考慮消費者雙重偏好的低碳供應鏈減排策略研究

孫嘉楠，肖忠東

(1.西安交通大學管理學院，陜西 西安 710049;2.新疆大學經濟與管理學院，新疆 烏魯木齊 830046;3.過程控制與效率工程教育部重點實驗室，陜西 西安 710049)

1 引言

越來越多的消費者行為研究表明，消費者在購買商品時會考慮其低碳屬性。低碳消費偏好是指消費者在購買產品時不再單單只考慮產品的價格，也會考慮產品的低碳水平。王建明和賀愛忠[1]認為政府積極有效的干預政策可以引領低碳消費。Shuai Chuanmin等[2]通過調查發現，消費者的低碳意識會受到知識結構和月收入水平的影響，通過宣傳和普及低碳知識，能夠提升消費者的低碳意識。此外，隨著互聯網和移動互聯時代的到來，制造商開始通過電商平臺進行在線零售，許多知名品牌也開通了官網直銷渠道。在與沃爾瑪、國美蘇寧等強勢零售商的交易中，中小制造商明顯處于弱勢地位，因此雙銷售渠道策略博弈就成為一個值得深入研究的領域[3]。

低碳供應鏈是指從原材料的采購、生產、銷售等活動都采用低碳化運作管理。Benjaafar等[4]將碳排放考慮到供應鏈的采購、生產及庫存管理中，發現制造商之間應當通過信息共享來降低供應鏈的碳排放量。Yang Lei等[5]通過制造商的碳排放量來研究碳稅、碳交易對供應商和零售商的影響。何華等[6]考慮了在碳限額與碳交易政策下，制造商進行綠色技術投入的定價策略。以上文獻的側重點是低碳背景下制造商如何制定最優的生產決策，卻沒有考慮到消費者低碳偏好帶來的影響。趙道政等[7]研究了當消費者低碳偏好程度不確定時，低碳產品的定價決策問題。Du Shaofu等[8]通過構建考慮了碳足跡和低碳偏好的需求函數，建立了制造商定價決策模型。劉名武等[9]在考慮了消費者低碳偏好的基礎上，研究了由制造商主導的投資減排契約協調問題。吳義生等[10]研究了網購背景下低碳供應鏈的超網絡優化模型，通過單體成員和供應鏈整體超網絡模型的對比，發現滿足整體利潤最大化前提下，企業進行低碳投入，能同時實現經濟和環保效益。但上述文獻只是基于單一銷售渠道，對雙銷售渠道下的低碳供應鏈決策鮮有涉及。Martin和Tabouri[11]從動態的角度分析了雙渠道供應鏈集中決策和分散決策時的定價策略。Bo等[12]運用線性需求函數研究了雙渠道綠色產品的定價策略。滕文波和莊貴軍[13]分析了電子銷售渠道與傳統銷售渠道的區別，重點探討了信息收集能力對定價決策的影響。Chiang等[14]通過建立博弈模型，發現制造商直接進行銷售會制約零售商的定價，但同時會降低批發價格，所以并不一定會給零售商帶來負面影響。黃松等[15]研究了當雙渠道供應鏈發生擾動時，供應鏈成員的定價與生產決策問題。相對現有的研究，本文的理論價值主要體現為：綜合考慮了消費者的低碳偏好、渠道偏好、減排對需求-成本的影響等因素，構建了基于消費者雙重偏好的低碳供應鏈決策模型，本研究將進一步豐富低碳供應鏈的減排策略理論。

先前的研究在構建需求函數時大多采用線性函數，只將低碳偏好作為一個參數加入到需求函數中。而本文創新性地構建了綜合反映消費者低碳偏好、渠道偏好和產品減排程度的指數需求函數，來研究不同決策模式下，雙渠道低碳供應鏈減排策略的影響因素。本文首先分析了分散式決策下供應鏈的減排情況，然后研究制造商和零售商合作減排的情況，并將兩種決策模式對比分析，給出不同決策模式下低碳供應鏈的減排邊界，最后，對全文進行總結并得出管理學啟示及研究展望。

