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1、 -1- 构建逆向物流过程的重复博弈分析与仿真构建逆向物流过程的重复博弈分析与仿真 付鹏伟 1，李军1，王继荣2 1青岛大学信息工程学院 山东青岛 （266071） 2青岛大学机电工程学院 山东青岛（266071） 摘摘 要要：本文给出了政府、企业、消费者就逆向物流实施问题进行重复博弈的一个模型， 并分不同情况对其进行分析，最后利用仿真软件 Swarm 对上述模型进行仿真分析，研究 结果表明政府适时积极的介入对逆向物流的顺利开展尤为重要，这对于政府制定资源与 环保政策法规的决策有很好的参考价值。 关键词关键词：逆向物流，重复博弈，仿真，决策 1 研究背景研究背景 在全球资源日益短缺及环境生态日
2、益不断恶化的大背景下，许多国家都对可持续发 展重视有加，并已经采取了一些卓有成效的措施，生产、物流、消费诸领域也都在酝酿 着深刻的变革。逆向物流通过对废弃物品进行回收和再生利用，可以提高资源利用效率， 减少环境污染，有助于遏制生态环境恶化，促进社会、环境与经济的协调发展。但目前 国内逆向物流的发展滞后于经济发展1,2,3,4 ，其原因是多方面的：政策法规不够完善，企 业对逆向物流认识不够或者存在某些方面的困难，消费者存在抵制态度等等。 事实上，对于许多种类产品，特别是机电产品，由于产品零部件的使用寿命不尽相 同，即使产品报废，许多零部件不需作任何处理或者只需花费较小代价进行修复即可继 续使用，
3、企业从中所得回报远远高于材料回收的情况5,6,7。企业未开展逆向物流的可能 原因：不了解逆向物流可带来的利益，甚至害怕对自己现有的业务造成损害；因缺少废 旧产品再利用的技术、经验知识而不开展逆向物流活动，以规避风险；企业自身资源有 限，无力开展有关业务等。但产品生产企业实施逆向物流具有独特的优势，因为产品生 产企业更了解自己的产品，可以对废旧产品进行最充分的再利用，因此在推动逆向物流 实施的过程中，要特别重视制造企业所起的作用。此外，由于废旧产品来源于消费者， 如果消费者随意处置废旧产品而不退还给企业，企业实施逆向物流就无从谈起，因此实 施逆向物流也要也要努力争取消费者的支持。特别地，如果仅依
4、靠市场并不能实现资源 的合理配置与充分利用，就需要政府采取相应措施以推动逆向物流的开展。政府可以通 过制定有关政策对企业、消费者的行为加以引导和规范，以促进逆向物流的实施和发展。 一旦政府制定了有关政策法规，企业就会依照有关政策法规并结合自身实际调整自身的 经营行为，消费者也会根据政府、企业的行为确定自己应采取何种举动。 综上，政府、企业、消费者在逆向物流的发展过程中都有着不可替代的作用，逆向 物流的实施过程就是政府、企业与消费者重复博弈的过程。本文给出一个模型用以研究 -2- 政府、企业与消费者在逆向物流实施过程中存在的互动关系，并利用 Swarm 对其进行了 仿真研究，所得结论有助于政府就
5、逆向物流问题所进行的决策，对企业、消费者也有一 定的借鉴意义。 2 三方重复博弈模型与分析三方重复博弈模型与分析 2.1 模型及说明模型及说明 本模型中，政府、企业、消费者均为理性参与人，都追求自身利益最大化。三方动 态博弈的信息是完全且完美的，不同策略组合下三方的收益情况为共同知识，各方都了 解彼此的情况；政府、企业、消费者顺次采取行动，后行为方可以观察到此前各方的行 为。政府的可选行为：采取消极的政策，采取积极的政策。企业可能的选择：不实施逆 向物流，实施逆向物流。消费者的选择：不退还废旧产品，退还废旧产品。后面用 0、1 表示博弈方可选的两种行为：对政府而言，0 表示采取消极政策，1 表
