考慮綠色偏好與產(chǎn)品替代率的新能源汽車供應(yīng)鏈效益分析

孫功勛,趙敬華

上海理工大學(xué) 管理學(xué)院, 上海 200093

1 引 言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。為有效應(yīng)對氣候變化、環(huán)境風(fēng)險挑戰(zhàn)、能源約束等問題,需要不斷推進能源可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)下最火的綠色轉(zhuǎn)型行業(yè)之一,對可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用[1]。與傳統(tǒng)燃油車相比,新能源汽車主要有以下兩個優(yōu)勢:第一,充電成本低,有效降低生活成本;第二,碳排放量少,對環(huán)境保護起到一定作用[2-3]。與此同時,隨著國民環(huán)保意識漸漸提高和低碳消費行為逐步養(yǎng)成,部分消費者在購車時關(guān)心的不僅僅是汽車價格,還有消費者綠色偏好和產(chǎn)品是否可替代等因素。中國作為世界上新能源汽車保有量和新增量最大的國家,其供應(yīng)鏈發(fā)展具有廣泛的前景。因此,研究消費者綠色偏好(影響消費者花費更高代價購買環(huán)境友好產(chǎn)品或綠色產(chǎn)品的意愿)和產(chǎn)品替代率(兩種產(chǎn)品的可替代性,衡量生產(chǎn)競爭的強度)等因素對新能源汽車供應(yīng)鏈的影響具有重要意義。

當(dāng)前,許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)消費者綠色偏好在供應(yīng)鏈管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。戴道明等[4]發(fā)現(xiàn),消費者綠色偏好的提高有利于零售商利潤的提高,且對整體供應(yīng)鏈利潤具有重要作用;同時,劉侃瑩等[5]發(fā)現(xiàn)消費者偏好對于產(chǎn)品的定價策略產(chǎn)生影響;Zhou與張玲紅等[6-7]建議政府推廣低碳理念來提高消費者環(huán)保意識,從而實現(xiàn)碳排放量的減少;Ren等[8]則利用魯棒工具分析了消費者偏好的上限和下限;Li等[9]通過混合整數(shù)規(guī)劃模型研究得出消費者偏好與整體利潤之間存在正相關(guān)。

除消費者綠色偏好對供應(yīng)鏈管理產(chǎn)生重要影響之外,提高產(chǎn)品替代率也是至關(guān)重要的[10],產(chǎn)品替代率對產(chǎn)品價格和供應(yīng)鏈利潤的影響具有正向影響[11]。Gheibi等[12]發(fā)現(xiàn),在一定情況下,當(dāng)一個供應(yīng)商未能交付其產(chǎn)品時,零售商降低替代產(chǎn)品的價格有利于提高本身的利潤;Li等[13]指出隨著產(chǎn)品可替代性的增加,制造商將始終受益,而零售商只有在直銷成本超過閾值時才能受益。除此之外,提高產(chǎn)品替代率可以有效減少因突發(fā)風(fēng)險帶來的損失[14],作考慮產(chǎn)品替代性的供應(yīng)鏈模型更有利于供應(yīng)鏈上各主體作出最優(yōu)決策[15]。

綜上所述,學(xué)者多考慮價格等因素對供應(yīng)鏈整體利潤的影響,較少將消費者綠色偏好和產(chǎn)品替代率共同作為影響供應(yīng)鏈需求和利潤產(chǎn)生的主要因素。論文創(chuàng)新地考慮將消費者偏好、產(chǎn)品替代率作為共同影響新能源汽車供應(yīng)鏈的主要因素,通過供需關(guān)系建立模型,研究兩者共同作用下供應(yīng)鏈各主體的利潤變化,利用逆向歸納法和Maple軟件對模型進行求解和數(shù)值分析,發(fā)現(xiàn)在不同情況下消費者綠色偏好和產(chǎn)品替代率對于供應(yīng)鏈各主體影響不同。該模型下,消費者綠色偏好和產(chǎn)品替代率作為影響供應(yīng)鏈各主體利潤的主要因素,對未來推動整體供應(yīng)鏈的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

2 研究假設(shè)與模型建立

2.1 問題描述與建設(shè)