2 模型假設與變量符號描述

隨著互聯網的發展，大大降低了企業構建和管理自身銷售網絡的成本，制造商通過建立官方網站及線下體驗店等方式，直接進行產品的發布和銷售。對于消費者，通過在線渠道直接向制造商購買更能確保產品的品質，也會享受到更為專業的售后服務。但傳統的零售商分銷模式仍有其不可替代性，因此研究雙銷售渠道供應鏈的低碳決策非常有現實意義。

為了更清楚地分析和描述該問題，本文作如下模型假設：

(1)制造商和零售商關于市場的信息都是對稱和完全的，并且市場能夠完全出清，產品的市場容量為d，α表示消費者的渠道偏好，假設有αd的消費者直接從制造商處購買，就有(1-α)d的消費者通過零售商購買。當α=0時，消費者只會通過零售商購買，這是傳統的銷售模式；當α=1時，消費者只會通過制造商購買，這是制造商通過在線渠道的直銷模式[16]。

(2)市場上只有一個制造商和一個零售商，二者均可對產品進行銷售并獨立決策。

(4)制造商初始生產成本為c0，c′=φ-mc0表示制造商減排后的成本，其中m(m>0)表示成本對減排程度的敏感度，敏感度越高，對成本的影響越大[17]。隨著φ的減少，減排程度提升，減排對邊際成本的影響增加，這與現實中產品低碳程度越高需付出的成本也越高這一現象相吻合。

(5)消費者具有低碳偏好，并愿意為低碳產品付更高的價格。低碳產品的需求會受到消費者渠道偏好、低碳偏好、產品價格及減排程度的影響[18]。從制造商處購買的需求函數為：qm=αd-φkp；從零售商處購買的需求函數為：qr=(1-α)d-φkp。其中，k代表消費者對產品低碳程度的敏感值，φk表示需求的影響因子。為了便于分析，定義T=m/k表示減排對成本-需求影響比率，T>1表示減排對成本的影響大于對需求的影響，這適用于消費者低碳偏好不高，但減排對產品成本影響大的情況；T<1表示減排對成本的影響小于對需求的影響，這適用于消費者低碳偏好高，但減排對成本影響低的情況。

3 雙渠道減排決策模型

3.1 分散式決策模式

構建由一個制造商和一個零售商組成的供應鏈模型，其中制造商和零售商相互獨立，均以利潤最大化為目標。博弈順序如下：制造商首先決定批發價格w和減排程度φ，零售商根據制造商的決策以及市場需求情況來決定產品的零售價格以及訂貨量。此時制造商、零售商以及供應鏈整體的利潤函數為：

πdm=(w-φ-mc0)[(1-α)d-φkp]+(p-φ-mc0)(αd-φkp)

(1)

πdr=(p-w)[(1-α)d-φkp]

(2)

πdmr=(p-φ-mc0)(d-2φkp)

(3)

3.1.1φ=1即非低碳生產時各參與方的最佳決策

命題 1

(1)制造商不生產低碳產品，即φ=1時，可得制造商的最佳決策為：

零售商的最佳決策為：

制造商的價格成本比率除了受到產品初始市場容量d和邊際成本c0的影響，還受到消費者渠道偏好α的影響。由此可得制造商、零售商以及供應鏈整體的利潤為：

(4)

(5)

(6)

3.1.2 低碳生產時，各參與方的最佳決策

制造商進行減排后，為保證制造商和零售商的生產銷售活動有意義，須滿足如下條件：

(7)

命題2

當成本-需求影響比率滿足不同條件時，制造商會做出不同的減排決策：

(8)

(9)

(10)

πdmr=

(11)

證明：

將πdm對φ求導可得：

(1)當k>2m，0

圖1 當k>2m時的函數圖像

(2)當m

圖2 當m

(3)當01，v(x)，y(x)圖像如圖3所示：

圖3 當0

命題得證。

同時，由于雙渠道下分散式決策減排邊界的變化受到消費者渠道偏好的影響，具體分析見推論1。

推論1

供應鏈分散決策情形下，減排邊界受到消費者渠道偏好的影響：

3.2 集中式決策模式

分散式決策存在“雙重邊際化”現象，會給供應鏈整體利潤帶來損失，為了避免這一問題，本文假設有一個決策者從供應鏈整體利潤最大化出發進行決策，該決策者以整體利潤最大化為目標。供應鏈的整體利潤為：

