考慮消費者行為的制造業企業綠色生產博弈分析
——基于SD-演化博弈模型

李素鋒

(桂林理工大學商學院 廣西桂林 541004)

隨著經濟的快速增長，以及環境污染問題的日益嚴峻，人們對美好生活的需求促使其消費理念從一味地追求性價比逐漸向綠色消費轉變，并從需求端拉動制造業企業從傳統的高能耗、高排放型生產方式轉向綠色生產方式。為了更好發揮綠色消費對企業綠色生產的牽引作用，各地政府對購買綠色家電、新能源汽車等綠色產品的消費者進行綠色消費補貼。因此，探討消費者綠色消費、政府消費者補貼和制造業企業綠色生產之間的關系，對加速發展方式綠色轉型、推動中國式現代化建設具有重要的現實意義。

消費者行為是以自身需求為導向實現消費者選擇、思考、決策和購買的全過程[1]，根據消費者偏好可以將消費者劃分為綠色消費者和普通消費者[2]，綠色消費者愿意為綠色產品支付一定的溢價。已有研究顯示，綠色客戶群體的規模和綠色產品的溢價會對制造業企業綠色生產產生不同作用[3]，且消費者環保意識的提高在一定程度上擴大了公眾對綠色產品的需求，從而使企業獲得更高的盈利能力，推動企業加大在綠色技術創新方面的投入[4]。Yakita(2019)[5]指出，當消費者環境意識達到一定水平時，企業會自動采用綠色生產技術。綠色產品可以作為紐帶將企業和消費者聯系在一起，但兩者在追求利潤最大化的過程中存在一定的矛盾[6]。消費者在市場上購買綠色產品能推動企業綠色發展，但成本轉嫁帶來較高的產品價格及創新技術不成熟會降低消費者的購買意愿[7]。為此，政府的消費者補貼政策對企業和消費者關系具有一定的調節作用，能夠有效推動企業綠色生產和綠色產品擴散。溫興琦等(2018)[8]構建了綠色供應鏈上不同成員間的Stackelberg博弈模型，基于消費者綠色偏好，比較分析三種政府補貼策略的補貼效果。Shi等(2023)[9]從供應鏈視角出發構建包括政府、消費者和能源汽車制造商在內的三方演化博弈模型討論了博弈參與者的演化穩定策略，研究發現政府補貼會影響消費者和汽車制造商策略選擇大穩定的速度和變化方向。

綜合上述分析，消費者的綠色偏好及對綠色產品的購買力是拉動制造業企業綠色生產的重要因素，在現有的企業和消費者的關系研究中大部分學者從政府補貼和消費者行為兩個角度或綜合考慮政府補貼下消費者策略行為對綠色供應鏈決策產生的影響，鮮有文獻將消費者行為運用于企業綠色生產策略博弈中，且結合系統動力學原理展開研究。鑒于此，本文基于演化博弈理論構建企業和消費者之間的演化博弈模型，進一步結合系統動力學模型分析消費者行為對制造企業生產決策產生的影響，通過解決企業與消費者之間的產品溢價問題，促進企業綠色生產，擴大綠色產品的市場占有率。

1 演化博弈模型構建

1.1 模型的基本假設與支付矩陣

H1：演化博弈模型涉及制造業企業和消費者兩類群體，制造業企業生產策略為綠色生產或傳統生產，企業進行綠色生產的概率為x，傳統生產的概率為1-x；消費者的消費策略為綠色消費或傳統消費，消費者進行綠色消費的概率為y，傳統消費的概率為1-y，且(x，y)∈[0,1]。

H2：企業選擇綠色生產策略可以因聲譽提高和綠色產品溢價獲得額外收益A，同時也會付出更多高的生產成本C，企業選擇傳統生產策略因聲譽降低帶來的額外支出為F。p0和p1分別為綠色產品和普通產品的價格為p0>p1，α(0<α<1)為產品綠色度；普通產品的綠色度α為0，且普通產品的生產成本為C0。

