考慮消費者環保意識的供應鏈決策與協調

石偉，張雪梅

（阜陽師范學院商學院區域物流規劃與現代物流工程安徽省重點實驗室安徽阜陽236037）

考慮消費者環保意識的供應鏈決策與協調

石偉，張雪梅*

（阜陽師范學院商學院區域物流規劃與現代物流工程安徽省重點實驗室安徽阜陽236037）

由單一制造商與單一零售商構成的二級供應鏈，考慮消費者對環保產品與普通產品的偏好不同，建立供應鏈差別定價模型，研究制造商自身利益最大化的生產決策過程。制造商有三種生產方式，通過比較三種生產方式下的最優值發現，選擇既生產環保產品又生產普通產品能使制造商和零售商獲得更大的利潤，所以制造商會選擇兩種產品都生產。在此生產方式下，分散式決策與集中式決策相比，產品零售價格升高，企業利潤降低，通過設計收益共享契約可以使供應鏈達到協調。

市場細分；消費者偏好；Stackelberg博弈；收益共享契約

伴隨著中國經濟的高速發展，不可避免的對我國生態環境造成了巨大的影響，環境問題已經成為政府和公眾日益關心的話題。柯曉等[1]對深圳市場消費者對綠色產品的接受程度進行了調查，消費者對綠色產品接受程度平均溢價約為25%，產品的綠色性能很大程度影響著消費者的購買行為。

國外早期由Pigou[2]提出三級價格歧視理論，在三級價格歧視條件下，制造商對不同的消費者群體收取不同的價格，從而增加了制造商利潤。Moorthy[3]在Pigou[2]提出的三級價格歧視理論的基礎上，提出制造商根據消費者對產品質量偏好的不同，對不同的消費者市場提供差異性的產品和價格。Mussa和Rosen[4]研究了壟斷廠商關于產品質量和價格的選擇策略。Conrad[5]假定市場中有兩個競爭性壟斷制造商，研究在區分消費者環保意識水平下的制造商生產決策及定價問題。Conrad[6]得出消費者環保意識水平與其意愿支付的價格呈正相關關系。

在國內，劉家國等[7]區分了消費者對再制造產品與新產品存在的不同市場需求，并設計契約對供應鏈進行了協調。尹敬東[8]在顧客效用函數中考慮質量因素，效用函數為u=u(x,e),其中x和e代表產品數量和質量，研究了制造商產品質量的最優選擇。高舉紅等[9]探討了承擔社會責任對閉環供應鏈的影響，并設計收益共享契約與兩部定價契約對供應鏈進行了協調。張雪梅等[10-12]研究了基于消費者的環保偏好制造商的產品設計策略以及政府的宏觀調控作用，同時其還研究了兩種消費者市場下制造商基于通用件的生產決策問題研究。文獻[13-16]考慮了消費者產品質量偏好引發的顧客轉移問題，從而研究制造商為使自身利潤最大化做出的產品線設計和定價行為。

以上文獻研究主要集中于產品的差異定價問題，且都假設制造商的生產方式已知，未考慮制造生產方式未知的情況。劉家國[7]通過比較單位價格產品的質量來建立新產品和再制造產品的需求函數，與之不同，本文將基于消費者選擇模型構建環保產品和普通產品的需求函數。基于Moorthy[3]提出的消費者選擇模型，結合消費者效用函數推導出環保產品和普通產品的需求函數，通過消費者對環保產品和普通產品的不同偏好對產品市場進行細分，分析制造商的生產決策，對分散式決策和集中式決策的結果進行比較，并通過設計契約對供應鏈進行協調。

1 問題描述及基本假設

假設市場由單一制造商和零售商簡單的二級供應鏈構成，制造商和零售商信息共享且均為風險中性。環保產品和普通產品給不同的消費者提供不同的消費者滿足，制造商向消費者提供環保產品和普通產品的單位成本分別為cg和cc，制造商為Stackelberg的領導者，零售商的批發價格分別為wg和wc，消費者從零售商處購買環保產品和普通產品的價格分別為pg和pc。在這里不妨假設市場容量固定為1，消費者對環保產品的支付意愿均勻分布在[] 0,1區間，其分布函數為F(a)=a，a為消費者對環保產品的支付意愿。由于環保產品和普通產品處于不同的環保水平，不同的環保水平給消費者帶來差別的消費者滿足，普通產品給消費者帶來的滿足為θa，顯然的，0＜θ＜1。

