考慮收益共享契約的綠色供應鏈協調策略研究

胡永仕,孫金凱,林 晶

(1.福建理工大學 交通運輸學院,福建 福州 350118;2.福建江夏學院 數理部,福建 福州 350108)

2020年9月22日,習近平總書記在第75屆聯合國大會上作出關于碳減排、碳達峰的重要宣示。推進“雙碳”工作是破解資源環境約束沖突問題,實現可持續發展的迫切需要[1]。2021年中國制造業增加值規模達31.4萬億元,占GDP比重達27.4%,且制造業增加值自2010年以來已連續12年世界第一[2]。同時,制造業也是我國碳排放的大戶,根據國際能源署2019年數據[3],我國制造業CO2排放量占全國CO2排放總量的36.30%。綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式,其目標是使產品在從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品全壽命周期中,對環境的影響(負作用)最小,資源利用率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化,是“雙碳”背景下制造業實現可持續發展和保持競爭力的必然選擇[4]。近年來,我國許多制造企業也積極將綠色制造理念付諸實踐并取得了一定的成效。如美的集團5年綠色研發投入超過300億元,實現了萬元總產值綜合能耗降低15.83%[5]。

綠色制造需要投入大量的資金和人力,如何平衡投入與產出將直接影響到制造商綠色投資的積極性,也關系到我國“雙碳”目標能否實現。在現有研究中,學者多采用供應鏈契約解決此問題。供應鏈契約能夠使供應鏈成員的成本和利潤相互協調。JEULAND等[6]總結了供應鏈契約種類,包含收益共享契約、成本分擔契約、回購契約、兩部分關稅契約、數量折扣契約等。其中收益共享契約是指買方將一定比例的銷售收益交付賣方,以換來批發價格折扣,改進供應鏈運作績效的一種協調方式[7]。裴發紅等[8]針對單個供應商和零售商組成的玉米供應鏈,建立采用收益共享合同的博弈模型,研究表明制定合理的利潤分配比例能夠協調供應鏈成員利潤。陳靜等[9]針對單一制造商和零售商構成的雙渠道低碳供應鏈,構建基于收益共享契約的Stackelberg模型,發現收益共享契約能夠在一定條件下實現供應鏈成員利潤的Pareto改進。CAO等[10]討論了由一個制造商和一個零售商組成的低碳供應鏈,在收益共享契約下建立無碳排放限制和考慮碳排放限制的Stackelberg模型,發現合理的收益共享契約可以實現供應鏈成員利潤的Pareto改進。

以上對于協調契約的研究主要集中于單一供應鏈,而未考慮供應鏈之間的競爭。近年來,已有大量學者關注競爭供應鏈的協調契約設計問題。楊天劍等[11]利用“成本分擔+二步定價”契約協調了一個第三方平臺和兩個回收商組成的價格競爭的供應鏈。張學龍等[12]構建一個制造商和兩個零售商組成的價格和服務競爭模型,分析了“收益共享+成本分擔”契約對供應鏈成員利潤的協調作用。劉新民等[13]考慮由兩個供應商和一個零售商構成的二級供應鏈,分析價格和質量雙重競爭情形下的協調問題。CHARKRABORTY等[14]研究表明成本分擔合同有利于提高兩個質量競爭制造商和一個零售商的二級供應鏈的質量改進水平和利潤。SEYEDHOSSEINI等[15]在一個壟斷制造商和兩個價格競爭零售商組成的供應鏈中,研究二步定價合同對供應鏈成員利潤和最優決策的影響。ZHANG等[16]在價格和產品質量競爭下,探討供應鏈競爭對批發價格、收益共享、成本降低投資成本分擔、質量改進投資成本分擔4種契約實施的影響。SEIFBARGHY等[17]基于單個制造商和零售商組成的供應鏈中,探究價格和質量競爭對收益共享契約的影響。

上述研究對競爭供應鏈的因素主要集中于價格、質量和服務方面,并未考慮產品綠色度的競爭。當前,隨著綠色發展逐漸成為主流的發展共識,政府的政策和社會公眾的監督要求制造企業重視綠色制造,關注產品對環境的影響。因此,我國大量制造企業進行綠色產品研發和生產。例如,寧德時代、衛藍新能源等大型企業對新能源電池研發投入大量人力和資金。經濟合作與發展組織也指出,經合組織國家中27%的消費者是綠色消費者,他們有強烈的環保意識并愿意為綠色產品買單[18]。因此,供應鏈間產品綠色度水平競爭日益加劇,甚至成為影響綠色供應鏈發展的關鍵因素。常建紅等[19]開展了考慮綠色度的競爭對供應鏈成員產品決策影響的研究。ZHANG等[20]基于單個制造商和零售商組成的供應鏈,比較分析綠色產品和非綠色產品競爭下的最優決策。