H3：消費者選擇綠色消費策略時，企業的綠色生產會給消費者帶來潛在收益U。假設消費者能從所購買的產品中獲得價值v，且消費者購買企業產品會產生消費者剩余，因此v>p0>p1>0。β代表消費者對綠色產品的偏好程度，則對普通產品的偏好程度為1-β。普通消費者購買綠色產品的感知損失為L1，綠色消費者購買普通產品的感知損失為L2。

H4：由于綠色產品價格高于普通產品，為推動消費者綠色消費，政府根據企業產品綠色度給予購買綠色產品的消費者一定的綠色消費補貼αS，其中S為政府補貼給消費者的上限。

根據以上基本假設，建立制造業企業和消費者的博弈支付矩陣，具體見表1。

表1 制造業企業和消費者的雙方博弈支付矩陣

1.2 演化博弈模型的求解

令Ex為制造業企業選擇綠色生產的期望收益；E1-x為制造業企業選擇傳統生產的期望收益；E1為制造業企業的平均期望收益，則

根據演化博弈模型，制造業企業進行綠色生產的復制動態方程如下：

同理，消費者進行綠色消費的復制動態方程如下：

命題1 令F(x)=F(y)=0，可以得到5個局部均衡點：B1(0,0)，B2(1,0)，B3(0,1)，B4(1,1)，B5(x*,y*)。

1.3 演化路徑分析

雙方演化博弈的雅可比矩陣為：

參照Friedman提出的方法[10]，若DetJ> 0，且TrJ< 0，則復制動態方程均衡點為演化穩定策略(ESS)。根據命題1，將5個局部均衡點代入雅可比矩陣J的行列式和跡，得雅可比矩陣的行列式和跡的表達式如表2所示。

表2 局部均衡點的行列式和跡表達式

命題2 根據演化穩定策略需要滿足的條件，即DetJ>0，且TrJ<0，得出均衡點B2(1,0)，B3(0,1)和(x*，y*)不是系統的演化穩定點。

命題3 通過對均衡點的穩定性進行分析，博弈系統的動態演化過程存在三種情景：情景一，當β(A+p0-C)p1-C0-F，且A+p0-C>(1-β)(p1-C0-F)時，均衡點B4(1,1)為系統的演化穩定點；情景三，當β(A+p0-C)(1-β)(p1-C0-F)時，B1(0,0)和B4(1,1)是系統的兩個演化穩定點。

2 系統動力學仿真分析

2.1 SD-演化博弈模型的構建

結合系統動力學的基本原理，為進一步刻畫制造業企業和消費者在策略演化博弈中的行為趨勢，本文通過利用Vensim PLE軟件構建制造業企業和消費者雙方演化博弈的系統動力學模型，如圖1所示。

圖1 制造業企業和消費者的SD-演化博弈模型

2.2 數值仿真分析

在參照以往的研究經驗和滿足約束條件的基礎上，本文采用主觀方式對各參數初始值進行賦值。設企業進行“綠色生產”概率x和消費者選擇“綠色消費”概率y的初始值均為0.5。在滿足情景三的前提下，模擬情景三的同時通過改變單個變量值或兩個變量值來探究不同參數或參數組合對企業和消費者策略演化路徑的影響。

2.2.1 消費者綠色偏好β對系統演化的影響

保持其他數據值不變，令β=0.3、0.5、0.7和0.9，將數據錄入制造業企業和消費者的系統動力學模型中，得到企業進行“綠色生產”概率x和消費者選擇“綠色消費”概率y的仿真結果如圖2和圖3所示。

圖2 消費者不同綠色偏好β下企業策略演化路徑

圖3 消費者不同綠色偏好β下消費者策略演化路徑

圖2和圖3反映了消費者不同綠色偏好β對企業和消費者策略選擇的影響。由圖2、圖3可知，消費者綠色偏好β的臨界值范圍為0.5～0.7，當消費者對綠色產品的偏好程度低于臨界值時，企業選擇綠色生產和消費者選擇綠色消費的概率均為0，最終策略選擇趨近于(0，0)，即(傳統生產，傳統消費)；當消費者對綠色產品的偏好程度高于臨界值時，企業選擇綠色生產和消費者選擇綠色消費的概率均為1，企業和消費者的最終策略選擇轉變為(1，1)，即(綠色生產，綠色消費)，且偏好程度越高越加速企業綠色生產策略達到穩定狀態。數值仿真結果表明：消費者對綠色產品的偏好程度越高越有利于博弈系統向(1，1)的穩定狀態演化，最終企業選擇綠色生產策略。

