基于網(wǎng)絡(luò)外部性的綠色制造策略研究

林志炳

(福州大學經(jīng)濟與管理學院，福建 福州 350116)

1 引言

隨著近幾年制造業(yè)的高速發(fā)展，我國制造業(yè)產(chǎn)值在全世界的占比已經(jīng)超過了35%，成為一個制造大國。但制造業(yè)的發(fā)展依然沒有擺脫高消耗、高排放的模式。據(jù)統(tǒng)計，2018年我國能源消費總量為46.2億噸標準煤，碳排放量超過了100億噸。面對十分嚴峻的環(huán)境問題和資源約束問題，綠色制造已成為制造業(yè)發(fā)展的一個戰(zhàn)略性任務(wù)。綠色制造是一個綜合考慮資源效率、環(huán)境影響和經(jīng)濟效益的現(xiàn)代制造模式，需要進行大量的技術(shù)研發(fā)，從而導(dǎo)致了綠色產(chǎn)品的價格往往要高于傳統(tǒng)產(chǎn)品。但隨著政府和企業(yè)對環(huán)境保護與綠色產(chǎn)品的宣傳，越來越多的消費者認識到環(huán)境問題的嚴重性。市場調(diào)查顯示，具有較高環(huán)保意識的消費者，更傾向于購買綠色產(chǎn)品，而且愿意為綠色產(chǎn)品支付更高的價格，而這促進了綠色制造的發(fā)展。

近年來，國內(nèi)外學者對綠色供應(yīng)鏈做了大量的研究，涌現(xiàn)出非常多具有參考價值的文獻[1-17]。其中，不少文獻考慮到了消費者環(huán)保意識問題。這類分析可以分為以下幾類：一，分析消費者環(huán)保意識對企業(yè)決策和收益的影響。如Liu等[6]采用兩階段供應(yīng)鏈模型探討了競爭和消費者環(huán)保意識對渠道成員的影響。通過Stackelberg博弈分析發(fā)現(xiàn)，消費者環(huán)保意識的增強對零售商和制造商都有利，但隨著競爭的加劇，消費者的環(huán)保意識有可能導(dǎo)致制造商盈利能力的下降。趙道致和王楚格[7]考慮了消費者和制造商的低碳意識，并構(gòu)建了一個二級供應(yīng)鏈模型。結(jié)果表明，提高消費者和制造商的低碳意識是保證低碳經(jīng)濟良性成長和企業(yè)利潤的關(guān)鍵。Ji Jingna等[8]構(gòu)建了一個包含限額交易和消費者低碳偏好的Stackelberg博弈模型，分析了消費者的低碳偏好對制造商渠道策略的影響。在此基礎(chǔ)上，比較了兩種減排策略(單一制造商減排策略和制造商與零售商聯(lián)合減排策略)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合減排策略對制造商和零售商更有利的。二，研究消費者環(huán)保意識對供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略的影響。如曹柬等[9]在考慮消費者綠色產(chǎn)品偏好的基礎(chǔ)上，分別討論了基于Stackelberg博弈和合作決策的綠色供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略。結(jié)果表明，基于合作決策的協(xié)調(diào)策略, 不僅提高企業(yè)收益, 也提高了消費者福利。Zhang Linghong等[10]通過研究消費者環(huán)保意識對供應(yīng)鏈模型中的訂貨決策和渠道協(xié)調(diào)的影響指出，訂貨量隨著消費者環(huán)保意識的提高而增加，而且根據(jù)環(huán)保意識對消費者進行細分，對供應(yīng)鏈渠道成員有利。曲優(yōu)等[11]針對異質(zhì)性消費者的綠色偏好，提出了一個基于風險補償?shù)钠跫s，并指出該契約在合理的轉(zhuǎn)移支付區(qū)間內(nèi)可以實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)。三，考慮消費者偏好信息的不對稱問題。如趙道致等[12]針對消費者低碳偏好程度未知的企業(yè)產(chǎn)品線定價問題，設(shè)計了產(chǎn)品減排量和加價額的組合定價策略，實現(xiàn)了基于低碳偏好的消費者劃分。樓高翔等[13]研究了消費者低碳偏好信息不對稱情景下的供應(yīng)鏈激勵機制設(shè)計問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制造商雖然可以通過激勵機制設(shè)計實現(xiàn)信息共享，但不一定能實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)。四，在考慮消費者環(huán)保意識的基礎(chǔ)上，研究政府補貼或征稅策略。如朱慶華和竇一杰[14]用環(huán)境滿意度刻畫消費者對綠色產(chǎn)品的偏好，建立一個三階段的綠色供應(yīng)鏈模型，分析了政府與企業(yè)之間的交互策略，揭示了政府參與博弈的行為對企業(yè)綠色生產(chǎn)決策的影響。熊中楷和胡金輝[15]在考慮消費者低碳意識基礎(chǔ)上，分析了碳稅等調(diào)控策略對技術(shù)選擇的影響。即，當消費者低碳意識較強時，制造商傾向于采用低碳技術(shù)；隨著碳稅水平的提高，制造商低碳技術(shù)選擇將是一個“不采用-采用-不采用”的轉(zhuǎn)變過程。慕艷芬等[16]構(gòu)建了基于消費者異質(zhì)性的綠色供應(yīng)鏈模型，探討了政府碳稅政策對制造技術(shù)選擇的影響，研究發(fā)現(xiàn)消費者的異質(zhì)性對政府的碳稅區(qū)間存在不可忽略的影響。Yang Huixiao和Chen Wenbo[17]在考慮消費者環(huán)保意識和碳稅的基礎(chǔ)上，分析了零售商的收益共享和成本分攤契約對制造商減排策略的影響。結(jié)果表明，在任何一種契約條件下，消費者環(huán)保意識或碳稅的提高都將激勵制造商進行減排投資。

