Research on pricing decisions in closed-loop supply chain with collection-relevant demand

Under the dual factors of resource shortage and environmental pollution, many countries and regions worldwide have introduced laws and regulations concerning recycling economy. Globally, the study of closed-loop supply chain began in the late 1990s. EU is a pioneer that have the most comprehensive and updated regulations on waste and recycling. Usually the laws and targets are approved by the European Commission, Parliament and governments first. Then the EU countries have a period of time to transpose the laws into national legislation. The newly revised legislative proposal on waste sets a common EU target for recycling 65% of municipal waste by 2030. Increasing attention has been paid to green development and circular economy in recent years where the closed-loop supply chain (CLSC) plays an important role. Compared to traditional supply chain, CLSC includes the reverse logistics where used products are transferred back to the manufacturer, for sake of material reuse. In the real world, either manufacturers or retailers are commonly responsible for recycling activities where end-of-life products are taken back for remanufacturing. Basically, there are three recycling model namely manufacturer-led, retailer-led and third-party-led. To be specific, in the retailer-led model, retailer is responsible to take back the waste products and transfer them to manufacturer. In the past studies, when there are two retailers, it was assumed that both retailers undertake the recycling activities. However, considering the investment required for recycling activities and the willingness towards it, we notice that only some companies are both willing and able to carry out recycling activities when there are multiple retailers in the market. Therefore, this paper believes that there is realistic significance to study the structure of only part instead of all retailers to recycle. In reality, the company's recycling activities, such as green brand campaign, recycling channel construction and monetary recycling incentives, have a positive impact on its demand. For example, when the customers have options among the products that share the same functions and price, he tends to choose the one whose company carries out recycling activities. The reason could be that it reflects a green and sustainable image of the company and makes the customer feel involved into the environment protection process. Despite this phenomenon, most studies did not take the impact of recycling activities on demand into account. Nowadays, this effect is becoming more and more significant as consumers' “green awareness” is gradually strengthened due to education and propaganda about waste and pollution. One difficulty in considering this factor is the complexity of the model. The closed-loop supply chain model contains more parameters on account of the adoption of backward flow. This paper further obtains interpretable results by reasonably linking the parameters in the formation of the model. This paper considers the impact of recycling activities on demand. After review the existing work, we see the most basic and common recyclers in research are manufacturers, retailers or third-party. Talking about retailer-led CLSC, in the real world, there could be multiple retailers in a supply chain. However, not all retailers can take advantage of it and take on recycling. Past research considers two competing retailers to recycle at the same time without considering the differences in retailers’ recycling capabilities. This article innovatively considers the mode of some retailers undertaking recycling. One of the two competing retailers sells and recycles their products at the same time, and the other retailer only engages in traditional sales. Considering the different recycling structures and many uncertain factors in the real world, this paper further builds the model where the manufacturer is responsible for recycling, and considers the pricing problems in deterministic and uncertain environments. To capture the characteristics of uncertain parameters, here we leverage on uncertainty theory founded by professor Liu Baoding from Tsinghua University. Fuzzy theory and probability theory are mostly used to describe uncertainty. Nonetheless, both of them rely on historical data or exact probability distribution of the data. But in the reality, changing is speeding up. In many situations, historical data is not available. Or even we luckily reach the data, they may lose efficacy due to