πcmr=(p-φ-mc0)(d-2φkp)

(12)

供應鏈的各參與者必須取得利潤才會進行生產銷售，需滿足：

(13)

當φ=1，最佳決策為：

(14)

命題3

(3)當m

后續證明過程與命題2類似，不在此贅述。

3.3 雙渠道下分散決策與集中決策比較

命題 4

分散決策時供應鏈的減排邊界會受到消費者渠道偏好的影響，而集中決策的減排邊界卻與消費者渠道偏好無關。由于分散決策時，制造商作為決策者，其產品的需求會受到消費者渠道偏好的影響，進而會影響到其減排邊界；在集中決策時，是從供應鏈的整體出發，產品的初始市場容量不變，不會受到消費者渠道偏好的影響，所以減排邊界也保持不變。

圖4反映了兩種模式下減排邊界的變化情況，由于雙渠道模式下存在渠道競爭，所以當消費者渠道偏好不同時，兩種決策模式下減排邊界的高低是會發生變化的，具體分析如推論2所示。

圖4 雙渠道低碳供應鏈分散式和集中式減排邊界變化圖

推論2

4 算例分析

為了更加直觀地展示和驗證文中的結論，本節通過數學仿真軟件對相關參數之間的關系進行仿真分析，其中參數取d=60,c0=3,m=5,k=0.5。

1)分散決策下各參與方利潤隨消費者渠道偏好的變化情況

首先分析分散決策下，不減排和有最佳減排程度時各參與方利潤隨消費者渠道偏好α的變化情況。從圖5的兩張圖表可以看出制造商及供應鏈整體的利潤隨著α的增大而增大，零售商的利潤隨著α的增大反而降低。這是由于消費者的渠道偏好反映的是消費者對于直接從制造商處購買的偏好程度，即α越大，代表會有更多的消費者從制造商購買，從零售商購買的消費者數量肯定會減少。

圖5 不減排時各參與方利潤隨渠道偏好變化情況

圖6 有最佳減排程度時各參與方利潤隨渠道偏好變化情況

2)分散決策和集中決策減排邊界隨消費者渠道偏好的變化情況

從圖7可以看出，對于分散式決策，其減排邊界隨著消費者的渠道偏好α的增大先增大后減小，而集中式決策與渠消費者渠道偏好無關，保持不變。當0<α<0.5時，集中決策有更高的減排邊界；當0.5<α>0.745時并分散決策的減排邊界更高；當α=0.5時，兩者的減排邊界相同。

圖7 雙渠道模式下集中決策和分散式決策減排邊界變化情況

3)分散決策下最優減排程度隨渠道偏好和成本-需求影響比率的變化情況

從圖8可以看出，最佳減排程度φ*隨著α的增加先減小后增大。對制造商，渠道偏好α增大可以帶來更高的利潤，但對φ*而言，α并不是越高越好，雖然繼續增大α會增加制造商的利潤，但φ*的值也會增大，這對供應鏈的減排是不利的。

圖8 雙渠道模式下分散決策最優減排程度φ*隨α的變化情況

從圖9可以看出，最佳減排程度φ*隨T的增加而增加。對制造商，要使φ*盡可能小，從而生產出更低碳的產品，需要通過降低T值來實現，可以通過引進低碳技術等方式降低m值，也可以通過低碳產品認證、宣傳低碳產品等方式提高k值，使T值減小。

圖9 雙渠道模式下分散決策最優減排程度φ*隨T的變化情況

5 結語

在雙渠道低碳供應鏈減排策略中，制造商的價格成本比是一個非常重要的參數，它決定了低碳供應鏈的減排邊界。分散決策時，制造商的低碳決策會受消費者渠道偏好的影響；集中決策時，制造商的低碳決策保持不變。但是，減排邊界的高低卻由消費者的渠道偏好來決定，當渠道偏好較大時，分散決策的減排邊界更高；渠道偏好較低時，集中決策的減排邊界更高；當渠道偏好恰好為中立時，那么兩者的減排邊界相同。為了減排并提高利潤，制造商應當通過引進低碳技術、實行低碳化管理等方式降低成本敏感度，同時通過低碳產品認證、廣告宣傳等方式提高消費者對自身低碳產品的認知程度，從而吸引更多的消費者購買低碳產品。此外，制造商和零售商都應該通過完善其銷售渠道、提高自身的售后服務、優化顧客購物體驗等方式來吸引更多的消費者，以提高顧客對本渠道的忠誠度，從而提高自身渠道的競爭力。政府也可以通過向制造商普及低碳技術、對公民進行低碳宣傳等方式來幫助制造商提升減排條件。