2.2.2 消費者綠色偏好β和政府綠色消費補貼αS共同作用對系統演化的影響

保持其余參數值不變，取β=0.3，αS=4、β=0.5，αS=8和β=0.7，αS=12，探究兩種參數組合對企業和消費者策略選擇的影響。由圖4和圖5可以看出，消費者綠色偏好β和政府綠色消費補貼αS的臨界值分別介于0.3～0.5和4～8。當消費者和綠色消費補貼均低于臨界值區間時，企業和消費者的最終策略演化為(0，0)，此時企業選擇傳統生產和消費者選擇傳統消費；當消費者對綠色產品的偏好和綠色消費補貼均高于臨界值區間時，企業和消費者的最終策略演化為(1，1)，此時企業的策略選擇由傳統生產轉變為綠色生產，消費者策略選擇由傳統消費轉變為綠色消費，且隨著消費者偏好和政府綠色消費補貼力度的增大，企業選擇綠色生產概率達到1的時間縮短。數值仿真結果表明：達到一定水平的消費者綠色偏好和政府綠色消費補貼共同作用能促進企業選擇綠色生產策略，加快系統策略向(1，1)演化。

圖4 β和αS共同作用對企業策略選擇的影響

圖5 β和αS共同作用對消費者策略選擇的影響

2.2.3 消費者綠色偏好β和綠色產品價格p0共同作用對系統演化的影響

保持其余參數值不變，取β=0.3，p0=45、β=0.5，p0=50和β=0.7，p0=55，探究消費者綠色偏好β和綠色產品價格p0共同作用對企業和消費者策略選擇的影響。由圖6和圖7可以看出，消費者綠色偏好β和綠色產品價格p0的臨界值范圍分別為0.3～0.5和45～50。當消費者綠色偏好和綠色產品價格均低于臨界值區間時，企業和消費者分別選擇傳統生產和傳統消費為最終穩定策略，即(0，0)為演化穩定點；當消費者綠色偏好和綠色產品價格均高于臨界值區間時，企業和消費者的策略選擇都會發生轉變，兩者分別選擇綠色生產和綠色消費為最終穩定策略，即(1，1)為演化穩定點。數值仿真結果表明：綠色產品價格較高時，主要靠消費者自身的綠色偏好來拉動企業選擇綠色生產策略。也就是說，當消費者綠色偏好和綠色產品價格均高于臨界值時，消費者的綠色偏好起到決定性作用，加快系統策略向(1，1)演化，激勵企業選擇綠色生產策略。

圖6 β和p0共同作用對制造業企業策略選擇的影響

圖7 β和p0共同作用對消費者策略選擇的影響

3 結語

本文基于演化博弈理論，構建了制造業企業和消費者之間的演化博弈模型，并系統分析了模型的穩定性得出三種情景，結合系統動力學模型開展企業“綠色生產”和消費者“綠色消費”的數值仿真分析，進一步分析情景三中不同參數和參數組合變化對企業行為轉變的影響，探索企業“綠色生產”和消費者“綠色消費”的動態演變過程。研究發現：(1)當消費者對綠色產品的偏好程度較高時，制造業企業傾向于選擇綠色生產策略；(2)在消費者綠色偏好增大的同時增加政府對消費者發放的綠色消費補貼能夠推動企業策略選擇由傳統生產轉向綠色生產，且補貼水平的提高加速綠色生產策略達到穩定狀態；(3)在消費者綠色偏好增大的同時合理設置綠色產品價格會促進企業選擇綠色生產作為最終策略。當消費者綠色偏好和綠色產品價格均超出臨界值時，消費者綠色偏好對企業策略選擇起到決定性作用。(4)消費者的綠色偏好和綠色消費補貼或綠色偏好和綠色產品價格雙變量對企業綠色生產策略的產生的影響要高于綠色偏好單變量對其產生的影響。