表1 符號定義

用πm、πr、π分別表示供應鏈系統中制造商、零售商和整個系統的利潤；上標“g”、“c”、“gc”分別代表只生產普通產品、只生產環保產品、兩種產品都生產的情況，上標“dgc”、“cgc”分別代表兩種產品都生產時的分散式決策和集中式決策的情況；qg和qc代表環保產品和普通產品的市場需求。

對消費者而言，單位環保產品帶來的消費者滿足為ug=a-pg，單位普通產品帶來的消費者滿足為uc=θa-pc，制造商有三種生產方式可供選擇，在不同的生產方式下，產品的需求可分為以下三種情況：

消費者購買環保產品，需滿足ug≥uc，

于是當pg-(1-θ)＜pc＜θpg時，環保產品與普通產品共同存在，有：

2 非合作情況下的生產決策方式分析

制造商有三種生產方式可供選擇，通過比較不同生產方式下的供應鏈利潤和產品零售價格，制造商會選擇能獲得最大利潤的生產方式。

2.1 制造商只生產環保產品的生產決策（g）

制造商的利潤函數：

零售商的利潤函數：

2.2 制造商只生產普通產品的生產決策（c）

制造商的利潤函數：

零售商的利潤函數：

2.3 制造商既生產環保產品又生產普通產品的生產決策(gc)

制造商的利潤函數：

2.3.1 分散式決策情況

利用逆向推導法求出最優解：

可得供應鏈的最優利潤為：

2.3.2 集中式決策情況

制造商在供應鏈中起到領導作用，直接對零售價pi進行決策。此時整個供應鏈的利潤為：

將πgc對pi求導，可求得最優零售價如下：

可得供應鏈的最優總利潤為：

2.4 三種生產方式的比較

命題1制造商既生產環保產品又生產普通產品與只生產環保產品或普通產品相比零售價格相等，最優銷量小于只生產環保產品或普通產品，制造商與零售商能獲得更高的利潤。

由命題1可以得出，為追求最大利潤，制造商會選擇既生產環保產品又生產普通產品，將消費者市場進行市場細分，通過生產差異性的產品滿足了不同的消費者偏好，從而提高了消費者效用，也使得制造商和零售商獲得更高的利潤，提高了社會福利。

命題2與集中式決策相比，分散式決策下的零售價格更高，供應鏈的總利潤更低。

3 合作情況的決策分析

假設制造商和零售商經過商議談判設置一個適當的差額利潤分配比率λ（0＜λ＜1），λ表示“額外利潤”中制造商所能得到的比例，在此契約約束的作用下，供應鏈渠道各成員的利潤變為：

通過該契約的協調增加了制造商和零售商的利潤，λ取決于供應鏈各方的實力，如果供應鏈中制造商處于更強勢的地位，制造商將獲得分配更多的“額外利潤”。

4 算例分析

產品的市場規模為100，單位環保產品的制造成本為60，單位普通產品的制造成本為40。將以上參數標準化，則市場規模為1，cg=0.6，cc=0.4，令θ在[0.4,0.8]內變化。運用Matlab7.1編程求解，比較只生產環保產品或普通產品和既生產環保產品又生產普通產品制造商、零售商利潤的大小，如下圖1和圖2所示。

圖1 分散決策下三種模型下制造商利潤的比較

圖2分散決策下三種模型下零售商利潤的比較

圖1和圖2可以說明，制造商會選擇既生產環保產品又生產普通產品，是因為產品差異的特性滿足了不同的消費者偏好，使得消費者效用得到滿足，同時也使得制造商和零售商獲得更高的利潤，社會福利增加。

當供應鏈上兩個企業確定一定的比例來分享集中決策獲得的差額利潤時，隨著λ的變化制造商與零售商的利潤也會發生變化，而λ取決于企業在供應鏈中所處的地位或付出的努力程度。在收益共享契約的協調下，制造商和零售商的利潤函數為：

分別取θ為0.4,0.6,0.8，制造商和零售商的利潤隨λ取值的變化而變化，利潤變化情況如圖3所示。

圖3 制造商零售商利潤變化趨勢圖

從圖3可以看出，在該契約的協調下，制造商利潤在逐漸增加，零售商利潤在逐漸增加，但制造商與零售商利潤較分散式決策時相比仍有提高，都獲得額外利潤，額外利潤的分配取決于制造商和零售商在渠道中所處的地位。