考慮由兩個汽車制造商、一個分銷商組成的兩級供應(yīng)鏈。其中,汽車制造商1只生產(chǎn)新能源汽車,汽車制造商2只生產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車,汽車制造商1、2的地位均等,均為供應(yīng)鏈中的主導(dǎo)者;汽車分銷商既銷售新能源汽車,又銷售傳統(tǒng)燃油車,為供應(yīng)鏈中的決策跟隨者。該新能源汽車供應(yīng)鏈進行Stackelberg博弈,決策順序為汽車制造商1決定新能源汽車的單位批發(fā)價格,汽車制造商2決定傳統(tǒng)燃油車的單位批發(fā)價格,分銷商根據(jù)市場變化決定新能源汽車、傳統(tǒng)燃油車單位銷售價格。

具體參數(shù)符號及意義如表1所示。

表1 參數(shù)符號及意義

假設(shè)1 考慮以汽車制造商1(只生產(chǎn)新能源汽車)、汽車制造商2(只生產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車)和一個汽車分銷商為主體。第一階段,兩制造商分別決定單位批發(fā)價格w1、w2,環(huán)境改善成本e1、e2;第二階段,汽車分銷商決定單位售價p1、p2。

假設(shè)2 假設(shè)初始汽車市場需求基數(shù)為Q,新能源汽車的實際市場需求量為Q1,傳統(tǒng)燃油車的實際市場需求量為Q2。考慮各汽車需求量受價格、新能源車和傳統(tǒng)燃油車之間的可替代率、因環(huán)保改善增加的需求以及消費者綠色偏好等因素的影響,參考文獻[16],Q1、Q2可以分別表示為Q1=Q+α[e1-k(e2-e1)]-p1+k(p2-p1),Q2=Q+α[e2-k(e1-e2)]-p2+k(p1-p2)。其中α表示消費者綠色偏好系數(shù);k表示產(chǎn)品替代率,即消費者在考慮銷售價格以及環(huán)境改善成本等等素下購買新能源車而放棄購買傳統(tǒng)燃油車的比例;α,k∈[0,1]。

2.2 模型構(gòu)建與求解

通過制造商、分銷商的供求關(guān)系可求得供應(yīng)鏈各主體的利潤(效益)如下:

汽車制造商1的利潤:

(1)

汽車制造商2的利潤:

(2)

汽車分銷商的利潤:

ΠR=Q1(p1-w1)+Q2(p2-w2)

(3)

由于

Q1=Q+α[e1-k(e2-e1)]-p1+k(p2-p1)

Q2=Q+α[e2-k(e1-e2)]-p2+k(p1-p2)

e2=0

式(3)可化簡為

ΠR=[Q+(1+k)αe1-p1+k(p2-p1)](p1-w1)+

[Q-αke1-p2+k(p1-p2)](p2-w2)

(4)

采用逆向歸納法,求解p1、p2。式(4)的海塞矩陣為

H1為負定,故存在唯一解p1、p2,使得汽車經(jīng)銷商的利潤最大。

令式(4)關(guān)于p1、p2的一階導(dǎo)為0,可得

k(p1-w1)-(p1-w1)+k(p2-w2)=0

(5)

k(p2-w2)-(p2-w2)+k(p1-w1)=0

(6)

聯(lián)立式(5)、式(6)可解得:

代入式(1)、式(2)可得:

(7)

(w2-c2)

(8)

對式(1)、式(2)分別求關(guān)于w1、w2的一階導(dǎo),可得

(9)

(10)

令式(9)、式(10)分別為0,聯(lián)立求解,得w1、w2:

(11)

(12)

將w1、w2代入式(7)、式(8),由于環(huán)境改善成本取決于制造商ei、e2,所以對式(7)求關(guān)于e1的偏導(dǎo)數(shù),令其等于0,可得

(13)

綜上,解得:

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

ΠS=ΠM1+ΠM2+ΠR

(21)

其中:

A=16k2(k+1)3f1c1+2(k+1)[(3k+2)Q-2(k+1)2c1-

k(k+1)c2]f1+(k+1)[(k+1)2α-12k2]α

B=(k2+4k+2)α2+

[4k(k+1)c2-4(k2+4k+2)c1+4(3k+2)Q]f1

C=k(3k2+10k+5)α2+12k(k+1)f1c1-

8(k+1)(2k+1)f1c2+(12k3+32k2-20k-24)f1Q

D=-k(k+1)α2+4k(k+1)f1c1-4(k2+4k+2)f1c2+

4(3k+2)f1Q

3 仿真實驗與數(shù)值分析

3.1 參數(shù)設(shè)置

為了更直觀地分析消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率對制造商1、制造商2、分銷商以及供應(yīng)鏈整體利潤的影響,參考行業(yè)報告和以往研究文獻,假設(shè)初始汽車市場需求基數(shù)Q=2,制造商1的單位生產(chǎn)成本c1=1.5,制造商2的單位生產(chǎn)成本c2=1,制造商1與環(huán)保生產(chǎn)和運營相關(guān)的成本因素f1=0.5。

3.2 仿真分析

基于參數(shù)的設(shè)計以及Maple軟件進行仿真,根據(jù)仿真結(jié)果,分析消費者綠色偏好系數(shù)α和產(chǎn)品替代率k對于兩級供應(yīng)鏈各主體利潤的影響以及在不同情況下何種影響因素(α或k)占據(jù)主導(dǎo)地位。

3.2.1 消費者綠色偏好系數(shù)α對兩級供應(yīng)鏈的影響

如圖1—圖3所示,當(dāng)產(chǎn)品替代率k分為0.5、0.6、0.8時,制造商1(只生產(chǎn)新能源車)、分銷商以及整體供應(yīng)鏈的利潤隨著消費者綠色偏好系數(shù)α提高而逐漸增長,但制造商2(生產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車)的利潤隨著消費者綠色偏好系數(shù)提高而逐漸減少。這是由于新能源汽車的普及和消費者節(jié)能環(huán)保意識逐漸增強,更多的消費者會購買新能源車,但考慮到充電設(shè)施等問題,部分消費者繼續(xù)選擇購買燃油車。因此,制造商1的利潤逐漸增長,而制造商2的利潤下降有限。此時分銷商的利潤會隨著消費者購車需求增加,利潤增大,最終導(dǎo)致整體供應(yīng)鏈的利潤提升。

圖1 當(dāng)k=0.5時供應(yīng)鏈利潤隨α變化情況

圖2 當(dāng)k=0.6時供應(yīng)鏈利潤隨α變化情況

圖3 當(dāng)k=0.8時供應(yīng)鏈利潤隨α變化情況

3.2.2 產(chǎn)品替代率k對兩級供應(yīng)鏈的影響

如圖4—圖6所示,當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)α分別為0.5、0.6、0.8時,分銷商和整體供應(yīng)鏈的利潤隨著產(chǎn)品替代率升高而逐漸增加。但總的來說,制造商1的利潤隨著產(chǎn)品替代率升高而上升,最終超過制造商2的利潤。這是因為產(chǎn)品替代率的提高伴隨著一定基礎(chǔ)設(shè)施成本的增加,因此,短期內(nèi)制造商1的利潤變化不大,但隨著基礎(chǔ)設(shè)施的完善,該成本不斷減少,制造商1的利潤逐漸增大。此時,制造商2和分銷商的利潤隨著產(chǎn)品替代率升高而增加,最終處于穩(wěn)定的范圍,使得整體供應(yīng)鏈利潤上升。

圖4 當(dāng)α=0.5時供應(yīng)鏈利潤隨k的變化情況

圖5 當(dāng)α=0.6時供應(yīng)鏈利潤隨k的變化情況

圖6 當(dāng)α=0.8時供應(yīng)鏈利潤隨k的變化情況

3.2.3 不同情況下兩級供應(yīng)鏈利潤的主要影響因素

考慮當(dāng)k或α為一個定值的時候,兩級供應(yīng)鏈的利潤隨另一個變量變化而變化的情況。如圖7所示:當(dāng)k=0.5時,橫坐標(biāo)x表示消費者綠色偏好系數(shù),縱坐標(biāo)表示制造商1的利潤變化情況;當(dāng)α=0.5時,橫坐標(biāo)x表示產(chǎn)品替代率,縱坐標(biāo)表示制造商1的利潤變化情況,以此類推。