6、示采取积极政策； 对企业来说，0 表示不实施逆向物流，1 表示实施逆向物流；对于消费者来说，0 表示不 退还废旧产品，1 表示退还废旧产品。 在采取消极政策的情况下，不论企业、消费者如何处置废旧产品，政府都不作干预； 反之，如果政府采取积极的政策，可以通过适当的措施对企业、消费者的行为加以引导， 比如税收、押金制度等，从而推动废旧产品逆向物流实施。本模型考虑的是政府根据废 旧产品的数量对没有开展逆向物流的企业课税，同时在消费者购买产品时对其收取相应 的押金，如果消费者未退还废旧产品就不能取回押金。 企业可以选择是否实施逆向物流，消费者也可以选择是否退还废旧产品。 企业开展逆向物流就要投入一定的
7、人力、财力及物力，如果消费者将废旧产品退还 给企业，企业可以通过对废旧产品进行再生利用获得一定收益，同时企业会根据废旧产 品状况给消费者一定回报；但如果企业所给报酬较少，或者企业未实施逆向物流，消费 者就会自行处理废旧产品以获取更高收益，企业继续采用原生材料进行生产，如果政府 采取积极政策，对企业课以惩罚性税收。 如果企业能提供较高的回报，消费者就会退还废旧产品，企业也可获得一定收益； 如果企业不实施逆向物流或者给消费者回报较少，消费者就会自行处置废旧产品。但是 在政府采取积极政策的情况下，不退还废旧产品的消费者将无法收回此前支付的押金； 特别地，即使企业不开展逆向物流，消费者仍可将废旧产品交
8、与政府有关部门处理，并 可取回押金。 如果消费者选择由自己处置废旧产品而不是退还给企业， 或者企业不开展逆向物流， 则企业仍需采用原生材料进行生产，而原生材料及产品的生产过程又会耗费更多的能源 及劳动，还可能对生态环境造成比较大的损害，此外，消费者对废旧产品的随意处置也 必然造成或多或少的浪费和污染， 这里把资源浪费与生态环境的恶化均视为政府的损失。 如果政府采取积极政策，利用税收、押金制度等对企业、消费者的行为加以规范，可以 减少自身的损失。 -3- 表 1 企业未作投资情况下的三方博弈（博弈 1） 0 1 0 1 0 1 0 （L0Q，0， V0Q） （L0 Q， I， V0QF） （L0
9、Q，0， V0Q） （0，I+(P V1)Q，V1Q） 1 （(D+TL0)Q G，TQ， (V0D)Q） （(D+TL0)Q G， IT Q， (V0D)Q） （(TL1)Q G， TQ，0） （G，I+(P V1) Q， V1 Q） 表 2 企业投资之后的三方博弈（博弈 2） 0 1 0 1 0 1 0 （L0Q，0， V0Q） （L0 Q， K， V0QF） （L0Q，0， V0Q） （0， (PV1) Q， V1Q） 1 （(D+TL0)Q G，TQ， (V0D)Q） （(D+TL0)Q G，TQ K，(V0D)Q） （(TL1)Q G， TQ，0） （G，(P V1)Q，V1Q） 参
10、数说明（就单位数量的废旧产品而言，I、G、F、K 除外） ： L0：政府因废旧产品得不到适当再生利用而遭受的损失。 L1：企业利用原生材料进行生产给政府造成的损失。L0L10 V0：消费者随意处置废旧产品所得收益。 V1：企业为退还废旧产品的消费者所支付的报酬。V1，V00 D：消费者购买产品时支付的押金，退还废旧产品则可以收回押金。DV0 P：再利用产品可获得的平均收益。 PV10 T：对不进行废旧产品再生的企业课税金额。TPV1，DTL1L0（对消费者 所收押金少于对企业课税，以体现企业应承担更多责任；如废旧产品得不到适当再生利 用，会造成浪费乃至长远的危害，可以认为造成的损失相当大，非押
11、金或税收可比，另 外目前的价格、税收、押金等并不能真正反映资源的价值） I： 企业实施逆向物流所需投资数额。I0，0IL0L1 G：政府监管成本（假设为固定值） 。0GL1QL0Q，GTQ F：企业未实施逆向物流的情况下，消费者尝试退还废旧产品付出的代价。 F0 K：企业继续实施逆向物流所需的维护成本。K0 假定一旦企业在某一阶段投入资金 P 实施逆向物流，以后不需继续投入资金，每个 阶段仍可获得收益(PV1)Q（(PV1)Q0） 。假定各方收益具有相同的贴现率（0 1） 。 消 费 者 企 业 政 府 消 费 者 企 业 政 府 -4- 在开始阶段，各方博弈所得收益参见表 1（记为博弈 1）
