本文是一篇博士论文，本文在系统梳理和综述国内外相关研究基础上，基于电动汽车等行业面临的因旧产品拆解、提取等再制造过程技术不成熟导致回收利用难的现实实践，将PIR纳入CLSC运作管理中，从CLSC运作下的企业、竞争者和政府等三个供应链利益相关者视角，将与三个视角相对应的产品质量升级、竞争环境下产能不足和碳交易机制等因素纳入考虑PIR投资的CLSC研究框架中。
第一章 绪论
1.1 研究背景与研究问题
1.1.1 研究背景
随着人口增长和工业文明进一步发展，温室气体排放量急剧增加，环境问题正威胁着全世界人民的健康和生命[1]。为了应对环境危机和推动世界范围内绿色低碳转型，我国在2020年召开的第75届联合国大会上正式提出到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标（简称“双碳”目标）。“双碳”目标背景下企业加快绿色低碳转型势在必行。对回收的旧产品拆解后提取可用部件或者原材料进行再制造的方式是实现资源循环利用和节能减排的一种重要手段。基于此，大力发展再制造是实现我国“双碳”目标的重要路径。此外，研究表明再制造通常可以节约生产成本40%-65%[2]。在经济绩效和环境绩效双重激励下，再制造在汽车、手机、打印机等许多行业已经得到广泛实践及应用。如，东风康明斯是卡车发动机再制造领域的领先者①；苹果公司通过以旧换新计划回收旧的iphone, ipad等产品②，并将拆解后获取的可用材料再制造成新的产品；惠普、康达、IBM 、Xerox等许多国际知名制造企业也已经开始从事再制造业务[3]。
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尽管再制造能够为企业带来生产成本降低和碳排放量降低的益处，但是电动汽车等行业面临着旧产品拆解和提取等再制造过程的技术不成熟问题，阻碍了企业从事再制造的积极性。在可持续发展理念驱使下，电动汽车行业在全球范围内快速发展[4]。然而，动力电池作为电动汽车的核心零部件有使用寿命限制。相关研究表明，当动力电池的容量下降到80%以下时将不再适用于电动汽车[5]。电动汽车行业经过了近十年的高速发展期，过去数年间售出的电动汽车的动力电池陆续进入退役期。据中国工业节能与清洁生产协会在2022年召开的世界动力电池大会发布的“新能源汽车动力电池退役预测研究成果”表示，我国在未来五年内每年退役的动力电池将达到16万吨，预计2026年累计退役总量达到92.6万吨③。由于退役电池含有镍、钴和锂等贵重金属，这使得其具有资源属性和再利用价值。然而，如果处置不当，大量退役电池将会造成环境污染和资源浪费[6]。在实践中，退役动力电池的主要回收利用方式是将其拆解后提取可用镍、钴、锂等金属材料再制造成新产品。
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1.2 研究意义
在国家“双碳”目标背景下，基于动力电池等产品面临着拆解、提取等再制造过程难的现实挑战和充分借鉴以往关于CLSC相关研究的基础，提出PIR是解决旧产品因拆解、提取技术不成熟等原因导致的回收利用难的潜在路径，探索企业在复杂运作背景下如何制定最优的PIR投资策略，及PIR下的最优生产和定价等运作决策。目前关于考虑PIR投资的CLSC运作管理的研究较少，企业如何在复杂运作背景下制定最优的PIR投资策略，及在PIR下制定科学的生产和定价等运作决策缺乏理论指导，亟需加强相关研究。本文从CLSC运作下的企业、竞争者和政府等三个供应链利益相关者视角，将与三个视角相对应的产品质量升级、竞争环境下的产能不足和碳交易机制等因素纳入研究PIR的统一框架中，有助于丰富和完善CLSC运作理论体系，为政府和供应链参与者提供决策参考，具有重要的理论意义和现实意义。
（1）本文的理论意义主要有以下几点：
第一，将PIR纳入CLSC运作管理中探索上下游企业最优的PIR投资策略，为相关研究提供了新的思路。近年来关于CLSC运作管理的研究取得了长足的发展，但是鲜有文献考虑PIR投资策略。尽管有少数学者研究了考虑PIR的CLSC运作管理问题，如Reimann 等（2019）[8]和Chen 等（2021）[13]，但是他们都是从新产品和再制造产品竞争的角度开展研究，且在模型构建上未考虑平均成本的问题，与本文考虑的再制造产品与新产品无差异的情景具有本质区别。本文将PIR纳入CLSC研究框架中，引入联合投资机制，探索上下游企业最优的PIR投资策略，拓宽了考虑PIR 投资的CLSC运作管理的研究深度和研究空间，进一步丰富了CLSC运作管理的基本理论，可为研究相关领域的学者提供一些新的研究思路和方向，具有重要的理论意义。
第二，构建产品质量升级与PIR投资策略耦合模型，丰富和完善了产品质量升级、过程创新和CLSC交叉领域的研究。从CLSC运作下的企业视角，延续传统研究中关于企业行为中的产品质量升级与过程创新的理论基础，将上下游企业的PIR投资效率和权力结构纳入考虑范畴，探讨CLSC中企业的产品质量升级行为和PIR投资行为耦合问题，能够为学者们在复杂的企业行为背景下研究相关问题提供理论洞见和新的思路。
