考慮市場偏好和創新意愿的綠色供應鏈契約協調研究

黃書真 徐福緣 何建佳

摘 要：為激勵制造商進行綠色技術創新，提高綠色產品的市場需求，針對單一制造商和單一零售商構成的雙邊壟斷供應鏈，建立制造商主導的Stackelberg博弈模型。考慮到綠色技術創新可以降低制造商的生產成本，研究普通產品和綠色產品在分散決策下的優劣，分析綠色產品在分散、集中兩種策略下的決策與收益，進而提出基于綠色技術創新的收益共享成本分擔契約。研究表明：綠色產品較普通產品更能提高供應鏈的經濟和環境效益；集中決策和契約機制的引入，能提高產品綠色水平、訂貨量及供應鏈成員的利益，并推導出制造商和零售商參與約束的最優收益分享系數的取值范圍。最后，通過數值分析了制造商的綠色技術創新意愿和消費者對綠色產品的偏好對供應鏈最優決策及利潤的影響，驗證了契約機制的有效性。

關鍵詞：綠色供應鏈；技術創新；收益共享；創新意愿；消費者偏好

中圖分類號：F 274 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2017）02-0182-07

Abstract：Generally， the manufacturers are not willing to choose the green innovative mode of the production， which restricts the development of green products.Stackelberg models led by the manufacturer are established based on the background of a bilateralmonopoly supply chain consisting of a single manufacturer and a single retailer.The performance of common products and green products was compared in decentralized strategies， the decisionmaking and income dispersion with green products were analyzed in both decentralized and concentrated strategies， and then a revenue and cost sharing contract was proposed based on the green technology innovation.The research shows that green products compared with ordinary products can improve the supply chains benefits of economy and environment， and the introducing of the contract can improve the green level of products， order quantity and the benefits of supply chain members.And the range of coefficients of the optimal revenue sharing is calculated which push the manufacturer and the retailer get Pareto improvement.A further analysis is carried on through numerical analysis and a conclusion shows that consumers awareness and producers emotional factors of green products have a positive effect on the green level of products and enterprises order quantity and profits.

Key words：green supply chain；technology innovation；revenue and cost sharing contract；willingness to innovate；consumer preference

0 引 言

經濟的快速發展帶來了嚴重的環境污染問題，隨著人們環境保護意識的逐漸增強，社會對企業生產的環境要求也隨之加強。綠色技術（Environmentally and Sound Technology）[1]的概念是1994年由E.Brawn和D.Wield首次提出，是指節約資源和能源，避免或減輕生態環境污染和破壞，使生態負效應最小的技術。而依靠綠色技術創新生產綠色產品，提高資源利用率來減少經濟對環境影響，無疑成為企業的最佳選擇。

國內外學術界對企業綠色技術創新的應用進行了廣泛的研究，強雁[2]提出綠色技術創新通過生態觀念改變企業對環境責任的認識；Samad[3]研究發現綠色技術創新和轉型領導是影響企業績效的重要因素；Camison等[4]通過調查研究發現參與綠色技術創新與設計的企業與其他企業相比業績較好；ArIlker等[5]研究表明綠色技術創新對企業績效和競爭能力有積極作用；Lin等[6]提出市場需求和企業績效與綠色產品創新水平呈正相關；朱建峰等[7]研究發現綠色技術創新會提高環境績效和經濟績效，政府獎懲會增強綠色技術創新動力。以上研究從宏觀層面上闡明綠色技術創新對企業發展和環境改善起到了積極的推動作用。

同樣，綜合考慮環境影響和資源優化利用的綠色供應鏈管理（GSCM）[8]也受到國內外學者的關注，有關研究主要集中在綠色供應鏈的運作決策和實證分析方面。賀珍瑞等[9]通過博弈理論對n級綠色供應鏈的協調機制進行了分析，研究n級系統成員的收益分配機制；朱慶華等[10]考慮產品綠色度和政府補貼，分析建立了綠色供應鏈管理的三階段博弈模型；曹柬等[11]研究了基于Stackelberg博弈和合作決策的綠色供應鏈系統成員間的協調策略，并給出了一種基于Nash協商模型的非線性定價策略；Barari等[12]則采用演化博弈方法給出了一種分析綠色供應鏈契約的框架體系；楊國勇等[13]以經濟底線、社會底線和環境底線等三重底線為原則，比較了歐盟的延伸生產者責任和美國的產品安全監管策略；Bose等[14]通過調查實施綠色供應鏈管理的104家企業，分析了主動實施綠色供應鏈管理對其股票價格的影響；Zhu等[15]通過調查當前我國石油化工、機電、汽車和電子等典型產業，研究分析了綠色供應鏈與閉環供應鏈之間的關系；葉飛等[16]則利用結構方程模型對珠三角地區148家制造型企業的綠色供應鏈管理驅動因素、綠色設計與績效之間的關系進行了研究。以上研究說明綠色供應鏈管理提高了企業的市場競爭力，為企業營造了可持續發展的環境，然而已有的文獻很少考慮企業的綠色創新意愿。