12、 ，如果企业在某一阶段投入 资金 I 实施逆向物流，各方的阶段得益就会发生改变（见表 2，记作博弈 2） 。 2.2 模型分析模型分析 （1） I(PV1)Q0 且 V1V0的情况 由逆推归纳法可知，在开始阶段无须政府介入，企业就会主动开展逆向物流，消费 者也会主动退还废旧产品，各方该阶段可得收益分别为（0，I(PV1)Q，V1Q） 。 此后各方将转入以博弈 2 为原博弈的重复博弈。由I(PV1)Q0，可得(PV1)Q 0。根据逆推归纳法可知博弈 2 存在唯一的纯策略纳什均衡（0，1，1） ，并且政府、企 业、消费者所得收益最大，在无限次重复博弈的任一阶段各方都会采取此均衡策略。各 方整个博弈
13、过程总收益的现在值 S11、S12、S13分别为： 11 0S=， 1 1211 1 () ()() 1 i i PVQ SIPVQPVQI = = += + ， 1 1 131 1 1 i i V Q SV Q = = 。 （2） I(PV1)Q0 且 V1V0的情况 1） 如果贴现率足够大，不需政府介入，企业将在第一阶段即实施逆向物流，消 费者也会退还废旧产品，根据逆推归纳法可知博弈 2 的纯策略纳什均衡为（0，1，1） ， 且各方收益均为最大，从第二阶段开始各方重复进行博弈 2 且始终会坚持纳什均衡策略 （0，1，1） 。各方收益的现在值 S21、S22、S23分别为： 21 0S=，
14、1 22 () 1 PVQ SI = + ， 1 23 1 V Q S = 。 对企业而言， 要主动开展逆向物流， 应有 1 () 0 1 PVQ I + ， 亦即 1 () 1 PVQ I 。 2） 如果贴现率比较低，即 1 () 1 PVQ I ，即 3232 ST QS +，就可保证企业在第一阶段即开始实施逆向物 流，解得 1 (1) () I TPV Q 。也就是说，政府应在开始阶段采取适当高的税率 T，这 样才可确保企业在开始阶段即开展逆向物流。以后政府不需继续监管，企业与消费者也 会继续开展逆向物流活动。在该重复博弈中，政府、企业、消费者的纳什均衡策略为： 在第一阶段分别采取（1，
15、1，1） ，此后则反复采取（0，1，1） 。通过前面对、两种 情况的分析，企业、消费者在前一种情况所得收益更高，类似地，还可知企业、消费者 在情况比其他情况都要高，也就是说，企业、消费者越早开展逆向物流，所得收益越 大。但在初期投入 I 比较高且短期无法回收的情况下，企业很少会主动开展逆向物流， 政府应及时对其施加一定的压力以促成逆向物流的实施。 综合 1） 、2）所作分析，在I(PV1)Q0 的情况下，如果贴现率足够大， 重复博弈的纳什均衡策略为三方在每个阶段都采取（0，1，1） ；如果贴现率比较低， 政府要保证逆向物流顺利开展，就必须在第一阶段采取积极政策，税率 T 应满足 1 (1) (
16、) I TPV Q ，此后无需政府监管，逆向物流就可顺利开展，重复博弈的纳什均 衡为：各方在第一阶段采取（1，1，1） ，以后始终采取（0，1，1） 。 （3） I(PV1)Q0 且 V1V0的情况 由逆推归纳法可知，如果政府采取消极政策，逆向物流就无法成功实施，最终政府 会遭受巨大损失。政府要避免上述情况，就需要始终采取积极政策，这样可以保证消费 者会退还废旧产品；由I(PV1)Q0，可知(PV1)Q0，因此对于企业而言， 实施逆向物流要好于不实施逆向物流的情况。则三方反复采用（1，1，1）就是博弈的纳 什均衡策略。各方总收益的现在值分别为 1 41 1 () 1 i i G SG = = ， 1 1 421 1 () () 1 i i PVQ SIPVQI = = += + ，
