R2
目标:利润最大化
决策变量:销售量q2,
回收努力相关度τ2
Stackelberg
图3 一个制造商和两个零售商组成的RSC竞争模型
(3) 协调机制
协调机制分契约协调机制和信息协调机制两类,后者主要针对渠道成
员间的市场权力不对等时所出现的信息不对称现象。
2.2.3 决策模型
(1)基本关系(生产商负责回收)
设生产商销售产品给零售商,零售商满足最终市场需求。设新产品可以完全
用原材料生产,也可以使用一部分回收产品的零部件来生产,假设后一种生产方
法比前一种方法节约成本,设 C m 为完全用原材料生产新产品的单位成本,Cr 为使
用回收产品的零部件生产新产品的单位成本,用  表示因为回收产品用于再制造
而节约的成本,则  = Cm - Cr ,产品平均成本则为
c  Cm (1   )  Cr
(3-1)
其中  为产品回收率,即供应产品中回收品占的比率,它反映了逆向物流的回收
绩效, 0    1 。
假设产品都通过零售商销售,设生产商给零售商的批发价为  ,零售商的销
售单价为 p ,市场需求函数为
D( p)   p
(3-2)
其中  为常数,   1 。生产商决定产品的批发价格  ,产品的零售价格 p 由零售
商制定。生产量等于市场需求量,即
q  D( p)   p
回收成本是产品回收率的函数,回收成本 C ( ) 由固定成本和变动成本组成,
可表示为
C( )  C f  s D( p)  K 2  s D( p)
(3-3)
零售商获得的利润为
 RMT  ( p  )D( p)  ( p  ) p
(3-4)
生产商获得的利润为
 MMT  D( p)(  cm   )  [K 2  s D( p)]   p (  cm   )  (K 2  s p )
(3-5)
生产商、零售商组成的闭环供应链系统利润为
 MT   RMT   MMT  ( p  ) p   p (  cm   )  [K 2  s p ]
(3-6)
(2)集中决策模型
集中决策下,逆向物流参与成员即生产商、零售商进行全面合作,联合确定批发价格  和
零售价格 p ,使闭环供应链系统整体利润  MT(   RMT   MMT)最大。
 MT
0

 MT
0
p
解得闭环供应链系统利润为
 cMT  D( p)( p  cm   )  [K 2  s D( p)]   p ( p  cm   )  (K 2  s p )
使闭环供应链系统利润最大的零售价
pcMT 
 (( s  )  cm )
1  
和产品销售量
MT
c
q
 D( p
MT
c
  ((s  )  cm ) 
)

1  



闭环供应链系统最大利润为
 (( s  )  cm ) 
 (( s  )  cm ) 
1
 cMT 
((
) (  cm   ( s    K (1   ) (
) )))
1  
1  
1  
(3)分散决策模型
1) 生产商主导并负责回收
在无协调机制情况下,生产商、零售商各自追求自身利润最大化。生产商首
先公布批发价格  ,零售商根据生产商的价格政策决定使自己利润最大的最优
零售价 p ,生产商可以预见零售商的决策,并根据零售商的决策作出使自己利
润最大的最优决策。即形成 Stackelberg 博弈模型。
Max  MMT (  , p )
s.t. Max  RMT (  , p )
 RMT
逆向求解。求使零售商利润最大的零售价:由
 0 ,求得
p
p MT 

1  
(3-7)
把式(3-7)代入得到零售商的利润为
1
 RMT 
   
  1   
(3-8)
生产商可以预见零售商的决策,并根据零售商的决策作出使自己利润最大
的最优决策。把式(3-7)代入得到生产商的利润为
 MMT   K 2   (
 
) ( s      cm )
1  
(3-9)
生产商制定批发价使自己的利润最大,由  M
MT

 0 求出使生产商利润最大的批发
价为

s     cm
1  
(3-10)
此时,生产商的最大利润为
 MMT   K 2 
(1   )  2 ((s  )  cm ) 1
(
)
2
(1   )2
(3-11)
零售商最大利润时的零售价为
p MT 
 2 (( s  )  cm )
(1   )2
(3-12)
零售商最大利润时的产品销售量为
q
MT
 D( p
MT
  2 (( s  )  cm ) 
)

(1   ) 2



(3-13)
零售商的最大利润为
1
 RMT 
   2 (( s  )  cm ) 



(1   ) 2

(3-14)
生产商、零售商组成的闭环供应链系统利润为
 MT   MMT   RMT   K 2 
(1  2 )  2 ((s  )  cm ) 1
(
)
2
(1   )2
(3-15)