隨著消費者認識到環境保護與人類生存的重要性，消費者更加關注企業的環境行為[17]。在供應鏈協調的研究中，收益共享契約是促成供應鏈企業協調管理的基石，在一定程度上促進供應鏈管理理論的完善[18]。鑒于此，考慮制造商綠色技術創新意愿和消費者對綠色產品的偏好，來建立綠色產品供應鏈的Stackelberg博弈模型。研究的目的是如何通過供應鏈契約設計來提高產品綠色水平，降低綠色產品價格，提高綠色產品需求，從而提高制造商進行綠色技術創新的積極性，并在一定情形下使制造商和零售商達到雙贏，這對綠色產品生產運營和可持續發展具有重要的現實意義。

1 問題描述與模型假設

考慮由一個制造商和一個零售商構成的雙邊壟斷供應鏈，制造商在供應鏈中居主導地位，將生產的產品以批發價格供應給零售商，零售商確定零售價格進行銷售。相對于傳統普通產品供應鏈，綠色產品供應鏈會面臨一些新的問題。為研究方便，基本符號說明如下。

p為產品零售價格；

Q為零售商的訂貨量；

ω為制造商確定的批發價格；

cm為制造商的單位產品生產成本；

cr為零售商的單位產品的銷售成本；

x為產品綠色水平，制造商的決策變量；

πMj為分別表示各階段制造商的利潤，其中j=0，1，2，3；

πRj為各階段零售商的利潤；

πj為各階段供應鏈整體的利潤。

模型中的若干假設如下。

1）制造商實施綠色技術創新生產，可以提高原材料和能源的利用效率，降低產品生產成本，假設單位產品生產成本：C=cm-ηx，x≥0.表明當產品綠色水平增加到x，制造商生產單位產品節約原材料和能源的投入成本為ηx，其中η反映了制造商的綠色技術創新意愿。由于節約成本不可能無限大，設定0≤η≤2以保證模型的有效性。

2）為使產品綠色水平達到x，制造商需要投入創新研發成本，假設創新投資是關于產品綠色水平的二次函數，即G（x）=x22，為綠色技術創新研發系數。

3）當產品的市場條件相對穩定時，零售商可以預測未來的產品需求，考慮到需求受零售價格p和產品綠色水平x的雙重影響，假設需求函數為：D（p，x）=K-βp+λx，K>0，式中K為產品的潛在市場需求，β為需求相對價格的敏感系數，λ為需求相對綠色水平的敏感系數，它體現了消費者對綠色產品的偏好。

4）供應鏈中零售商與制造商信息對稱，各成員是理性和風險中性的。

2 基本決策模型

2.1 普通產品

定理1說明，制造商生產綠色產品的訂貨量會高于普通產品，從而獲得較高的利潤。實際上，制造商生產綠色產品依賴于綠色技術創新的實施，而綠色技術創新具有“雙重外部性”，即除了具有典型的溢出效應（增加銷售量）之外，還會通過減少生產或降低產品的外部環境成本產生外部效應（增加投資成本）。因此，依靠市場推動或政府有效的激勵，以增加綠色技術創新的市場價值，使制造企業有足夠的動力進行綠色技術創新是十分必要的。

同理，可證πR0≤π*R1，π*0≤π*1，說明零售商銷售綠色產品的利潤高于普通產品，在產品可選擇的條件下，零售商更愿意選擇綠色產品以提高自身利益，而綠色生產也將對環境產生巨大的效益。因此，研究將探討制造商與零售商合作下的綠色產品供應鏈的決策問題。

3 綠色產品的集中式決策模型

以上在制造商主導的Stackelberg博弈模型下，分析了分散決策與集中決策下綠色產品供應鏈中制造商與零售商的最優決策行為。研究表明：綠色產品的零售價格受需求敏感因子、制造商綠色技術創新意愿及創新研發系數的多重影響；而分散決策下產品的最優綠色水平，最優訂貨量以及供應鏈整體的利潤均低于集中決策下的最優值。為此，引入一種基于協商的收益共享成本分擔契約，來協調綠色產品供應鏈使其達到集中決策下的最優策略。

