上游供應商生態設計研發對低碳供應鏈的影響

【摘" 要】為了對比分析上游供應商不同生態研發模式對于整條供應鏈的影響效果，論文基于上游兩個供應商不同的生態設計研發模式構建不同的博弈模型，研究不同模式下不同主體最佳研發努力程度及最優決策，進一步分析不同的生態設計研發模式對低碳供應鏈的競爭、經濟效益、環境效益以及消費者福利的影響并進行比較。研究主要發現：分散決策模式不利于整體供應鏈綠色程度提高，且產品的綠色研發努力系數在集中決策模式下效果最佳；供應鏈同時展開生態設計的價值創造要高于單獨展開生態設計時的各自收益；政府對低碳產品的補貼力度越大，對環境造成的影響越小。以上結論為上下游企業選擇合適的生態設計研發模式，實現整體經濟環境效益最優提供決策依據。

【關鍵詞】低碳供應鏈；綠色設計；博弈論

【中圖分類號】F273；F224.32" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文獻標志碼】A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文章編號】1673-1069（2024）10-0058-03

1 引言

隨著低碳環保得到社會越來越廣泛的支持和重視，低碳化運營已經成為企業在市場競爭中建立優勢的重要途徑。2020年3月國家發展改革委、司法部印發的《關于加快建立綠色生產和消費法規政策體系的意見》提出了推行綠色設計、發展工業循環經濟、推進農業服務業綠色發展、推行綠色生活方式等多項任務[1]。為了有效實現降低碳排放總量的目標，我國于2021年2月1日正式啟動全國碳市場發電行業第一個履約周期，并不斷擴大碳市場覆蓋范圍。在碳交易市場制度運營的管制下，高排放、高能耗型企業都將在規定限額的碳排放量下進行生產運營，對其生產運營模式產生了深遠的影響[2]。相對應的，企業的生產決策變得更為復雜，其所在的供應鏈在進行契約設計時，會面臨更大的挑戰。

在政府管制和消費者綠色偏好的雙重導向下，越來越多的生產商和供應商選擇進行低碳投資以推進其生態設計研發。如首鋼在自身實行降碳措施的同時，資本投資上游企業來探索供應鏈能源結構優化路徑和促進整體供應鏈綠色化、低碳化發展。然而同低碳供應鏈上企業的其他一次性投入技術減排投資相比，生態設計研發常常由于前期投入較大，導致企業不僅要承擔巨額的投資費用還要承受相應的投資風險。例如，格力曾經投資超過10億元資金用于空調等電器的綠色研發。因此，供應鏈上下游企業之間難免會因為生態設計研發成本而產生成本分擔和利潤分配的沖突，導致低碳供應鏈的上下游生產決策變得更為復雜，契約設計時也會面臨更大的難題。此外，由于不同企業的低碳投資認知水平和自身綠色研發努力程度存在的差異，供應鏈上的生態設計研發更多的是供應商和生產商各自開展綠色研發，以提升整條供應鏈的綠色程度。上下游同時開展某項生態設計研發的情形并不普遍，生產商和供應商的生態設計研發模式在環境方面的協作實踐水平不高。目前對于上下游供應鏈中的供應商是否進行生態設計的問題，缺少對整體供應鏈的影響和不同模式下的效益比較分析。

2 模型建立

2.1 問題描述

本文考慮由生產同一個零部件產品的兩個供應商和一個生產商構成的供應鏈系統，根據兩個供應商是否進行產品的生態設計，是否在產品供應生產初期考慮產品的環境保護進行綠色研發的情況來分析其對于整個供應鏈系統的影響。根據企業調研，目前存在供應鏈生態設計模式基本為：一是零部件供應商1和零部件供應商2都跳過產品的生態設計環節，只生產普通的零部件產品出售給生產商，然后生產商對應生產出普通產品在消費市場上售賣給消費者；二是兩個零部件供應商互不商量各自決策，都選擇獨自進行零部件產品的生態設計，生產商對兩種零部件產品進行選擇生產，消費者接著根據其偏好進行購買選擇；三是零部件供應商和生產商集中決策，合作決定上下游產品的生態設計環節。基于此背景，為了對比不同綠色生態設計模式對于單件零部件售價、需求量、收益等的影響，本文以上述3種產品生態設計研發模式為基礎，構建供應商不進行產品生態設計、同時進行產品生態設計和集中決策下進行產品生態設計的博弈模型，該模型由兩個零部件供應商和一個生產商組成。通過對比分析，確定進行產品綠色研發設計的最優模式，并分析供應商產品生態設計水平對于供應鏈競爭的影響。