圖7 制造商1的利潤隨k或α變化趨勢

圖7—圖10分別表示k或α變化時制造商1、制造商2、分銷商、整體供應(yīng)鏈利潤的變化曲線圖。如圖7所示:制造商1的利潤與消費者綠色偏好系數(shù)α、產(chǎn)品替代率k呈正相關(guān)。即隨著消費者綠色偏好系數(shù)或產(chǎn)品替代率的不斷提高,制造商1的利潤也不斷增加。不同的是,當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率都偏小時,產(chǎn)品替代率對制造商1利潤產(chǎn)生的影響較大。但隨著消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率逐漸增大,消費者綠色偏好系數(shù)逐漸成為影響制造商1利潤的主要因素。

如圖8所示:制造商2的利潤與消費者綠色偏好系數(shù)α呈負相關(guān),與產(chǎn)品替代率k呈正相關(guān)。但當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率都偏小時,消費者綠色偏好系數(shù)對制造商2的利潤影響較大,產(chǎn)品替代率的影響較小。隨著消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率逐漸增大,產(chǎn)品替代率逐漸成為影響制造商2利潤影響的主要因素。

圖8 制造商2的利潤隨k或α變化趨勢

如圖9所示:分銷商的利潤與消費者綠色偏好系數(shù)α、產(chǎn)品替代率k呈正相關(guān)。除此之外,當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率都偏小時,產(chǎn)品替代率對于分銷商的利潤影響較大,消費者綠色偏好系數(shù)對于分銷商的利潤影響較小。但隨著消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率逐漸增大,消費者綠色偏好系數(shù)逐漸成為影響分銷商利潤的主要因素。

圖9 分銷商的利潤隨k或α變化趨勢

如圖10所示:整體供應(yīng)鏈利潤與消費者綠色偏好系數(shù)α、產(chǎn)品替代率k呈正相關(guān)。不同的是,當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率都偏小時,消費者綠色偏好系數(shù)對整體供應(yīng)鏈的利潤影響較大,產(chǎn)品替代率對整體供應(yīng)鏈的利潤影響較小;但隨著消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率逐漸增大,產(chǎn)品替代率逐漸成為影響整體供應(yīng)鏈利潤的主要因素。

圖10 整體供應(yīng)鏈利潤隨k或α變化趨勢

4 結(jié)論與討論

相比較其他模型,創(chuàng)新地考慮將消費者綠色偏好和產(chǎn)品替代率作為影響新能源汽車供應(yīng)鏈利潤的主要因素。將兩個不同的汽車制造商和一個分銷商組成的兩級供應(yīng)鏈作為研究主體,考慮在消費者綠色偏好、產(chǎn)品替代率等影響因素共同作用下,通過供求關(guān)系構(gòu)建供應(yīng)鏈各主體的利潤函數(shù)模型并對其結(jié)果進行分析。研究結(jié)果表明:在不同階段,即消費者綠色偏好和產(chǎn)品替代率在不同范圍時,供應(yīng)鏈各主體效益的主要影響因素不同,針對其主要影響因素作出相應(yīng)管理決策來實現(xiàn)其自身效益的最大化。具體結(jié)論如下:(1) 對新能源汽車制造商、分銷商、整體供應(yīng)鏈而言,其利潤與消費者綠色偏好系數(shù)、產(chǎn)品替代率都呈正相關(guān)。(2) 對傳統(tǒng)燃油車制造商而言,其利潤與消費者綠色偏好系數(shù)呈負相關(guān),與產(chǎn)品替代率呈正相關(guān)。(3) 當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率都較小時,產(chǎn)品替代率對制造商1和分銷商產(chǎn)生的影響較大;但隨著消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率的逐漸提高,消費者綠色偏好系數(shù)逐漸成為影響制造商1和分銷商利潤的主要因素。(4) 當(dāng)消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率都較小時,產(chǎn)品替代率對制造商2和整體供應(yīng)鏈利潤產(chǎn)生的影響較大;但隨著消費者綠色偏好系數(shù)和產(chǎn)品替代率逐漸提高,產(chǎn)品替代率逐漸成為影響整體供應(yīng)鏈利潤的主要因素。在后續(xù)的研究中,將進行多制造商和多分銷商的復(fù)雜情況下,新能源汽車供應(yīng)鏈的效益分析。