上述文獻針對綠色供應(yīng)鏈中的消費者環(huán)保意識及其影響進行了深入的研究，獲得了很多精細化的結(jié)果。但并未考慮綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性特征。網(wǎng)絡(luò)外部性指的是消費者的效用隨著購買相同或兼容商品的總?cè)藬?shù)增加而提高，它可以分為直接網(wǎng)絡(luò)外部性和間接網(wǎng)絡(luò)外部性。很多產(chǎn)品具有網(wǎng)絡(luò)外部性特征，如手機等通信設(shè)備具有明顯的直接網(wǎng)絡(luò)外部性，而耐用產(chǎn)品的售后服務(wù)具有間接網(wǎng)絡(luò)外部性特征[18]。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)外部性的定義可知，具有網(wǎng)絡(luò)外部性的傳統(tǒng)產(chǎn)品不僅不會因為采用綠色制造策略而導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)外部性的消失，甚至會提高產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性。這主要是因為綠色產(chǎn)品對傳統(tǒng)產(chǎn)品的兼容性一般會高于傳統(tǒng)產(chǎn)品對綠色產(chǎn)品的兼容性。如混合動力汽車，即能使用傳統(tǒng)的加油站，也能使用充電樁進行充電。而且隨著銷售量的提高，充電樁的建設(shè)數(shù)量也隨之增加，從而大大提高了產(chǎn)品的使用效用。因此，本文將在消費者綠色偏好的基礎(chǔ)上，考慮產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性特征，構(gòu)建一個兩級供應(yīng)鏈模型，探討網(wǎng)絡(luò)外部性對企業(yè)決策行為的影響。

2 問題描述和假設(shè)

根據(jù)消費者的異質(zhì)性，假設(shè)其支付意愿v均勻分布在[0,1]區(qū)間?？紤]到消費者對綠色產(chǎn)品的偏好以及產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性特征，本文借鑒文獻[19-21]中的消費者效用函數(shù)給出如下假設(shè)：如果消費者購買綠色產(chǎn)品，其效用函數(shù)為U1=v-p1+a1d1；如果消費者購買傳統(tǒng)產(chǎn)品，其效用函數(shù)為U2=gv-p2+a2d2，其中ai,di(i=1,2)分別表示產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)和市場需求(i=1表示綠色產(chǎn)品，i=2表示傳統(tǒng)產(chǎn)品)。g表示消費者的產(chǎn)品偏好，g越小，表明消費者對綠色產(chǎn)品的偏好程度越高。為了保證均衡解的存在，假設(shè)1>a1>0，1>g>a2>0，4(1-a1)η>k2。

3 傳統(tǒng)制造模型

(1)

(2)

證明：略。

從性質(zhì)1可知，對于異質(zhì)性消費者，傳統(tǒng)產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性并不影響批發(fā)價格和零售價格，但會影響產(chǎn)品的市場需求，并最終影響制造商和零售商的收益。而且，網(wǎng)絡(luò)外部性越高，市場需求越大，制造商和零售商的收益越高。

4 綠色制造模型

4.1 信息對稱下的綠色制造模型

(3)

(4)

性質(zhì)2：在信息對稱下的綠色制造模型中，

證明：略。

從性質(zhì)2可知，綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性對批發(fā)價格和零售價格存在影響，這和傳統(tǒng)制造模型不同。為了更清楚了解綠色產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)外部性的影響，通過敏感性分析，可得以下性質(zhì)。