shortened product life cycle. In this case, the variables cannot be classified as random or fuzzy variables. One possible solution to solve it is inviting experts to estimate the uncertain variables. In this way, the data obtained usually have large variance because of different personal experience of the experts. So, uncertainty theory was put forward for the occasion where historical data and exact distribution are not reachable. Specially it is applicable to data set with large variance. This theory has been successfully applied in many domains include financial stock portfolio selection, option pricing, inventory management issues and site selection issues. Uncertainty theory was also has applied in the study of supply chain management. Numerical experiments are further conducted to explore the impact of the uncertain degree of uncertain variables. Through the model derivation and numerical experiments, the paper draws the following main conclusions: (1) When the impact of recycling activities on demand being considered, the direct cost savings of remanufacturing is not the only gain point for the manufacturer. Under this scenario, she is willing to obtain the used goods at a transfer price that are higher than the direct cost savings from remanufacturing, i.e., difference between cost manufacturing from raw material and remanufacturing from used goods. In the traditional research, transfer price is assumed to be no higher than the direct cost savings. We find that this is no longer the upper limit for manufacturer. In this situation, manufacturer also benefits from the increase of demand thanks to this effect. (2) When only some retailers in the market undertake the recycling activities, there exists a free-riding effect. We refer retailer 1 as the one who undertakes recycling activities. Apart from the increase we see in retailer 1’s demand and profit, retailer 2 also shows slight increase in corresponding figures. The possible reason is that recycling activities such as green product campaign promotes the image of the product itself. Thus, the other retailer who sells this product could share the benefit. (3) When we compare the two recycling structures mentioned above, we find that conflicts emerge between the economic and environmental benefits. When the manufacturer performs the recycling work, the supply chain appears a higher price and lower profit while enjoy a higher return rate. This finding further strengthens the validity of government's intervention in the manufacturer's responsibility for recycling. The majority of countries of EU have introduced producer responsibility schemes in waste recycling to reach the target. (4) Under the uncertain environment, the uncertainty of remanufacturing cost has notable influence on the pricing strategy and profit of the manufacturer. When the uncertain degree is high, the consumer needs to pay a higher price to reach the products. If manufacturers can grasp more information during decision-making process and reduce the uncertainty of evaluation, it will bring practical significance for improving the overall efficiency of the supply chain. The limitations lie in the following aspects: (1) Due to the lack of practical data from companies, this paper uses standardized parameters and variables in the model. The values can only reflect the relative size and trend of the variables, and they are not realistic enough to the real decision-making problem. (2) This paper assumes that the quality of the recovered waste products is identical, i.e., the remanufacturing cost and the recovery price are constant among every single piece of goods. In actual situations, the quality of waste products is quite diverse, and its quality has a greater impact on the cost of remanufacturing process. Usually the company will control the quality of the recycled products and use it as reference to set the recycling price. (3) When the manufacturer recycles, we assume that the effect of recycling activities on demand is evenly split between the two retailers. In practice, it is not easy to clarify the scope of the effect.

