考慮產(chǎn)品綠色度的雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)研究

余娜娜, 王道平, 趙 超

(北京科技大學 經(jīng)濟管理學院,北京 100083)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，資源浪費和環(huán)境污染等問題日益嚴重，公眾的環(huán)保意識不斷上升，綠色消費理念逐步樹立，更多的消費者傾向于購買綠色度較高的產(chǎn)品。綠色生產(chǎn)能力已經(jīng)成為影響企業(yè)競爭力的重要因素，產(chǎn)品綠色度的提高不僅有利于刺激消費者的需求，還可以減少資源浪費和環(huán)境污染，從而樹立良好的企業(yè)形象，提高企業(yè)競爭力。另一方面，由于移動互聯(lián)網(wǎng)普及率的迅速提升，電商和物流配送等企業(yè)迅速發(fā)展，同時由于線上購物具有種類多、價格低和耗時少等優(yōu)勢，已經(jīng)成為一種被諸多消費者認可的購物模式。為了獲得更大的市場份額和提高收益水平，很多大型制造商，如戴爾、小米和華為等，不僅為傳統(tǒng)的零售渠道供應產(chǎn)品，也開通了自己的直銷渠道，這種傳統(tǒng)渠道和直銷渠道共存的雙渠道供應鏈將成為一種長期存在的市場格局。

在上述研究背景下，雙渠道供應鏈成員間應如何進行合作，減少渠道沖突，向社會提供更多更好的綠色產(chǎn)品，成為供應鏈成員面臨的現(xiàn)實問題。因此本文以生產(chǎn)和銷售綠色產(chǎn)品的雙渠道供應鏈為研究對象，在消費者需求受價格和產(chǎn)品綠色度影響的背景下，考慮制造商通過提高產(chǎn)品綠色度來擴大需求的情況以及雙渠道需求之間的搭便車效應，研究雙渠道供應鏈中制造商和零售商的博弈行為以及協(xié)調(diào)契約的設(shè)計。

1 文獻綜述

近年來，國內(nèi)外學者對考慮產(chǎn)品綠色度的綠色供應鏈進行了深入的研究，研究內(nèi)容主要集中在供應鏈最優(yōu)決策和契約協(xié)調(diào)兩方面。關(guān)于綠色供應鏈的最優(yōu)決策問題，桑圣舉等在不確定環(huán)境下對此進行了研究，并且對供應鏈成員之間的博弈模式進行了對比分析[1]；尚春燕等探討了消費者偏好水平和政府補貼水平對綠色供應鏈最優(yōu)決策的影響[2]；石平等分析了公平關(guān)切行為對綠色供應鏈最優(yōu)決策的影響情況[3]；Liu等在大數(shù)據(jù)環(huán)境下研究了精準廣告投放對綠色供應鏈成員決策的影響[4]；Zhu等分析了供應鏈成員間的競爭類型、綠色產(chǎn)品類型和供應鏈結(jié)構(gòu)對最優(yōu)產(chǎn)品綠色度的影響[5]。針對綠色供應鏈協(xié)調(diào)問題，Hong等設(shè)計了成本共擔契約[6]，Song等[7]和江世英等[8]分別設(shè)計了收益共享契約，這些契約對綠色供應鏈的協(xié)調(diào)研究奠定了基礎(chǔ)。