綜上可知,對于供應鏈綠色度競爭研究主要集中于綠色度單個因素,少有學者同時將綠色度與價格、質量或服務等因素共同考慮?；诖?筆者考慮產品價格和綠色度兩個競爭因素,并在競爭供應鏈中設計收益共享契約,探討其對供應鏈成員的經濟效益影響。首先,從鏈內博弈視角,研究制造商和零售商達成收益共享契約的激勵條件以及契約對產品綠色度的提升效果。其次,從鏈間競爭視角,研究鏈內的收益共享契約對鏈間成員橫向競爭和縱向合作的影響機制,即若一條供應鏈實行收益共享契約,另一條供應鏈中的零售商接受這個契約是否能獲得更多的利潤。

1 模型符號及假設

假設1在單個制造商i(Mi)和單個零售商i(Ri)組成(i=1,2)的兩條綠色供應鏈。假設制造商i的批發價格為wi,產品綠色度為ei,產品的綠色度體現了產品對環境的友好程度。零售商的零售價格為pi,產品銷量為qi。兩種產品在市場中進行價格和綠色度競爭[21]。

假設3消費者更青睞綠色產品,即產品綠色度越高,其銷量也越高。

假設4參照文獻[22],假設制造商的生產成本ci為0。為確保研究有意義,假設pi>wi>ci,i=1,2。

借鑒文獻[23]的市場需求函數,假設零售商i(i=1,2)的需求函數為:

qi=a-pi+θp3-i+δ(ei-θe3-i)

(1)

式中:a為市場基準需求量;θ為產品競爭強度;δ為消費者綠色敏感度,且0<δ<θ<1。

制造商為零售商提供了收益共享契約,即制造商提供一個較低批發價格幫助零售商拓展市場,同時零售商共享部分收益激勵制造商的產品綠色研發。而零售商對于收益共享契約有兩種選擇:①零售商接受收益共享契約,記為Y,零售商共享的收益份額為k,0

供應鏈結構如圖1所示,兩條供應鏈進行的是以制造商為主的Stackelberg動態博弈:首先,兩個制造商同時決定是否采用收益共享契約。如果采用收益共享契約,則制造商確定收益共享系數k、批發價wi和綠色度ei;否則,制造商只確定批發價wi和綠色度ei。其次,兩個零售商同時確定產品的零售價格pi,零售商再以pi的價格銷售給消費者。兩條供應鏈形成橫向的價格與綠色度競爭,且競爭效應逐步傳遞到兩個制造商,進而演變為兩條供應鏈間的競爭。

圖1 供應鏈結構圖

2 模型建立及求解

2.1 NN情形下的均衡策略

若兩個零售商均不接受收益共享契約,則制造商和零售商的收益分別為:

(2)

πRi=(pi-wi)(a-pi+θp3-i+δ(ei-θe3-i))

(3)

(4)

將式(4)代入式(2),可得關于wi和ei的Hessian矩陣為負定,所以可得制造商wi和ei的最優策略。(YY情形與NY情形下的求解過程與NN情形相同。)

推論1表明:①消費者對綠色產品的偏好增加促使制造商加大產品綠色研發,綠色成本增加,進而制造商將增加批發價格以確保利潤,相應地零售商會提高零售價格;②追求更高的產品綠色度未必能使制造商獲得更高的利潤。事實上,在消費者綠色敏感度較低時,提高產品綠色度的收益增量超過了綠色成本增量。隨著消費者綠色敏感度的增強,提高產品綠色度的收益增量無法補償綠色成本增量,導致制造商利潤降低。

2.2 YY情形下的均衡解

若兩個零售商均接受收益共享契約,則制造商和零售商的收益分別為:

πMi=(wi+kpi)(a-pi+θp3-i+

(5)

πRi=((1-k)pi-wi)(a-pi+

θp3-i+δ(ei-θe3-i))

(6)

推論2表明:①無論供應鏈是否采用收益共享契約,當消費者偏好綠色產品時,制造商都會加大產品綠色研發,進而增加綠色成本,提高批發價格,相應地零售商會提高產品的零售價格。②隨著綠色競爭和價格競爭愈發激烈,制造商會通過加大產品綠色度和提高批發價格來使自身利益得以補償,相應地零售商會提高產品價格來獲得更大的利潤。③隨著收益共享系數的增大,制造商利潤會不斷提高,其研發綠色產品的意愿提高。較低批發價格使得零售商的零售價格隨之降低。