Sotto i doppi fattori della carenza di risorse e dell'inquinamento ambientale, molti paesi e regioni in tutto il mondo hanno introdotto leggi e regolamenti riguardanti l'economia del riciclaggio. A livello globale, lo studio della catena di approvvigionamento a ciclo chiuso è iniziato alla fine degli anni '90. L'UE è un pioniere che ha le normative più complete e aggiornate sui rifiuti e sul riciclaggio. Di solito le leggi e gli obiettivi sono approvati prima dalla Commissione europea, dal Parlamento e dai governi. Quindi i paesi dell'UE hanno un periodo di tempo per recepire le leggi nella legislazione nazionale. La nuova proposta legislativa sui rifiuti fissa un obiettivo comune dell'UE per il riciclaggio del 65% dei rifiuti urbani entro il 2030. Una crescente attenzione è stata rivolta allo sviluppo verde e all'economia circolare negli ultimi anni, dove la catena di approvvigionamento a circuito chiuso (CLSC) svolge un ruolo importante. Rispetto alla catena di fornitura tradizionale, CLSC include la logistica inversa in cui i prodotti utilizzati vengono trasferiti al produttore, per motivi di riutilizzo dei materiali. Nel mondo reale, sia i produttori che i rivenditori sono comunemente responsabili delle attività di riciclaggio in cui vengono ritirati i prodotti di fine vita per la rigenerazione. Fondamentalmente, ci sono tre modelli di riciclaggio, cioè guidati dai produttori, guidati dai rivenditori e guidati da terzi. Per essere precisi, nel modello guidato dal rivenditore, il rivenditore è responsabile di riprendere i prodotti di scarto e trasferirli al produttore. Negli studi precedenti, quando ci sono due rivenditori, si presumeva che entrambi i rivenditori intraprendessero le attività di riciclaggio. Tuttavia, considerando l'investimento richiesto per le attività di riciclaggio e la volontà nei suoi confronti, notiamo che solo alcune società sono disposte e in grado di svolgere attività di riciclaggio quando ci sono più rivenditori sul mercato. Pertanto, questo documento ritiene che vi sia un significato realistico per studiare la struttura di una parte anziché di tutti i rivenditori al fine di riciclare. In realtà, le attività di riciclaggio dell'azienda, come la campagna di marchi verdi, la costruzione di canali di riciclaggio e gli incentivi di riciclaggio monetario, hanno un impatto positivo sulla sua domanda. Ad esempio, quando i clienti hanno opzioni tra i prodotti che condividono le stesse funzioni e il medesimo prezzo, tende a scegliere quello la cui azienda svolge attività di riciclaggio. La ragione potrebbe essere che riflette un'immagine verde e sostenibile dell'azienda e fa sentire il cliente coinvolto nel processo di protezione dell'ambiente. Nonostante questo fenomeno, la maggior parte degli studi non ha tenuto conto dell'impatto delle attività di riciclaggio sulla domanda. Al giorno d'oggi, questo effetto sta diventando sempre più significativo man mano che la "consapevolezza ecologica" dei consumatori viene progressivamente rafforzata grazie all'educazione e alla propaganda su rifiuti e inquinamento. Una difficoltà nel considerare questo fattore è la complessità del modello. Il modello a catena di fornitura a ciclo chiuso contiene più parametri a causa dell'adozione del flusso a ritroso. Questo documento ottiene inoltre risultati interpretabili collegando opportunamente i parametri nella formazione del modello. Questo documento considera l'impatto delle attività di riciclaggio su richiesta. Dopo aver esaminato il lavoro esistente, vediamo che i riciclatori più basilari e comuni nella ricerca sono produttori, rivenditori o terze parti. Parlando di CLSC dettato dal dettagliante, nel mondo reale potrebbero esserci più rivenditori in una catena di approvvigionamento. Tuttavia, non tutti i rivenditori possono trarne vantaggio e ricorrere al riciclaggio. La ricerca passata considera che due dettaglianti concorrenti riciclino contemporaneamente senza considerare le differenze nelle capacità di riciclaggio dei rivenditori. Questo articolo considera in modo innovativo la modalità di alcuni rivenditori che intraprendono il riciclaggio. Uno dei due dettaglianti concorrenti vende e ricicla i propri prodotti allo stesso tempo e l'altro rivenditore si impegna solo nelle vendite tradizionali. Considerando le diverse strutture di riciclaggio e molti fattori incerti nel mondo reale, questo documento costruisce ulteriormente il modello in cui il produttore è responsabile per il riciclaggio e considera i problemi dei prezzi in ambienti deterministici e incerti. Per cogliere le caratteristiche di parametri incerti, qui sfruttiamo la teoria dell'incertezza fondata dal professor Liu Baoding della Tsinghua University. La teoria fuzzy e la teoria della probabilità sono usate principalmente per descrivere l'incertezza. Tuttavia, entrambi si basano su dati storici o sulla distribuzione esatta della probabilità dei dati. Ma nella realtà, il cambiamento sta accelerando. In molte situazioni, i dati storici non sono disponibili. O anche se per fortuna raggiungiamo i dati, potrebbero perdere