公平關切下供應商主導的復合綠色創新決策研究

樓高翔，向 璐

(華東理工大學商學院，上海 200237)

1 研究背景

隨著環保意識逐漸增強，消費者在選購商品的過程中不僅關注產品銷售價格，還越來越重視產品綠色程度。相關實證研究表明，消費者更傾向于購買綠色產品，并愿意為此支付較高的價錢［1］。為進一步滿足消費者需求，越來越多的企業開始進行綠色創新。而從供應鏈的視角來看，綠色創新實踐一般分為綠色供應和綠色制造，如中國石油化工集團有限公司的“綠色企業行動計劃”、上汽通用汽車有限公司的綠色智慧制造戰略等［2-3］。

許多學者對供應鏈綠色創新實踐進行了研究，如Khaksar 等［4］對綠色供應、綠色創新和環境績效進行了評估，發現它們之間存在顯著的正相關關系；Zhang 等［5］研究發現制造商的綠色創新實踐提升環境績效，對經濟績效有一定的調節作用。與此同時，一些學者發現不同的綠色創新實踐之間還存在著相互影響關系，如Wong 等［6］研究指出綠色供應能夠有效地促進下游企業進行綠色創新；Liu 等［7］研究發現綠色制造能夠幫助供應商提升環境績效，兩者之間的外部整合也能夠提升綠色制造水平；Guptad等［8］研究認為綠色供應有利于提高供應鏈綠色創新的聯合開發能力。

在供應鏈實施綠色供應和綠色制造過程中，由于研發效率和研發投入等因素的存在，往往會出現不公平的現象，而行為經濟學研究發現，決策者不僅關注自身的收益，還考慮供應鏈的公平與否［9］。目前，已有較多的文獻將公平關切行為納入到供應鏈管理的研究中，如Cui 等［10］分析了雙渠道供應鏈中渠道成員的公平關切行為對制造商決策的影響；姚鋒敏等［11］分析了閉環供應鏈中零售商公平關切行為對成員決策及系統績效的影響；邱國斌等［12］分析了不同競爭結構下損失厭惡及公平關切對供應鏈最優決策的影響。

而有關供應鏈綠色創新方面，大多數研究集中于公平關切對單一企業的綠色實踐的影響，如Zhang等［13］研究了零售商公平關切對綠色制造和定價的影響；周巖等［14］研究了雙渠道綠色供應鏈中零售商公平關切對決策和利潤的影響；黃輝等［15］研究不同成員公平偏好情況下綠色制造和定價決策的變化；姜明君等［16］將公平偏好應用到綠色創新投入問題上，研究了信息不對稱下公平偏好對創新投入的影響。而較少有對上下游企業均進行綠色實踐的情況進行研究。

本文研究供應鏈上下游同時進行綠色供應和綠色制造時，不同公平關切情境對供應鏈綠色創新和定價決策的影響。具體研究內容如下：（1）研究供應鏈進行綠色供應和綠色制造時，消費者偏好和綠色創新能力如何對供應鏈綠色創新和定價決策進行影響；（2）研究不同公平關切情境下，供應鏈綠色創新和定價決策的變化情況，探究企業應對公平關切行為的最優策略。本文可能的創新之處主要有以下兩個方面：（1）研究對象為一個供應商和一個制造商組成的二級供應鏈，構建綠色供應和綠色制造實踐行為同時作用下的供應鏈決策模型；（2）引入公平關切理論來分析不同情境下綠色創新實踐投入策略，為供應商和制造商博弈過程提供決策參考，以實現綠色供應鏈的良性發展。

2 模型說明

2.1 問題描述

在新能源汽車行業，新能源汽車企業不僅自身進行綠色制造，還要求其供應商也進行綠色供應實踐，而當寧德時代新能源科技有限公司、比亞迪股份有限公司和松下電器(中國)有限公司等實力強大的電池供應商和新能源汽車企業合作構成綠色供應鏈時，電池供應商憑借其作為新能源汽車核心構件的地位取得了系統的主導權。本文考慮由一個供應商和一個制造商組成的二級供應鏈，在該系統中，供應商和制造商聯合生產一種綠色產品，供應商決策綠色供應水平gs和批發價格w，制造商決策綠色制造水平gm和零售價格p，如圖1 所示。其中：gs＋gm為產品最終綠色度水平；w為綠色供應產品的批發價格；p為綠色制造產品的零售價格；下標s和m分別為供應商和制造商。