2.3 NY情形下的均衡解

為不失一般性,假設零售商1不接受收益共享契約,零售商2接受收益共享契約。則兩個制造商和兩個零售商的收益分別為:

(7)

πR1=(p1-w1)(a-p1+θp2+δ(e1-θe2))

(8)

πM2=w2(a-p2+θp1+δ(e2-θe1))+

(9)

πR2=((1-k)p2-w2)(a-p2+θp1+

δ(e2-θe1))

(10)

推論3①批發價格、綠色度和零售價格隨收益共享系數k的增加而減少;②批發價格和零售價格隨收益共享系數k的增加而減少,綠色度隨收益共享系數k的增加而增加。

推論3表明:收益共享系數越高,制造商2承諾給零售商2的批發價格也越低,相應地零售商的產品售價也會降低。產品1的市場流失導致了制造商1的利潤下降,制造商產品綠色研發意愿降低。

命題4表明:收益共享契約實現對供應鏈上下游成員的雙向激勵,一方面激勵了制造商提供更低的產品批發價格和更高的綠色研發努力,另一方面激勵了零售商降低產品的零售價格。由于供應鏈鏈間的綠色競爭和邊際遞增的綠色成本,使得在單鏈中實行該契約對制造商綠色努力的激勵效果優于雙鏈都實行該契約的情形。由于供應鏈鏈間的價格競爭,雙鏈中實行該契約對制造商降低批發價格、零售商降低零售價格的激勵效果優于單鏈實行該契約的情形。

3 收益共享契約決策選擇

3.1 第一條供應鏈采用N策略時,第二條供應鏈成員的策略選擇

推論4表明:當第一條供應鏈不采用收益共享契約時,對于制造商2和零售商2來說是否接受收益共享契約取決于收益共享比例的大小。當收益共享的比例較小時,接受契約有利于增加雙方利潤,反之,則不利于利潤的增長。第一條供應鏈采用N策略時,當0

3.2 第一條供應鏈采用Y策略時,第二條供應鏈成員的策略選擇

推論5表明:當第一條供應鏈采用Y策略時,第二條供應鏈在不采用收益共享契約的情況下,有利于提高零售商2的利潤,而制造商2的利潤則會減少。

4 數值分析

參考文獻[24]和文獻[25]進行數值分析,觀察在3種不同模式下產品競爭強度θ、綠色敏感度δ和收益共享系數k對制造商和零售商收益的影響。設a=1 000。

4.1 產品競爭強度θ對利潤的影響

取制造商的收益共享系數k為0.6,綠色敏感度δ為0.5?？疾楫a品競爭強度θ(0.5<θ<1)對不同模型下制造商利潤和零售商利潤的影響,具體結果如圖2和圖3所示。

圖2 產品競爭強度對制造商利潤的影響

圖3 產品競爭強度對零售商利潤的影響

由圖2可知,當市場競爭較弱時,NY情形下采用收益共享契約的制造商所獲得的利潤最大,而另一條未采用收益共享契約的制造商利潤最小。而且制造商的利潤均隨產品競爭強度的增加而增加,與推論1和推論2中相關結論相符。隨著市場競爭越來越激烈,NN情形下制造商利潤的增長幅度最大。由圖3可知,當市場競爭越來越激烈時,NN情形下零售商所獲得的利潤最大,YY情形下零售商所獲得利潤最小。3種不同情形中零售商的利潤均隨產品競爭強度θ的增加而增加,與推論1和推論2中零售商利潤隨產品競爭強度θ的增加而增加的結論相符。上述結果表明,當市場競爭較弱時,NY情形下實行收益共享契約的制造商利潤會達到最大,而NN情形下的零售商利潤達到最大。而當市場競爭激烈時,制造商采用收益共享契約的效果會逐漸減弱,反而均不采用收益共享契約會使得供應鏈成員實現共贏。

4.2 綠色敏感度δ對利潤的影響

取制造商的收益共享系數k為0.6,產品競爭強度θ為0.8?？疾榫G色敏感度δ(0<δ<0.8)對不同模型下制造商利潤和零售商利潤的影響,具體結果如圖4和圖5所示。