證明：

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

性質(zhì)3表明，綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)越高，產(chǎn)品的綠色水平越高，批發(fā)價格和零售價格越低，對制造商和零售商越有利。這主要是因為，隨著網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)的提高，需求的增長對消費者效用的提升效果將更明顯。制造商對批發(fā)價格和綠色水平的調(diào)節(jié)不僅對市場需求產(chǎn)生直接影響，也將通過網(wǎng)絡(luò)外部性影響消費者效用來間接影響市場需求，從而使得市場需求大幅度提高，最終導(dǎo)致了制造商和零售商收益的提升。

其中

4.2 信息不對稱下的綠色制造模型

根據(jù)信息對稱模型的分析結(jié)果可知，在信息不對稱模型中，零售商的收益函數(shù)為

(10)

(11)

性質(zhì)5：在信息不對稱模型中，如果0<-k2B<4ηA成立，

證明：略

性質(zhì)6和性質(zhì)4類似，給出了信息不對稱情況下制造商進行綠色制造的技術(shù)門檻。但是，性質(zhì)6的結(jié)果表明，在信息不對稱模型中，制造商對網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)的估計會影響制造商實施綠色制造的技術(shù)門檻。換言之，零售商可以通過信息共享策略影響該技術(shù)門檻，從而影響制造商的綠色制造策略。為了更清楚的刻畫零售商信息共享策略的影響，對比性質(zhì)4和性質(zhì)6，可得以下推論。

推論1：(1)當(2t-1)(1-a1)Ω3；(2)當(2t-1)(1-a1)≥e時，Ω2≤Ω3。

推論1表明，當(2t-1)(1-a1)

5 模型拓展

前文的綠色制造模型僅考慮制造商生產(chǎn)單一綠色產(chǎn)品的情況。然而，在現(xiàn)實環(huán)境中，制造商也可采用混合制造策略(同時生產(chǎn)綠色產(chǎn)品和傳統(tǒng)產(chǎn)品)。因此，本節(jié)將簡要的探討一下混合制造策略的供應(yīng)鏈模型。

5.1 信息對稱下的混合制造模型

(12)

(13)

通過比較傳統(tǒng)制造策略、綠色制造策略和混合制造策略下的渠道成員收益，可得以下性質(zhì)。

性質(zhì)8：πm>πm2，πm>πm1，πr>πr2。

證明：

(14)

πm-πm1

(15)

(16)

性質(zhì)8表明在信息對稱條件下，制造商采用混合制造策略時的收益將高于采用傳統(tǒng)制造策略和綠色制造策略時的收益。這主要是因為，相對于傳統(tǒng)制造策略和綠色制造策略，混合制造策略不僅能夠通過雙產(chǎn)品覆蓋更廣泛的市場，還會導(dǎo)致制造商獲得更明顯的先動優(yōu)勢，它們的綜合影響比兩種產(chǎn)品競爭造成的同型裝配效應(yīng)(cannibalization effect)更顯著。此時，制造商將偏好于混合制造策略。混合制造策略下零售商的收益也將高于傳統(tǒng)制造策略下的收益，但未必會高于綠色制造策略下的收益。由于πr-πr1是一個比較復(fù)雜的表達式，無法直接判斷其正負性。因此，我們將在數(shù)值分析部分進一步探討。

5.2 信息不對稱下的混合制造模型

根據(jù)信息對稱下混合制造模型的分析結(jié)果，可知在信息不對稱模型中，零售商的收益函數(shù)為

(17)

(18)

通過逆向歸納法可以獲得制造商和零售商的最優(yōu)收益，由于其表達式非常復(fù)雜，相關(guān)內(nèi)容將在數(shù)值分析部分進行討論。

6 數(shù)值分析

性質(zhì)7分析了渠道成員在綠色制造模型中信息對稱和信息不對稱兩種情況下的收益差別，即信息共享的價值。為了更清晰給出信息共享的條件區(qū)域，我們結(jié)合性質(zhì)7的結(jié)論，用數(shù)值分析方法進一步探討了相關(guān)參數(shù)對信息價值的影響，具體結(jié)果如下所示(a1=0.6)。

圖1 綠色制造模型中參數(shù)估計與信息共享價值關(guān)系

由于πr-πr1表達式比較復(fù)雜，在此通過數(shù)值分析對其正負關(guān)系進行簡要的探討，從而揭示零售商對不同策略的偏好。具體結(jié)果如下圖所示(a2=0.15，c=0.1)。