圖1 綠色供應鏈運行模式

2.2 模型假設

假設1：在綠色市場中，消費者選購商品不僅僅關注產品價格，還關注產品的綠色度水平，因此假設消費者需求是關于綠色度和價格的一次函數，并根據Ghosh 等［17］的研究將需求函數表示為：D=1-p+φ(gs+gm),其中D為消費者需求，1 為潛在的市場需求，φ為消費者綠色敏感系數，1-p＞0，φ＞0。

假設2：根據Liu 等［18］的研究表明，綠色創新成本是關于產品綠色度水平的遞增的凸函數，則供應商綠色供應成本為1/2gs2，綠色制造成本為1/2ηgm2，其中由Dai 等［19］的研究，η為比較效率，表示供應商和制造商之間綠色創新能力的差異。

根據上述問題描述和模型假設，可得供應商利潤πs和制造商利潤πm函數如下：

另外，為便于區分，用上標N、FS、FM 分別表示公平中性、供應商和制造商公平關切情景。

3 公平中性下供應鏈綠色創新決策模型

在公平中性的綠色供應鏈中，決策者為完全理性并考慮供應商領導時，兩者構成Stackelberg 博弈，與Dai 等［19］的研究類似，各成員的決策順序為：首先，供應商決策綠色供應水平gs和批發價格w；其次，制造商決策綠色制造水平gm和零售價格p，并利用逆向歸納法進行求解。首先，令關于pN和的一階導數等于零并聯立方程，解得：

一階主子式D1=-η＜0，當參數滿足2η-φ＞0 時，二階主子式D2＞0，進而判定H0為負定，即pN和gmN是該問題的最優均衡解。將pN和gmN代入πsN中，令πsN關于wN和gsN的一階導數等于零并聯立方程，得：

其中，πsN的Hessian 矩陣H1為：

一階主子式D1=-1＜0，當參數滿足2η-φ＞0，4η-2φ2-ηφ＞0 時，二階主子式D2＞0，進而判定H1為負定，即wN*和gsN*是該問題的最優均衡解。將wN*和gsN*代入pN和gmN的表達式，得最優零售價格和綠色制造水平為：

將wN*、gsN*、pN*和gmN*代入供應商和制造商的利潤表達式得：

此時，供應鏈系統總利潤為：

此外，為滿足假設條件1-p＞0，參數還需滿足η-φ2-ηφ＞0。

推論1：產品綠色度水平和價格隨消費者綠色敏感程度的增加而增大，隨比較效率的增大而減小。

證明：分別對wN*、gsN*、pN*和gmN*求φ、η的一階導數，易得：

式（14）表明，當φ較大時，消費者需求上升，制造商和供應商會提高自身的綠色創新水平，而研發過程帶來成本上升，兩者產品價格增大。式（15）表明，當η較大時，制造商難以提高其綠色制造水平，而供應商了解這一變化時，也會降低自身綠色供應水平，兩者產品價格減小。

推論2：公平中性情境下，供應商利潤大于制造商利潤。即πsN*＞πmN*。

證明：由η-φ2-ηφ＞0，則易證：

推論2 表明，在公平中性情境下，供應商利潤恒大于制造商利潤。

4 公平關切下供應鏈綠色創新決策模型

4.1 制造商公平關切下供應鏈綠色創新決策模型

在供應商主導的綠色供應鏈當中，當制造商具有公平關切而供應商為公平中性時，供應商的最優化問題是最大化自身利潤，而制造商的最優化問題是最大化自身效用，并且其效用函數依賴于供應商及其自身的利潤。根據Fehr 等［20］的研究，可得制造商的效用函數為：

式（17）中：πs為制造商對公平利潤的衡量標準，當πs＞πm時，制造商利潤小于公平利潤標準，制造商產生嫉妒負效用；α為劣勢不公平規避系數，當πs＜πm時，制造商利潤大于公平利潤標準，制造商產生同情負效用；β為優勢不公平規避系數。而許多研究表明，決策者往往更關注對自身不利的不公平［21］，即α≥β＞0。

由推論2 可得πs＞πm，則僅考慮制造商劣勢不公平情境。此時，供應商和制造商的效用函數為：與公平中性情境求解過程類似，首先，令UmFM關于pFM和gmFM的一階導數等于零并聯立方程，解得：