(4) 协调机制
1) 契约协调
闭环供应链系统协调(集中)决策有助于提高系统利润,为使
协调决策可行,有必要对协调决策系统增加利润部分在成员
间进行重新分配。因此,应设置一个便于实际操作的利润分
享机制, 使得生产商和零售商,共同分享系统利润增加部分,
每个成员的利润下限为分散决策时的最优值。
收益共享契约 假设生产商和零售商在销售开始前签订收益
共享契约,规定:生产商以某一批发价格将产品转让给零售
商,在销售完成后,生产商和零售商将销售收入进行分配,
零售商得到销售收入的比例为 a ,而生产商得到销售收入
的比例为1-a。
收益共享、费用共担契约,,数量折扣契约,惩罚契约,
目标奖惩契约,目标补偿契约,二部定价契约,批发价
合同
2) 信息协调
 信息协调机制指,不同主体或职能,通过合作为实
现某一结果而进行的信息交换,其主要针对渠道成
员间的市场权力不对等时所出现的信息不对称现象。
供应链对信息不对称现象的战略反应包含信号传递
博弈、信息甄别博弈和贝叶斯博弈。常用到的信息
协调机制是信息经济学中的委托代理理论。
 不完全信息下的定价策略分为两个步骤实现。首先
应用信号传递理论,设定零售商为了获得最大利润
将运营成本作为信号传递给制造商;然后建立以制
造商利润最大化为决策目标的信号甄别模型。该模
型中,制造商在最大化自身利润的基础上提出了一
种激励机制,该机制可使零售商真实地报出自己运
营成本的同时达到利润最优。通过对模型的分析、
求解得到了不完全信息下的最优定价合同。


研究了再制造逆向(闭环)供应链契约协调的机制和方法。
在信息对称情形下:针对制造商、零售商和第三方等三种回
收渠道以及新制造产品与再制造产品的同一定价和差异定价
两种定价方式,建立了逆向供应链定价策略和利润分配的确
定性模型,比较了不同回收渠道和权力结构下的系统效率,
建立了逆向供应链协调的收益共享、费用分摊和二部定价等
契约,分析了政府的奖惩机制在提高废旧品回收率中的作用;
然后,考虑到回收产品数量、时间和质量以及原材料价格等
因素的不确定性,构建了逆向供应链利润分配的随机模型,
分别设计了数量柔性契约、回馈惩罚契约、回购合同、过剩
补贴契约、线性支付合同和期权合同对分散式逆向供应链进
行协调;并将部分模型推广至多个制造商和多个回收商的情
况。在信息不对称情形下:针对回收成本和市场信息的不对
称,运用委托代理和信号甄别理论,分析了制造商和回收商
之间的最优契约关系,并与信息对称情形下的最优契约进行
对比。

会议论文
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1. Performance Comparisons 0f Closed-loop Supply Chains with Different Game Patterns
,Da Qingli Li Xinjun Lin Hsinyi, Proceedings 0f IEEE WiCOM 2007.4890-4893.Sept.21-25,2007,
Shanghai, China.
2. A Facility Location Model for Remanufacturing Network Systerm, Da Qingli,The 2007
INFORMS annual meeting. Nov.4-7 2007,Seattle,Washington, USA .
3. Location of Centralied Return Center on the Grey Comprehensive Evaluation Method,Sun
Hao Lin Hsinyi DaQingli,Proceedings of 2007 IEEE International Conference on Grey Systems
and Intelligent Services.262-267. Nov.18-20,2007, Nanjing, China
4. The Research on Distribution of Large Scale Chains Enterprise with Time Windown,Da
Qingli Zhang Hang,Proceedings of The 6th International Conference on Managemant. 152-158.
Aug.3-5,2007,Wuhan, China.
5.Xing Guangjun, Lu Zifang. Study on Revenue Sharing and Coordination Mechanism of the
Reverse Logistics Based on Nash Negotiation Model and Buyback Contract[C]. The
International Conference on E-Business and E-Government(ICEE), 4612-4615, May. 7-9, 2010,
Guangzhou, China. (EI:20104913458505)
6.Li Yan, Da Qingli, Cai Mei. Coordinated Contract in Reverse Supply Chain with Collection
Volume Agreement [C]. The International conference on E-Product, E-Service and EEntertainment (ICEEE ), 663-666, Nov. 4-6, 2010, Jiaozuo, Henan, China.
7.Wang Wenbin,Da Qingli.The design of subsidy contract for reverse supply chain
coordination under random collection quantity [C].International conference on E-Business and
E-Government(ICEE), 4775-4778, May.7-9, 2010, Guangzhou, China. (EI:20104913459799)
8.Zhang Fuan, Da Qingli, Wang Wenping. Optimal Contract of the Manufacturer in Closed Loop
Supply Chain under Asymmetric Information [C]. Proceedings of 2009 International Conference
on Management Science & Engineering,2009:374-379. (EI:20095212578511)
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学位论文
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1.企业EOL产品逆向物流模式选择研究,胡媛媛,东南大学硕士论文,2006
2.逆向物流网络中的设施选址研究,孙浩, 东南大学硕士论文,2007
3.基于系统动力学的再制造逆向供应链系统仿真,周惠, 东南大学硕士论文,2008
4.再制造逆向物流网络优化设计,张恒,东南大学硕士论文,2008
5.李枫,再制造逆向供应链定价策略研究[M].东南大学硕士学位论文,2009.
6.帅长忠,基于期权的再制造逆向供应链契约协调研究[M]. 东南大学硕士学位论文,2009.
7.欧阳林娜,不对称信息下MRCTM闭环供应链的信息共享及激励机制研究[M],东南大学硕士学位论文,
2010.
8.陈剑,股东价值导向的逆向供应链协调——以我国锂电池回收处理产业为例[M],东南大学硕士学位
论文,2010.
9.袁煜昶,基于回收努力的再制造逆向供应链契约协调研究[M]. 东南大学硕士学位论文,2010.
10.杨盛典,基于质量差异的逆向供应链定价策略研究[M]. 东南大学硕士学位论文, 2011.
11.张珂珂,需求不确定下闭环供应链的协调机制研究[M]. 东南大学硕士学位论文,2011.
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
1. 电子类产品逆向物流网络结构设计、模式选择及运作分析研究,王发鸿,东南大学博士论 文,
2007.
2. 闭环供应链的生产优化、激励机制和结构效率研究,李新军,东南大学博士论文,2007.
3.王文宾,闭环供应链的利润分配、协调机制和网络均衡研究[M] 东南大学博士学位论文,2009.
4.孙浩,再制造闭环供应链的系统优化与契约协调研究[M] 东南大学博士学位论文,2010.
5.邢光军,再制造条件下闭环供应链利润共享协调和回收模式决策研究[M],东南大学博士学位论文,
2010.
6.黄凌,闭环供应链的激励机制与绩效管理研究[M],东南大学博士学位论文,2010.
7.李建,正逆向物流一体化车辆路线问题研究[M],东南大学博士学位论文,2010.