圖4 綠色敏感度對制造商利潤的影響

圖5 綠色敏感度對零售商利潤的影響

由圖4可知,當消費者開始偏好綠色產品時,NY情形下采用收益共享契約的制造商所獲得的利潤最大,未采用收益共享契約的制造商利潤最小。隨著消費者對產品綠色度的重視,NY情形下未采用收益共享契約的制造商利潤會逐漸減少。由圖5可知,當消費者不偏好綠色產品時,NN情形下的零售商利潤最大,而YY情形下的零售商收益最小。當消費者偏好綠色產品時,不同情形下的零售商利潤都隨之增加。上述結果表明,當消費者偏好綠色產品時,NY情形下采用收益共享契約的制造商利潤達到最大,零售商的利潤在NN情形下達到最大。

4.3 收益共享系數k對利潤的影響

取綠色敏感度δ為0.5,產品競爭強度θ為0.8?？疾槭找婀蚕硐禂祂(0

圖6 收益共享系數對制造商利潤的影響

圖7 收益共享系數對零售商利潤的影響

由圖6可知,NY情形下采用收益共享契約的制造商所獲得的利潤最大,而未采用收益共享契約的制造商所獲得的利潤最小,與推論5結論相符。隨著收益共享系數的增大,YY情形下制造商的利潤逐漸減少(與推論2中相關結論相符),而NY情形下采用收益共享契約的制造商利潤逐漸增加。由圖7可知,當收益共享系數較小時,NY情形下采用收益共享契約的供應鏈中零售商所獲得的利潤最大,而YY情形下的零售商利潤最小,與推論5結論相符。當收益共享系數逐漸變大時,零售商的利潤隨之減少。上述結果表明,當收益分享系數在一定范圍內,采用收益共享契約能實現供應鏈成員雙贏。

5 結論

(1)基于兩條綠色競爭供應鏈,構建了3種不同情形的收益共享模型,并對比分析了3種情形下兩條供應鏈的最優定價、綠色度和成員利潤。

(2)兩條供應鏈無論是否采用收益共享契約,追求過高的產品綠色度未必能使制造商獲得更高的利潤。在消費者綠色敏感度較低時,提高產品綠色度有利于增加制造商利潤。在消費者綠色敏感度較高時,提高產品綠色度的收益無法彌補綠色制造成本,導致制造商利潤降低。收益共享契約的實施,一方面激勵了鏈內成員產品綠色度的提高和產品價格的降低。另一方面由于鏈間的綠色競爭,使得單鏈實施契約對綠色制造的激勵效果優于雙鏈都實施契約的情形。由于鏈間的價格競爭,使得雙鏈實施契約對產品價格的激勵效果優于單鏈的情形。

(3)當一條供應鏈不采用收益共享契約時,對于另一條供應鏈成員是否接受契約取決于收益共享系數的大小。當收益共享系數較小時,接受契約有利于供應鏈成員利潤獲得帕累托改善。當一條供應鏈采用收益共享契約時,第二條供應鏈實施收益共享契約則有利于制造商利潤的增長,不采用收益共享契約有利于零售商利潤的增長。當市場競爭強度或消費者綠色敏感度增強時,若競爭供應鏈未達成收益共享契約,則實施收益共享契約供應鏈中的制造商利潤獲得帕累托改善。零售商利潤在兩條供應鏈均不采用收益共享契約時實現最大化。當收益共享系數較小時,采用收益共享契約的制造商利潤隨收益共享系數的增加而增加,若競爭供應鏈未實施收益共享契約,則實施收益共享契約供應鏈中的制造商和零售商利潤均獲得帕累托改善。

(4)管理啟示:① 制造企業無論是否采用收益共享契約,一味追求產品綠色度并不能帶來更高的收益。因此,制造企業需要對消費者的綠色產品偏好進行市場調研,制定正確的綠色產品生產策略。②為了更好地激勵企業提高產品綠色度,制造企業對于收益共享契約應與競爭企業采取不同的策略。為了更好地降低產品價格激勵消費者購買,制造企業對于收益共享契約應與競爭企業采取相同的策略。③當消費者重視綠色產品或市場競爭較弱時,制造企業應在競爭企業未采用收益共享契約時,采用收益共享契約從而實現利潤最大化。④當競爭企業未采用收益共享契約時,制造企業應制定合適的收益共享契約提供給零售商,以實現供應鏈成員雙方利潤的增長。當競爭企業采用收益共享契約時,制造企業除了提供較低的批發價格還應提供給零售商額外的惠利政策,使零售商愿意接受契約,實現雙贏的局面。