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第二章 文献综述
2.1 供应链运作下的过程创新问题研究
2.1.1 过程创新定义
技术创新大体分为针对产品质量提升的产品创新和针对生产成本降低的过程创新Griliches（1998）[24]。Utterback等（1975）[25]首先区别了过程创新与产品创新。Collins等（1998）[26]将过程创新定义为：任何被企业用来改进产品生产或交付方式的技术手段。随后，Rosenkranz（2003）[27]定义过程创新为边际生产成本的降低，产品创新为产品可替代性的降低。Manual（2005）[28] 指出过程创新是实施一种新的或能够显著改进生产或交付的方法。产品创新是指引入新的、具有显著改进的特性或预期用途的商品或服务，能提高企业市场竞争优势。过程创新被理解为旨在降低边际生产成本的活动。本文涉及的PIR指的是在旧产品的拆解、提取等再制造的过程环节中通过一系列技术创新手段来提高旧产品拆解效率和提高整体再制造效率，而不需要改变产品的设计或者质量水平。
2.1.2 考虑再制造下的过程创新问题
近年来，在政策和低碳发展理念双驱动下，许多从事再制造的企业投入大量的研发以提升再制造运作效率。虽然市场营销和运作管理领域的文献已经确立成本降低是企业获得竞争优势的主要手段，但尚不清楚致力于通过提高旧产品拆解、提取等再制造过程的技术水平来提高再制造效率的PIR对CLSC运作决策的影响。从而，本研究具有现实紧迫性。
相关研究主要涉及两方面：一方面聚焦于产品设计阶段，另一方面，聚焦于再制造过程阶段，分别研究面向再制造的产品设计、过程创新与管理及其对CLSC运作的影响。
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2.2 供应链运作下的产品质量升级问题研究
本研究考虑的产品质量升级指的是通过产品设计或者技术创新等手段提升产品质量水平。
2.2.1 产品质量升级和过程创新的交叉研究
许多企业，尤其是技术领域的企业，通常致力于通过质量升级提高产品质量，同时通过过程创新降低生产成本。
（1）从策略互动和组合的角度研究产品质量升级和过程创新
一些文献从策略互动和组合的角度研究了产品质量升级和过程创新。如，Bhoovaraghavan等（1996）[41]利用选择理论模型，采用consumer-based的方法来区分过程创新和基于产品质量升级的产品创新。该模型被用来强调追求过程创新和产品创新的综合战略，以响应消费者的需求。Mantovani（2006）[14]研究了垄断环境下过程创新和产品质量升级活动之间的互补性。Hullova等（2016）[42]探索了需要通过产品质量升级的方式来实现成本降低的过程创新。以及，引进新产品意味着需要改进生产过程。Medda（2020）[43]认为产品质量升级和过程创新相互影响，他们从理论层面和实证层面对两种创新之间的互补性进行了研究。Jaimovich（2021）[15]提出了一种需求驱动增长理论来研究过程创新与产品质量升级的策略互动。还有一些研究通过实证研究分析了同时进行产品质量升级和过程创新的企业在整体创新方面的潜在收益，发现产品质量升级与过程创新之间存在显著的互补效应[44-46]。然而，上述研究未聚焦于再制造过程阶段的创新。
（2）同时考虑产品质量升级和过程创新的战略投资问题
同时考虑产品质量升级和过程创新的战略投资问题也已经得到学者们的关注和研究。如，Saha（2007）[47]指出，消费者偏好通常在决定企业的过程创新和产品质量升级的研发选择方面发挥重要作用。Lambertin等（2015）[48]建立了产品和过程创新的最优控制模型。作者表明，这两项研发工作是相互独立的。Zhong等（2018）[49]利用知识积累下的动态模型研究垄断企业最优过程创新投资水平。研究发现，过程创新和产品质量升级的投资决策是相互独立的。然而，上述研究未聚焦于再制造过程阶段的创新问题。
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第三章 不同再制造过程创新投资模式下的CLSC投资及运作策略 ··················· 27
3.1 背景介绍 ································ 27
3.2 模型假设与参数介绍 ····························· 28
3.3 模型构建与求解 ·························· 31
第四章 质量升级下基于再制造过程创新的CLSC投资及运作策略 ··················· 50
4.1 背景介绍 ································ 50