上述文獻分別從不同角度對考慮產(chǎn)品綠色度的供應鏈最優(yōu)決策和協(xié)調(diào)問題進行了深入的研究，但均假設(shè)供應鏈只有單一渠道。然而，在電子商務蓬勃發(fā)展的當下，諸多制造商選擇開拓直銷渠道來擴大企業(yè)規(guī)模和利潤，使得雙渠道供應鏈的研究變得至關(guān)重要。張伸等研究了電商平臺利潤分成現(xiàn)象對雙渠道供應鏈最優(yōu)定價的影響，并且給出了電商平臺的最優(yōu)決策[9]。徐飛等在消費者具有不同的交貨期需求的前提下，設(shè)計了一個兩部定價協(xié)調(diào)機制實現(xiàn)了雙渠道成員之間的合作共贏[10]。Xu等針對碳排放管制下的雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題，設(shè)計了一個價格折扣契約，并給出了該契約可以協(xié)調(diào)供應鏈的條件[11]。Zhou等在低碳環(huán)境下，研究了合作廣告契約以及合作廣告和減排成本分擔契約的協(xié)調(diào)效率[12]。梁喜等在考慮消費者偏好的基礎(chǔ)上，研究了低碳雙渠道供應鏈的最優(yōu)定價與減排決策，并且設(shè)計了一個利潤分享機制來協(xié)調(diào)供應鏈成員間的利潤[13]。龔本剛等在制造商存在生產(chǎn)能力約束的情況下，分析了雙渠道供應鏈成員的最優(yōu)決策，并且對收益共享契約進行了改進從而實現(xiàn)了供應鏈的協(xié)調(diào)[14]。Pu等分析了搭便車現(xiàn)象對雙渠道供應鏈銷售努力的影響，并提出了一種成本分擔契約實現(xiàn)協(xié)調(diào)[15]。Xu等同時考慮了碳限額和消費者對雙渠道供應鏈的兩種渠道偏好存在差異的情況，設(shè)計了一個改進的收益共享契約來協(xié)調(diào)供應鏈[16]。王先甲等在制造商存在生產(chǎn)規(guī)模不經(jīng)濟的情況下，研究了雙渠道供應鏈的協(xié)調(diào)契約選擇問題[17]。王文隆等在考慮低碳努力的情況下對雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題進行了研究，并且提出了一個收益共享契約[18]。浦徐進等研究了促銷努力和搭便車現(xiàn)象同時存在的雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題，并且設(shè)計了一個成本共擔契約[19]。

由以上文獻可以看出，考慮產(chǎn)品綠色度的供應鏈協(xié)調(diào)問題以及雙渠道供應鏈的協(xié)調(diào)問題是近年來的研究熱點，且已取得了一些研究成果，但已有文獻對考慮產(chǎn)品綠色度的供應鏈協(xié)調(diào)問題進行研究時大多假設(shè)供應鏈只有單一渠道，對雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題進行研究時大多未考慮產(chǎn)品綠色度對需求的影響。鮮有文獻對考慮產(chǎn)品綠色度的雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題進行研究。因此本文以雙渠道供應鏈為研究對象，在消費者需求受價格和產(chǎn)品綠色度影響的背景下，考慮制造商通過提高產(chǎn)品綠色度來擴大需求的情況，并且考慮雙渠道需求之間的搭便車效應，對雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題進行研究。本文的貢獻之處主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，在消費者需求受產(chǎn)品綠色度影響，并且雙渠道需求之間存在搭便車效應的情況下，構(gòu)建集中式和分散式Stackelberg博弈模型，并設(shè)計了聯(lián)合契約對供應鏈進行了協(xié)調(diào)，不僅可以使供應鏈整體利潤達到集中決策水平，并且還可以提高產(chǎn)品綠色度，提高企業(yè)競爭力，改善環(huán)境，節(jié)約能源。另一方面，研究了消費者搭便車效應對供應鏈成員企業(yè)決策行為的影響，并且本文設(shè)計的聯(lián)合契約能有效地降低消費者搭便車效應給供應鏈帶來的負面影響。

2 模型構(gòu)建與求解

2.1 問題描述與符號說明

本文所研究的雙渠道供應鏈包含一個制造商和一個零售商，制造商生產(chǎn)一種可以同時在直銷渠道和傳統(tǒng)渠道進行銷售的綠色產(chǎn)品。制造商為了刺激需求而提高產(chǎn)品綠色度，假設(shè)每條渠道的需求受到價格和產(chǎn)品綠色度的影響，借鑒文獻[8.19]中需求函數(shù)的定義，將本文直銷渠道的需求Dd和傳統(tǒng)渠道的需求Dr分別表示為:

Dd=sa-pd+θpr+(1-v)kg

(1)

Dr=(1-s)a-pr+θpd+vkg

(2)