4 收益共享成本分擔契約

在零售商確定綠色產品的訂貨量Q和零售價格p之前，制造商與零售商協商簽訂收益共享成本分擔的銷售合同，即零售商分擔制造商的綠色技術投資成本，并分享產品銷售收入，設定收益共享系數與成本分擔比例一致。零售商首先以較低的批發價格ω從制造商處購入產品，在銷售結束后獲取銷售收入的γ倍份額（0≤γ≤1），并將銷售收入的（1-γ）部分支付給制造商。

綜上分析，通過設定合適的收益共享系數γ或批發價格ω能有效協調供應鏈，激勵制造商提高產品綠色水平，提高零售商對綠色產品的訂貨量，有利于雙方在協調狀態下實現雙贏，并使供應鏈系統獲得最大收益。收益共享成本分擔契約將使制造商與零售商共同承擔銷售風險，在一定程度上提高了綠色產品供應鏈的穩定性，促進制造商綠色生產方式的轉變。

5 數值分析

5.1 參數η和λ的影響分析

為分析集中決策下制造商的綠色技術創新意愿η與消費者對綠色產品的偏好λ對供應鏈決策及利潤的影響，設計相關參數：綠色產品的市場容量K=1 000，創新研發成本系數=200，零售價格對市場需求的敏感系數β=3，單位產品的生產成本為cm=50，單位產品銷售成本cr=30.

圖1，圖2和圖3分別分析了集中決策下制造商的創新意愿η與消費者對綠色產品的偏好λ對供應鏈的最優訂貨量Q，最優產品綠色水平x及供應鏈整體利潤π的影響。其中η的不同取值刻畫了制造商綠色技術創新意愿的強弱，η取值越大，供應鏈中綠色產品的最優訂貨量、最優綠色水平及供應鏈整體的利潤值越大；且隨著消費者對綠色產品偏好λ的增強，供應鏈中綠色產品的最優訂貨量，最優綠色水平及供應鏈利潤都會提高。因此，增強制造商進行綠色技術創新的動力，提高消費者對綠色產品的認知程度，對綠色產品供應鏈的長期有效發展是至關重要的。

5.2 契約實施前后對比分析

為驗證所設計契約的有效性，當制造商的綠色技術創新意愿η=2，消費者對綠色產品的偏好λ=5時，供應鏈整體利潤的三維曲線如圖4所示。利潤最優值π*2=53 531.05所對應的最優零售價格和最優產品綠色水平（p*，x*）=（205.38，7.747）。

圖5分析了契約實施前后不同批發價格ω對制造商和零售商利潤的影響，其中兩條平行的直線表示契約實施前在最優批發價格下ω*=176.06制造商與零售商分散決策的最優利潤π*M1，π*R1，另外2條非平行線表示實施契約后制造商與零售商的利潤πM3，πR3隨批發價格的變化，隨著批發價格的提高，制造商的利潤是上升的，零售商的利潤是下降的。直線π*M1和πM3的交點所對應的橫坐標ω=109.12，當ω>109.12時制造商的利潤高于契約實施前的利潤；直線π*R1和πR2的交點為所對應的橫坐標ω=144.17，當0<ω<144.17時零售商利潤高于契約實施前的利潤，所以存在區間ω∈（109.12，144.17），使得契約實施后制造商和零售商的利潤同時增加，與命題5，6所述內容一致。合作契約的實施使制造商承擔了綠色技術創新研發成本，因此滿足約束的產品批發價格的取值會低于無約束時的批發價格，而供應鏈成員利潤的提高也促進了綠色產品供應鏈的穩健性。

6 結 論

文章運用Stackelberg博弈方法研究了綠色產品供應鏈中制造商和零售商的最優決策問題。首先在基本決策模型中，制造商生產綠色產品的訂貨量和利潤均高于普通產品，綠色產品訂貨量的提高也會促進零售商和供應鏈整體利潤的提高；接著分析了綠色產品供應鏈的集中決策模型，研究表明集中決策會提高綠色產品的最優訂貨量，最優綠色水平及供應鏈整體的利潤，而綠色產品的最優零售價格受多重因素的影響；為此提出了收益共享成本分擔契約，并通過設定合適的收益共享系數γ和批發價格ω有效地協調綠色供應鏈；最后運用數值仿真，分析了制造商綠色技術創新意愿和消費者對綠色產品的偏好對產品最優零售價格、訂貨量、綠色水平和供應鏈整體利潤的影響，以及不同批發價格對供應鏈各成員利潤的影響。以上研究為制造商與零售商開展綠色技術創新合作提供了理論依據，推動綠色產品供應鏈健康可持續發展。在未來的綠色產品供應鏈契約設計中，可以考慮環境規制、非對稱信息或供應鏈成員的行為偏好等問題，作為進一步研究的拓展方向。

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（責任編輯：嚴 焱）