進一步的研究可以考慮當政府環境規制作用于雙渠道低碳供應鏈時，會對供應鏈各參與方產生怎樣的影響。還可以考慮隨機需求下的供應鏈低碳決策，當非低碳產品與低碳產品存在競爭關系時，低碳供應鏈決策者應如何制定相應的策略。

參考文獻：

[1] 王建明, 賀愛忠. 消費者低碳消費行為的心理歸因和政策干預路徑: 一個基于扎根理論的探索性研究[J]. 南開管理評論, 2011，14(4): 80-89.

[2] Shuai Chuanmin, Ding Liping, Zhang Yukun, et al. How consumers are willing to pay for low-carbon products?-Results from a carbon-labeling scenario experiment in China[J]. Journal of Cleaner Production, 2014, 83: 366-373.

[3] 范小軍, 劉艷. 制造商引入在線渠道的雙渠道價格與服務競爭策略[J]. 中國管理科學, 2016,24(7): 143-148.

[4] Benjaafar S, Li Yanzhi, Daskin M. Carbon footprint and the management of supply chains: Insights from simple models[J]. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2013, 10(1): 99-116.

[5] Yang Lei, Zheng Chengbin, Xu Minghui. Comparisons of low carbon policies in supply chain coordination[J]. Journal of Systems Science and Systems Engineering, 2014, 23(3): 342-361.

[6] 何華, 馬常松, 吳忠和. 碳限額與交易政策下考慮綠色技術投入的定價策略研究[J]. 中國管理科學, 2016, 24(5): 74-84.

[7] 趙道致, 原白云, 徐春秋. 考慮消費者低碳偏好未知的產品線定價策略[J]. 系統工程, 2014, 32(1): 77-81.

[8] Du Shaofu, Hu Li, Song Malin. Production optimization considering environmental performance and preference in the cap-and-trade system[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 112: 1600-1607.

[9] 劉名武, 吳開蘭, 許茂增. 面向消費者低碳偏好的供應鏈減排成本分攤與協調[J]. 工業工程與管理, 2016, 21(4): 50-57.

[10] 吳義生, 吳順祥, 白少布, 等. 面向網購的低碳供應鏈超網絡優化模型及其應用[J]. 中國管理科學, 2017, 25(6): 111-120.

[11] Martín-Herrán G, Taboubi S. Price coordination in distribution channels: a dynamic perspective[J]. European Journal of Operational Research, 2015, 240(2): 401-414.

[12] Li Bo,Zhu Mengyan, Jiang Yushan, et al. Pricing policies of a competitive dual-channel green supply chain[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 112(20):2029-2042.

[13] 滕文波, 莊貴軍. 基于電子渠道需求預測的渠道模式選擇[J]. 中國管理科學, 2011, 19(5): 71-78.

[14] Chiang W K, Chhajed D, Hess J D. Direct marketing, indirect profits: A strategic analysis of dual-channel supply-chain design[J]. Management science, 2003, 49(1): 1-20.

[15] 黃松, 楊超, 楊珺. 需求和成本同時擾動下雙渠道供應鏈定價與生產決策[J]. 系統工程理論與實踐, 2014, 34(5): 1219-1229.

[16] 王一雷, 朱慶華, 夏西強. 基于消費偏好的供應鏈上下游聯合減排協調契約博弈模型[J]. 系統工程學報, 2017, 32(2): 188-198.

[17] 胡新平, 李天麗, 鄧騰騰. 質量和價格影響需求的雙渠道供應鏈饑餓營銷策略[J]. 系統管理學報, 2015, 24(3): 436-443.

[18] Yohe G W,Schlesinger M E.Sea-level change: the expected economic cost of protection or abandonment in the United States[J]. Climatic Change,1998,38(4):447-472.