4.2 模型假设与参数介绍 ···························· 51
4.3 模型构建与求解 ···································· 54
第五章 竞争环境下基于再制造过程创新的CLSC投资及运作策略 ··················· 88
5.1 背景介绍 ···································· 88
5.2 模型假设与参数介绍 ························· 90
5.3 模型构建与求解 ································ 93
第六章 碳交易机制下基于再制造过程创新的CLSC投资及运作策略
6.1 背景介绍
博士论文参考
为了应对环境危机，降低二氧化碳排放量已成为全球共识[118]。在此背景下，我国提出了“双碳”目标。世界上许多国家和地区也已经采取了一系列政策来限制碳排放量。碳限额与交易机制（随后简称“碳交易”）被认为是可以有效降低碳排放量的措施，并在欧盟、中国、美国、德国等国家或地区得到广泛采纳[117]。比如，欧盟实行的排放交易制度（EU ETS）已在欧洲运作多年，正深刻影响着企业的运作管理[109]。我国于2011年启动了7个碳排放交易市场试点。此后，我国于2017年建立了全国性的排放权交易市场[162]，并于2021年7月开市。在碳交易机制下，政府首先为企业分配一定免费碳排放额度，然后企业根据自身情况通过碳交易市场购买不足配额或者出售剩余配额[23]。碳交易机制正深刻地在影响着企业的运作决策。如，企业为了避免碳惩罚，通常会采取绿色技术等方式来降低碳排放量[109]。碳交易机制带来的潜在获益性也促使企业加大绿色技术研发力度以期望从销售多余碳配额中获益。此外，随着环境保护日益深入人心，消费者对低碳产品偏好明显[163]。在政策和市场双驱动下，企业有动机从事绿色技术投资活动。如，惠普、海尔、苹果等跨国企业都将可持续发展和环境保护融入到品牌运作和企业社会责任努力中[163]。
从全生命周期看，企业不仅要致力于降低生产环节的碳排放量，也要重视产品报废环节的减排问题。对回收的旧产品进行再制造的方式被认为是减少能源消耗和降低碳排放量的有效途经[117]。然而，以电动汽车为代表的行业面临着回收利用难题，企业通过PIR投资可以有效提高再制造效率，进而降低碳排放量。然而，碳交易机制下PIR与绿色技术创新之间的策略互动使企业的生产及定价等运作决策变得更加复杂。
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第七章 全文总结与展望
7.1 研究结论
本文在系统梳理和综述国内外相关研究基础上，基于电动汽车等行业面临的因旧产品拆解、提取等再制造过程技术不成熟导致回收利用难的现实实践，将PIR纳入CLSC运作管理中，从CLSC运作下的企业、竞争者和政府等三个供应链利益相关者视角，将与三个视角相对应的产品质量升级、竞争环境下产能不足和碳交易机制等因素纳入考虑PIR投资的CLSC研究框架中，系统研究了CLSC下最优的PIR投资策略，及PIR投资下的生产和定价等运作决策问题，旨在为政府和企业管理者提供理论指导和决策依据。本文的主要结论归纳如下：
（1）构建的由一个零部件供应商和一个原始设备制造商构成的CLSC模型，解决了PIR由供应商或制造商单独实施或由上下游企业联合实施时，企业最优的PIR投资策略选择，及PIR投资下最优的回收、生产及定价等运作决策问题。首先，PIR可以有效改善再制造性能，同时提高回收率。其次，尽管PIR合作模式总是对上游企业、整个供应链和环境都有利，但是下游企业更偏好于上游企业单独投资PIR的方案。最后，政府政策在促进企业的PIR投资方面发挥着重要作用，政府的回收补贴政策可以激励下游企业采用合作机制。因此，联合投资PIR模式在政府补贴激励下可以使下上下游企业实现双赢。
（2）考虑PIR投资效率差异，构建不同权力结构下产品质量升级与PIR投资策略耦合的理论模型，解决了同时考虑产品质量升级和PIR投资时，CLSC上下游企业在不同权力结构下最优的PIR投资策略选择，及生产和定价等运作决策问题。首先，下游企业的产品质量升级决策和PIR投资决策是相互影响的关系，下游企业总是倾向于在PIR投资水平较高的情形下也投入更高的产品质量升级水平。其次，上游企业并不总是倾向于选择联合投资模式。只有当上下游企业的PIR投资效率都相对低时，双方才会达成联合投资契约，且企业不一定可以从自己作为价格领导者的结构下获益更多。该结论与第三章中供应商始终偏好于联合投资模式和制造商不愿意参与联合投资的结论不同。再次，在无法达成联合投资协议的情况下，上下游企业都偏好于由PIR技术领先的一方单独投资。然而，当上下游企业的PIR投资效率水平接近时，双方都倾向于由对方单独投资PIR。最后，联合投资PIR模式总是比单独投资PIR模式对环境的影响更大，导致企业的经济效益和环境效益矛盾。
参考文献（略）