一階主子式D1=-(1+α)η＜0；當參數滿足2η-φ＞0 時，二階主子式D2＞0，則H2為負定，即pFM和gmFM是該問題的最優均衡解。將pFM和gmFM代入UsFM中，令UsFM關于wFM和gsFM的一階導數等于零并聯立方程，得：

其中，UsFM的Hessian 矩陣H3為：

一階主子式D1=-1 ＜0，當參數滿足2η-φ＞0，(1+2α)(4η-φ2)-(1+2α)ηφ2＞0 時，二階主子式D2＞0，進而判定H3為負定，即wFM*和gsFM*是該問題的最優均衡解。將wFM*和gsFM*代入pFM和gmFM表達式，得最優零售價格和綠色制造水平：

將wFM*、gsFM*、pFM*和gmFM*代入供應商和制造商的利潤表達式，得：

此時，供應鏈系統總利潤為：

與上述分析類似，為滿足假設條件1-p＞0，參數還需滿足η-φ2-ηφ＞0。此外，由于制造商劣勢不公平，將πsFM*和πmFM*代入πs＞πm中，得到約束條件：(1-4α2)(2η-φ2)-(1+α)2ηφ2＞0。

推論3：隨著制造商劣勢不公平關切程度的增加，均衡時綠色創新水平和產品價格降低，供應商利潤降低，制造商利潤上升，供應鏈總利潤降低。

證明：分別對wFM*、gsFM*、pFM*、gmFM*、πsFM*、和πFM*求α的一階導數，易得：

式（30）表明，α較大時，制造商降低自身綠色制造水平，由于研發成本的減少，其零售價格降低，而供應商觀測到制造商的公平關切行為時降低自身的綠色供應水平和批發價格。式（31）表明，α較大時，制造商利潤上升，供應商利潤下降，即“利己損人”，而從供應鏈整體來看，供應鏈總利潤下降。即制造商劣勢不公平關注程度的增強使得自身的利潤獲得了一定的提升，但損害了供應商和供應鏈整體的利潤。

4.2 供應商公平關切下供應鏈綠色創新決策模型

與FM 情境相似，FS 情境為供應商公平關切而制造商公平中性，又由推論2（πs＞πm），則僅考慮供應商優勢不公平情境，此時，供應商和制造商效用函數為：

首先，令UmFS關于pFS和gmFS的一階導數等于零并聯立方程，解得：

一階主子式D1=-η＜0，當參數滿足2η-φ＞0時，二階主子式D2＞0，進而判定H4為負定，即pFS和是該問題的最優均衡解。將pFS和gmFS代入UsFS中，令UsFS關于wFS和gsFS的一階導數等于零并聯立方程，得：

其中，UsFS的Hessian 矩陣H5為

將wFS*、gsFS*、pFS*和gmFS*代入供應商和制造商的利潤表達式，得：

此時，供應鏈系統總利潤為：

與上述分析類似，為滿足假設條件1-p＞0，參數還需滿足η-φ2-ηφ＞0。此外，由于供應商優勢不公平，將πsFS*和πmFS*代入πs＞πm，得到約束條件：(1-3β)(2η-φ2)-(1-β)ηφ2＞0。

推論4：隨著供應商優勢不公平關切程度的增加，均衡時綠色供應和綠色制造水平提高，產品價格降低，供應商利潤降低，制造商利潤上升，供應鏈總利潤提高。

證明：分別對wFS*、gsFS*、pFS*、gmFS*、πsFS*、和πFS*求β的一階導數，易得：

式（44）表明，β較大時，供應商降低產品批發價格，并將一部分利潤轉移給制造商，通過提高綠色供應水平而提高需求；制造商觀測到這一變化后，制定降低零售價格和提升綠色制造水平的決策。式（45）表明，β較大時，供應商利潤下降，制造商利潤上升，即“損己利人”，而從供應鏈整體來看，供應鏈總利潤上升。總而言之，供應商優勢不公平關注程度的增強，使得自身的利潤下降，但提高了供應商和供應鏈整體的利潤。

5 數值模擬

為進一步分析并探討模型結論的正確性，并且更加清晰、直觀地展示結果，本文利用數值模擬來分析綠色供應鏈中綠色創新及定價的最優決策，重點對公平中性、供應商公平關切、制造商公平關切情境中的綠色度水平和企業經濟效益進行對比分析。