系统结构

1. 直线型再制造供应链决策结构的效率分析,黄祖庆 达庆利 ,管理科
学学报. 9(4),51-56. 2006.8
2. 电子类产品逆向物流网络结构设计, 王发鸿 达庆利 朱立锋,东南 大
学学报( 哲学社会科学版) .9(1) ,34-37. 2007.1 (人大复印资料全文转
载∶F14 物流管理,2007.5)
3. 电子行业再制造逆向物流模式选择决策分析,王发鸿 达庆利 ,中国
管理科学. 14(6),44-49. 2006.12
4. 从战略角度分析再制造物流网络的模式选择,张恒 达庆利, 现代管
理科学.2007(9) ,28、29、38.2007.9
5. 第三方进入逆向物流的可行性和决策流程分析,胡媛媛 达庆利, 现
代管理科学. 2006(8) ,18-20.2006.8
6.黄祖庆,易荣华,达庆利,第三方回收的再制造闭环供应链决策结构
的效率分析[J],中国管理科学,2008,16(3):73-77.
7. A facility location model for remanufacturing logistic network
Sun Hao Da Qingli Journal of Southeast University (English
Edition)


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生产与定价决策

1. 含逆向物流的维修供应链运作方案研究,王冬冬 达庆利, 工业工程与管理. (5),36-39. 2006.5
2. 考虑消费者利益的逆向供应链利润分配,王文宾 达庆利,东南大学学报(自然科学版). 37(4) ,727730.2007.7 ( EI)
3. 再制造成本随机分布和市场细分的生产优化模型,李新军, 中国管理科学. 15(5) ,72-77.2007 .10
4.基于逆向物流定期和定量处理的最优库存控制策略研究,黄祖庆 达庆利,东南大学学报(自然科学
版).35(2) ,302-307. 2005.5( EI)
5. 一种新型的再制造条件下EOQ模型,李新军 达庆利,东南大学学报(自然科学版). 36(4) ,667-671.
2006.7( EI)
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协调
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系统仿真与分析
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3. 基于租赁条件的第三方物流多车型硬时间窗线问题研究,李建 张永 达庆利, 系统工程学报
4.李建,达庆利,何瑞银,多车次同时集散货物路线问题研究[J].管理科学学报,2010,13(10):1-7。
5.李建,达庆利,孙浩,逆向需求动态出现的混合集散货物路线问题[J],计算机集成制造系统,2010,16(7):
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6.李建,张永,带时间窗的同时集散货物路线问题研究[J],信息与控制,2009,38(6):752-758.
7.Li Jian, Da Qingli, Multiple vehicle routing problem integrated reverse logistics with fuzzy reverse
demands, Journal of Southeast University (English Edition), 2008, 24(2): 222-227. (EI:
20083211444892)
谢谢大家!