5 結論

本文首先考慮消費者環境購買偏好對產品市場進行細分，在此前提下制造商的生產決策行為。研究表明與制造商只生產環保產品或普通產品相比，制造商既生產環保產品又生產普通產品對制造商和零售商都有利。在制造商既生產環保產品又生產普通產品的情形下，分散式決策提高了產品的銷售價格，制造商、零售商的總利潤小于集中式決策下供應鏈總利潤，消費者效用和社會福利水平受到損失。本文只研究了單一制造商與零售商的供應鏈系統，現實生活中的真實情況要復雜的多，供應鏈也可能由多個制造商和零售商組成，以及政府在綠色供應鏈可以起到的作用。另外，本文研究單周期制造商和零售商的最優決策，后期可以研究兩周期或多周期內的情況。

[1]柯曉，羅清和.消費者低碳意識、認知及對綠色產品接受程度的調查分析[J].理論月刊，2014（8）：134-138．

[2]庇古.福利經濟學[M].上海：上海財經大學出版社，2007：144-150．

[3]Moorthy K S.Market segmentation,self-selection,and product line design[J].Marketing science,1984,3(4): 288-307.

[4]Mussa M,Rosen S.Monopoly and product quality[J].Journal of Economic Theory,1978,18(2):301-317.

[5]Conrad K.Price competition and product differentiation when consumers care for the environment[J].Environmental and Resource Economics,2005,31(1):1-19.

[6]Conrad K.In search of the green consumers:A perceptual study[J].Journal of Services Research,2007,7(1): 173-191.

[7]劉家國，周學龍，趙金樓.基于產品質量差異的閉環供應鏈定價策略與協調研究[J].中國管理科學，2013，21（S2）：30-32．

[8]尹敬東.顧客有關商品質量選擇的最優行為分析預測[J].1999,1:66-69.

[9]高舉紅，韓紅帥，侯麗婷，等．考慮社會責任的閉環供應鏈決策與協調[J].計算機集成制造系統，2014，20（6）：1453-1461．

[10]張雪梅，陳綱，馮帥.政府參與的綠色產品設計策略[J].系統工程，2014，32（6）：127-131．

[11]張雪梅，魏遙，陳綱.考慮顧客選擇行為的基于通用件的產品設計決策[J].系統管理學報，2016，25（2）：333-337．

[12]張雪梅，魏遙.兩級供應鏈中基于通用件的產品設計策略[J].阜陽師范學院學報(自然科學版)，2013，30（2）：80-86．

[13]Hua Z S,Zhang X M,Xu X Y.Product design strategies in a manufacturer–retailer distribution Channel [J].Omega,2011,39(1):23-32.

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[16]Kim K,Chhajed D.Commonality in product design: cost saving,valuation change and cannibalization[J]. European Journal of Operational Research,2000,125 (3):602-621.

Decision-making and coordination of supply chain considering consumer's environmental awareness

SHI Wei,ZHANG Xue-mei*
(School of Business,Anhui Provincial Key Laboratory of Regional Logistics Planning and Modern Logistics Engineering, Fuyang Normal University,Fuyang Anhui236037,China)

Based on two echelon supply chains composed of a single manufacturer and a single retailer which considers the consumer preferences for environment-friendly products and ordinary products,supply chain pricing model is established,and the decision-making process to maximize their own interests of manufacturers is investigated.The manufacturer has three production modes.By comparing the three optimal values under the three kinds of modes,it is found that choosing the production of environment-friendly products and ordinary products enable manufacturers and retailers to gain more profit,so manufacturers choose two kinds of products.Under this production mode,compared the centralized and decentralized decision making,product price increases while the profit of the enterprise decreases.And then supply chain can be coordinated by designing revenue sharing contract.

market segmentation;consumer preferences;Stackelberg game;revenue sharing contract

F276

A

1004-4329（2017）01-085-06

10.14096/j.cnki.cn34-1069/n/1004-4329（2017）01-085-06

2016-10-28

國家自然科學基金項目（71201034），安徽省高校人文社會科學研究重大項目（SK2016SD46）資助。

石偉（1990-），男，碩士生，研究方向：供應鏈管理。

張雪梅（1984-），女，博士，副教授，研究方向：服務運作管理。Email:xmz@mail.ustc.edu.cn。