5.1 相關參數對供應鏈最優決策的影響

這里主要分析N情境下消費者綠色敏感系數和比較效率對供應鏈最優決策的影響。為便于分析，本文主要對產品零售價格p和最終綠色度水平gs+gm進行分析。相關參數對供應鏈最優決策的影響如圖2 所示。由圖2（a）可見，隨著比較效率的增大，產品價格逐漸減小；但隨著消費者偏好的增大，產品價格逐漸增大。而從圖2（b）可以看出，隨著比較效率的增大，總綠色度逐漸減小；但隨著消費者偏好的增大，總綠色度逐漸增大。與推論1 相符。

圖2 相關參數對供應鏈綠色創新最優決策的影響

5.2 公平關切對供應鏈最優決策的影響

這里重點模擬FS、FM 情境下公平關切對供應鏈最優決策的影響，取參數φ=0.5，η=2。公平關切對供鏈最優決策的影響如圖3 所示。圖3（a）顯示制造商公平關切時，隨著其劣勢不公平規避系數（0 ＜α＜1）的增大，產品批發價格和綠色供應水平顯著下降，而產品零售價格和綠色制造水平下降不明顯，這說明為應對制造商的公平關切行為，供應商不得不調整自身的綠色供應和定價策略來減小不公平程度。而圖3（b）顯示供應商公平關切時，隨著優勢不公平規避系數（0 ＜β＜0.5）的增大，綠色制造和綠色供應水平上升，而產品零售價格和批發價格下降，這說明當供應商公平關切時，由于其領導者的地位，使得供應商和制造商均調整了綠色創新和定價策略，以縮小兩者的利潤差距。

圖3 公平關切對供應鏈綠色創新最優決策的影響

5.3 公平關切對供應鏈綠色和經濟效益的影響

這里對比不同主體公平關切下供應鏈綠色效益和經濟效益的變化情況。取參數φ=0.5，η=2。公平關切供應鏈效益的影響如圖4 所示。圖4（a）和圖4（b）顯示了供應商和制造商的公平關切對供應鏈綠色效益和經濟效益的影響趨勢，隨著制造商公平關切程度的上升，供應鏈綠色效益和經濟效益逐漸下降；而隨著供應商公平關切程度的上升，綠色效益和經濟效益逐漸提高。為保障供應鏈的綠色效益和經濟效益，供應商應當提高自身的公平關切程度，相關機構應采取相應的措施以激勵供應商的公平關切行為。然而，從圖4（c）中可以發現，供應商公平關切比制造商公平關切更早使供應鏈達到相對公平，這說明供應商公平關切不僅能提高供應鏈綠色效益和經濟效益，還能更有效率地減少不公平程度；但相對公平僅僅是一個臨時狀態，隨著不公平規避系數的繼續增大，會形成新的不公平狀態，這需要在促進供應商關切公平的同時，嚴格控制其不公平規避程度，以免造成損害自身的利潤。

圖4 公平關切對供應鏈綠色創新效益的影響

6 研究結論

本文以供應商為主導，由一個供應商和一個制造商組成的二級供應鏈為研究對象，研究了公平中性、制造商公平關切和供應商公平關切情境下，同時進行綠色供應和綠色制造時供應鏈的最優綠色創新和定價決策，以及不同公平關切對供應鏈綠色效益和經濟效益的影響，得出的主要結論如下：

（1）在供應商主導的綠色供應鏈中，消費者偏好和綠色創新能力對綠色創新水平有積極影響，決策者可通過提升消費者偏好和綠色創新能力來提升產品綠色創新水平。

（2）不同主體公平關切的途徑不同，制造商是通過降低綠色創新水平和價格，而供應商是通過提高綠色創新水平和降低產品價格，前者降低成本，后者提高需求。

（3）公平關切行為不一定對供應鏈有利，供應商公平關切使得供應鏈綠色效益和經濟效益提高，而制造商公平關切則相反；此外，供應商公平關切能夠使得供應鏈較早達到相對公平。

本文的研究是基于供應商主導的綠色供應鏈，進一步可以探究供應商和制造商之間的合作和競爭關系時，例如卡特爾和合資企業，公平關切對供應鏈最優決策的影響，并且可以討論制造商主導的情境，討論供應鏈權利結構對公平關切下供應鏈效益的影響。