2.2 模型符號

本文用到的模型符號及其說明，具體見表1。

2.3 需求函數

這里參考供應鏈管理研究中一個經典常見的市場需求模型，具體可見文獻[3]的描述，市場需求函數如下：

qi=Q-pi+gτiw+gτiM=Q-pi+g（τiw+τiM）

其中i∈{N，Y}，表示消費者對于產品價格的敏感程度；g表示消費者的環保接受程度，g越大說明消費者的環保意識越高。其中，ggt;0表示消費者的環保接受程度對于生態設計研發產品的需求具有正向影響，且結合實際情況發現，消費者對于單位產品的價格敏感系數要大于單位產品環保程度的接受系數，即？琢gt;ggt;0。

2.4 模型建立

零部件供應商都不進行產品的生態設計：

πNw1=（wN1-c1）（Q-pN）

πNw2=（wN2-c2）（Q-pN）

πNM=（pN-wN1-wN2）（Q-pN）

零部件供應商進行產品的生態設計：

πYw1=（wY1-c1）（Q-pY）-

πYw2=（wY2-c2）（Q-pY）

πYM=（pY-wY1-wY2+τY）（Q-pY）

集中決策時：

πC=（pC-c1-c2+τC）（Q-pC）-

3 模型分析

結論1 ，不同產品生態設計的情形對單位零部件價格的影響：wN1lt;wY1，wN2lt;wY2。

結論1說明，在零部件供應商進行零部件產品的生態設計和堅持綠色研發的過程中，會將零部件產品生態設計產生的綠色成本轉移到零部件產品的定價上——零部件供應商會通過提高產品售價來想方設法均攤綠色研發成本，提高收益。當零部件供應商進行產品的生態設計時，雖然會增強其在產品市場中的市場競爭力，贏得有綠色環保偏好的顧客青睞，從而使銷售量不斷提高。但是正是由于生態設計的過程會增加成本才導致綠色設計的單位零部件產品價格一定會高于不進行綠色設計的單位零部件產品價格。

零部件產品在生產過程中的綠色研發成本系數不僅會對其單位產品價格產生影響，而且會影響零部件供應商和生產商的綠色設計積極性。考慮到生態設計過程中的成本問題，一旦生態設計的成本系數過大使得綠色成本超過經濟收益，那么生態設計帶來的經濟效果就會呈現邊際遞減的趨勢，打擊零部件供應商的綠色環保積極性。與此同時綠色研發成本系數過高會影響生產商在產品制造過程對產品是否采用綠色制造方式的偏好產生影響，相對降低生產商的產品綠色環保努力程度。

結論2，不同產品生態設計的情形對于產品市場需求量的影響：qNlt;qY。

結論2說明，在當代越來越重視綠色低碳環保的社會理念影響下，不進行生態設計的零部件供應商的銷量會低于進行生態設計的供應商。越來越多的消費者的綠色觀念在不斷提升，甚至有相當一部分消費者愿意為低碳產品買單，這種綠色消費理念正在潛移默化影響生產商和供應商考慮自己的生產環節是否對環境有益。顧客的環保偏好和綠色低碳的行為選擇會影響零部件供應商和生產商的供應鏈運作優化，也是零部件供應商企業橫向競爭的關鍵因素之一。

零部件產品的市場需求量會受到單位零部件產品的綠色設計努力程度的影響，零部件市場需求量與其單位綠色設計努力程度基本成正比關系。消費者在購買過程中會持續關注產品的綠色程度，產品的綠色程度高低很大一部分取決于零部件供應商和生產商在生產過程中的綠色設計努力程度。綠色設計努力程度越大，最終產品的綠色度就會越高。隨著消費者對產品綠色敏感度不斷提升，產品的綠色度越高，其市場需求量勢必會隨之增加。在綠色低碳消費理念和環保消費行為的驅使下，零部件供應商對零部件產品進行產品生態設計會促進產品的銷量增加。

結論3 ，不同產品生態設計的情形對于收益的影響：①當kgt;時，πNw1lt;πYw1；當kgt;時，πNw2lt;πYw2。②πClt;πN，πClt;πY。

πN=πNw1+πNw2=

πY=πYw1+πYw2=

結論3說明，當零部件供應商對于單位零部件產品的綠色設計成本系數達到某一閾值的時候，零部件供應商對于零部件產品進行產品生態設計時的效益要大于不進行產品生態設計的效益。并且綜合結論2、結論3，在產品生態設計的情境下，雖然零部件供應商的綠色設計努力成本更高和生產商支付的零部件費用更高，但是單位綠色低碳零部件產品制造出的最終產品綠色度越高，更受消費者偏愛。產品的綠色低碳性賦予產品更強的市場競爭力，提高產品的最終銷量，導致其最終受益也要大于非生態設計產品。因此，進行產品生態設計的零部件供應商是具有長期可持續發展的產品優勢的。