圖2中的曲線表示綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)取值不同時混合制造策略和綠色制造策略對零售商無差異曲線(πr=πr1)。曲線和橫軸形成的區(qū)域表示πr1<πr，即零售商在混合制造策略下的收益高于在綠色制造策略下的收益。除此之外的區(qū)域表示πr1>πr，即零售商在綠色制造策略下的收益高于在混合制造策略下的收益。從圖2可知，隨著綠色產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)的提高，零售商偏好于綠色制造策略的條件越寬松。事實上，當制造商選擇混合制造策略時，他將獲得更顯著的先動優(yōu)勢。這降低了零售商的邊際收益，導(dǎo)致市場需求提升帶來的正向影響無法完全彌補同型裝配效應(yīng)帶來的負面影響。而且，綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)越高，消費者購買綠色產(chǎn)品獲得效用越大。綠色產(chǎn)品相對傳統(tǒng)產(chǎn)品更有吸引力。此時，外界條件更容易導(dǎo)致零售商偏好于綠色制造策略。

圖2 零售商對制造策略的偏好關(guān)系

在信息不對稱情況下，制造商的策略選擇顯然會受到其參數(shù)估計的影響，為了更清晰的刻畫制造商的策略偏好，下圖給出了數(shù)值分析的結(jié)果(n=1,k=0.1,a1=0.3,a2=0.15,g=0.4,c=0.1)圖3中的灰色區(qū)域表示信息不對稱情況下，制造商選擇混合制造策略時的收益高于綠色制造策略下的收益，其余區(qū)域表示制造商選擇混合制造策略時的收益低于綠色制造策略下的收益。從圖中可知，當估計值和真實值存在較小誤差時(e較小)，無論是高估還是低估，制造商都偏好于混合制造策略。當估計值和真實值存在較大誤差時(e較大)，只有當制造商嚴重高估時，其在混合制造策略下的收益才可能高于綠色制造策略下的收益。該結(jié)果表明，如果零售商不進行信息共享，而且制造商不能進行有效的估計(將估計值限定在較小區(qū)域內(nèi))時，生產(chǎn)單一的綠色產(chǎn)品是一個更穩(wěn)妥的選擇。但結(jié)合性質(zhì)8的結(jié)論可知，在一定條件下，零售商的信息共享行為可以促使制造商改變其制造策略(從綠色制造策略轉(zhuǎn)換到混合制造策略)。

圖3 信息不對稱情況下參數(shù)估計對制造商策略選擇的影響

7 結(jié)語

本文在消費者綠色偏好的基礎(chǔ)上，考慮了產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性特征，構(gòu)建了一個由單一制造商和單一零售商組成的兩級供應(yīng)鏈模型。在模型的分析過程中，利用逆向歸納法獲得了供應(yīng)鏈成員的Stackelberg均衡，并通過理論研究和數(shù)值分析探討了產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性對制造商制造策略選擇的影響。此外，還將供應(yīng)鏈模型拓展到混合制造模型。主要結(jié)論如下：(一)當制造商生產(chǎn)單一產(chǎn)品時，(1) 綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性越高，產(chǎn)品的綠色水平越高，批發(fā)價格和零售價格越低，市場需求越高，對制造商和零售商越有利。(2)制造商選擇綠色制造策略應(yīng)該滿足以下條件之一：(i)綠色技術(shù)效率足夠高；(ii)綠色技術(shù)效率處于中等水平，但綠色產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性足夠高。(3)零售商的信息共享策略將影響制造商進行綠色制造的技術(shù)門檻。(4)當制造商對綠色產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)外部性系數(shù)的估計滿足一定條件時，零售商的信息共享策略對制造商和零售商都有利。(二)考慮綠色產(chǎn)品和傳統(tǒng)產(chǎn)品競爭時，在一定條件下，零售商的信息共享行為將導(dǎo)致制造商從綠色制造策略轉(zhuǎn)為混合制造策略。上述結(jié)論表明，制造商的綠色制造決策不僅受到綠色技術(shù)效率的影響，還將受到產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)外部性以及零售商信息共享策略的影響。

雖然，本文的研究獲得了一些結(jié)論，但還有不少方面值得進一步深入探討：(1)本文考慮的是單一制造商和單一零售商組成的供應(yīng)鏈，并未考慮存在企業(yè)橫向競爭的情況；(2)本文分析的是單一周期的情況，沒有考慮多期模型；(3)文中假設(shè)消費者的支付意愿服從均勻分布，未考慮更一般的分布情況。