efficacia a causa del ciclo di vita del prodotto abbreviato. In questo caso, le variabili non possono essere classificate come variabili casuali o fuzzy. Una possibile soluzione per risolverlo è quella di invitare esperti a stimare le variabili incerte. In questo modo, i dati ottenuti di solito hanno una grande varianza a causa della diversa esperienza personale degli esperti. Quindi, la teoria dell'incertezza è stata avanzata per l'occasione in cui i dati storici e la distribuzione esatta non sono raggiungibili. Specialmente è applicabile al set di dati con ampia varianza. Questa teoria è stata applicata con successo in molti campi, tra cui la selezione del portafoglio azionario finanziario, i prezzi delle opzioni, i problemi di gestione dell'inventario e i problemi di selezione del sito. La teoria dell'incertezza è stata applicata anche nello studio della gestione della supply chain. Esperimenti numerici sono ulteriormente condotti per esplorare l'impatto del grado incerto di variabili incerte. Attraverso la derivazione del modello e gli esperimenti numerici, il documento traccia le seguenti conclusioni principali: (1) Quando viene preso in considerazione l'impatto delle attività di riciclaggio sulla domanda, i risparmi sui costi diretti della rigenerazione non sono l'unico punto di guadagno per il produttore. In questo scenario, è disposta ad ottenere i beni usati a un prezzo di trasferimento superiore rispetto ai risparmi sui costi diretti derivanti dalla rilavorazione, ossia dalla differenza tra la produzione a costo di materie prime e la rigenerazione da beni usati. Nella ricerca tradizionale, il prezzo di trasferimento non è superiore al risparmio diretto. Scopriamo che questo non è più il limite massimo per il produttore. In questa situazione, il produttore beneficia anche dell'aumento della domanda grazie a questo effetto. (2) Quando solo alcuni rivenditori sul mercato intraprendono le attività di riciclaggio, esiste un effetto free-riding. Indichiamo il rivenditore 1 come colui che intraprende attività di riciclaggio. A parte l'aumento che vediamo nella domanda e nel profitto del rivenditore 1, il distributore 2 mostra anche un leggero aumento delle cifre corrispondenti. La possibile ragione è che attività di riciclaggio come la campagna di prodotti verdi promuovono l'immagine del prodotto stesso. Pertanto, l'altro rivenditore che vende questo prodotto potrebbe condividere il vantaggio. (3) Quando confrontiamo le due strutture di riciclaggio menzionate sopra, scopriamo che i conflitti emergono tra i benefici economici e ambientali. Quando il produttore esegue il lavoro di riciclaggio, la catena di approvvigionamento sembra un prezzo più alto e un profitto inferiore, pur godendo di un tasso di rendimento più elevato. Questa constatazione rafforza ulteriormente la validità dell'intervento del governo nella responsabilità del produttore per il riciclaggio. La maggior parte dei paesi dell'UE ha introdotto regimi di responsabilità del produttore nel riciclaggio dei rifiuti per raggiungere l'obiettivo. (4) Nell'ambiente incerto, l'incertezza dei costi di rigenerazione ha un'influenza notevole sulla strategia di determinazione del prezzo e sul profitto del produttore. Quando il livello incerto è alto, il consumatore deve pagare un prezzo più alto per raggiungere i prodotti. Se i produttori possono cogliere maggiori informazioni durante il processo decisionale e ridurre l'incertezza della valutazione, porteranno un significato pratico per migliorare l'efficienza complessiva della catena di approvvigionamento. Le limitazioni si trovano nei seguenti aspetti: (1) A causa della mancanza di dati pratici da parte delle aziende, questo documento utilizza parametri e variabili standardizzati nel modello. I valori possono solo riflettere la dimensione relativa e la tendenza delle variabili, e non sono abbastanza realistici per il vero problema decisionale. (2) Questo documento presume che la qualità dei prodotti di scarto recuperati sia identica, vale a dire, il costo di rigenerazione e il prezzo di recupero sono costanti tra ogni singolo pezzo di merce. In situazioni reali, la qualità dei rifiuti è piuttosto diversificata e la sua qualità ha un impatto maggiore sul costo del processo di rigenerazione. Di solito l'azienda controlla la qualità dei prodotti riciclati e li usa come riferimento per impostare il prezzo di riciclaggio. (3) Quando il produttore ricicla, ipotizziamo che l'effetto delle attività di riciclaggio su richiesta sia equamente diviso tra i due rivenditori. In pratica, non è facile chiarire la portata dell'effetto.