結論4：①當kgt;時，零部件供應商1愿意進行零部件產品的生態設計，否則，零部件供應商1就會拒絕進行零部件產品的生態設計；②當kgt;時，零部件供應商2愿意進行零部件產品的生態設計，否則，零部件供應商2就會拒絕進行零部件產品的生態設計。

結論4說明，從零部件供應商自身收益最大化的角度出發，當供應商在單位零部件產品的綠色設計成本系數滿足kgt;時，零部件供應商1從事零部件產品生態設計所帶來的利潤收益就會大于其不從事產品生態設計時的利潤收益，那么這時零部件供應商參與綠色研發的意向就會超過其不參加綠色研發的意向。同理，對于供應商2來說當kgt;時，其參與產品生態設計所能帶來的收益會超過不參與產品生態設計時的收益，這時零部件供應商2自然愿意參加產品的綠色研發，否則，零部件供應商2就會拒絕參與產品的綠色研發。零部件供應商參加產品的生態設計的意向取決于產品綠色設計成本系數的大小情況，因此為了控制零部件產品的綠色設計成本系數，零部件供應商應該針對不同的狀況合理結合自身綠色低碳技術采取相應的可行措施，選擇開展單位零部件產品的生態設計的強度和低碳形式。

結論5 ，不同產品生態設計的情形下政府政策對產品的環保程度和環境的影響：當生產商選擇使用生態設計的零部件生產環保產品時，生產環節給環境帶來的影響程度與政府采取補貼政策的實行力度有關，即政府對低碳產品的補貼力度越大，對環境造成的影響越小。主要原因是當政府采取補貼政策時，無論是普通產品還是低碳產品其單位零售價格會降低。由于政府補貼的存在，消費者的購買成本也隨之降低，這樣會激發消費者對進行過生態設計產品的偏好程度和購買積極性，進而增加該產品銷售量，在某種程度上低碳產品對環境的影響程度加深。但是，減少普通產品銷售量，間接減少普通產品對環境造成的影響，且低碳產品增加量小于普通產品減少量，最終使環境影響變小。

4 結語

①零部件供應商為了贏得環保偏好消費者的滿意，盡可能提高自己零部件產品的銷售量，應努力降低進行零部件產品生態設計過程中的綠色研發成本系數。零部件供應商之間，供應商與生產商之間最好進行信息和綠色環保技術方面的合作來取得顯著的綠色環保效益，提升各方的綠色產品設計的積極性。

②考慮到生態設計過程中的成本問題，一旦生態設計的成本系數過大使得綠色成本超過經濟收益，那么生態設計帶來的經濟效果就會呈現邊際遞減的趨勢，打擊零部件供應商的綠色環保積極性。

③比起零部件供應商之間分散決策是否進行單位零部件產品的生態設計，集中決策時的最終產品收益是最大的——集中決策時的收益會大于不進行產品生態設計和分散決策進行產品綠色研發情形下的最終收益。比起各個環節負責商的分散決策，更加提倡建立合理的收益共享契約，促進供應鏈各個部分的整體效應，引進科學的集體決策機制減少不必要的分散收益損失。

④不同產品生態設計的情形下政府政策會影響零部件供應商和生產商的綠色設計成本系數，而綠色生產成本會負向影響生態環境、碳排放程度和綠色環保產品的產量和未來發展規模。

本文的主要管理啟示包括：一是為了保證綠色環保效益和上下游的綠色環保積極性，零部件供應商最好與同行業競爭者、下游生產商在綠色生態設計的環節達成合作契約，以此來降低綠色研發成本系數；二是鑒于單位產品綠色設計努力程度對于銷量的積極影響，應該激勵零部件供應商和生產商的綠色研發行為，最好促進各方進行集中決策合作，使得環保效益最大化；三是政府部門應通過多種渠道宣傳綠色環保概念，普及全民低碳消費意識，提升消費者對低碳產品的購買意愿。

【參考文獻】

【1】國家將加快建立綠色生產和消費法規政策體系[J].現代制造技術與裝備，2020，56（09）：2.

【2】R. C S， Shantanu B， Luk N V W. Closed-Loop Supply Chain Models with Product Remanufacturing[J]. Management Science，2004，50（2）.

【3】徐春秋，趙道致，原白云，等.上下游聯合減排與低碳宣傳的微分博弈模型[J].管理科學學報，2016，19（02）：53-65.