其中，a為供應鏈總需求；s(00)為產(chǎn)品綠色度；k(0

模型中用到的其他符號為：c為產(chǎn)品的單位生產(chǎn)成本；w為批發(fā)價格；z為研發(fā)成本系數(shù)，滿足z>0；f(g)為綠色研發(fā)成本，令f(g)=zg2/2；滿足f′(g)>0,f″(g)>0；D為供應鏈總需求；Π為供應鏈總利潤；Πr為零售商利潤；Πm為制造商利潤。

2.2 考慮產(chǎn)品綠色度的雙渠道供應鏈決策模型

1)集中決策情形

用下標c表示該決策情形，該情形下供應鏈總利潤如下：

Πc=(pd-c)Dd+(pr-c)Dr-f(g)

(3)

該情形下的最優(yōu)決策為:

(4)

(5)

(6)

其中A=(2v(1-θ-v+vθ)-1)k2+2z(1-θ2)。

2)分散決策情形

分散決策(用下標d表示)下制造商和零售商的利潤函數(shù)分別為:

Πmd=(w-c)Dr+(pd-c)Dd-f(g)

(7)

Πrd=(pr-w)Dr

(8)

假設(shè)制造商和零售商之間服從Stackelberg博弈，在博弈的第一階段，制造商先確定批發(fā)價格、直銷渠道價格和產(chǎn)品綠色度，零售商在第二階段確定最優(yōu)傳統(tǒng)渠道價格，采用逆向遞推方式求得該情形下的最優(yōu)決策為:

(9)

(10)

(11)

(12)

其中，B=4z(1-θ2)+(4v2θ-4vθ-4v2+4v-2)k2。

命題1分散決策下的最優(yōu)產(chǎn)品綠色度較集中決策下低。

證明由式(4)和式(9)可得

命題1表明：在集中決策情形下，制造商與零售商是一個整體，兩者互相合作，共同承擔綠色研發(fā)成本，此時產(chǎn)品綠色度較高，而分散決策下由制造商獨自承擔研發(fā)成本，產(chǎn)品綠色度較集中決策時低，因此如何通過設(shè)計合理的契約對雙渠道供應鏈進行協(xié)調(diào)十分重要。

3)基于聯(lián)合契約的供應鏈協(xié)調(diào)

本文提出一個收益共享和成本共擔的聯(lián)合契約，契約參數(shù)為(w，l1，l2)。制造商以較低的批發(fā)價格w供貨給零售商，并且批發(fā)價格有低于生產(chǎn)成本的可能，在銷售期結(jié)束后零售商需將l1比例的銷售收入分享給制造商以彌補較低的批發(fā)價格w帶來的損失，同時零售商承擔l2比例的綠色研發(fā)成本。用下標f表示存在契約的情形，此時，制造商和零售商的利潤如下:

Πmf=(w-c)Dr+(pd-c)Dd+l1prDr-(1-l2)f(g)

(13)

Πrf=(1-l1)prDr-wDr-l2f(g)

(14)

該情形下的最優(yōu)決策為:

(15)

(16)

(17)

H=2z(4-2θ2-l1θ2)(1-l2)

M=((1-s+l1-sl1)θ+1)

N=(vθ+2-2v+θl1v)k

(18)

與分散決策相比，聯(lián)合契約的引入能夠有效提高供應鏈總利潤，使供應鏈總利潤達到集中決策下的水平，但制造商和零售商有可能會出現(xiàn)利潤下降的情況，為了使得制造商和零售商都愿意接受聯(lián)合契約，引入轉(zhuǎn)移支付參數(shù)T，此時制造商和零售商的利潤為:

ΠmT=Πmf-T

(19)

ΠrT=Πrf+T

(20)

當Πmf-Πmd>0且Πrf-Πrd<0時，T為正值，即制造商需要轉(zhuǎn)移部分利潤給零售商，當Πmf-Πmd<0且Πrf-Πrd>0時，T為負值，即零售商需要轉(zhuǎn)移部分利潤給制造商，T的取值大小取決于制造商和零售商的談判能力，轉(zhuǎn)移支付的存在不會改變供應鏈總利潤，但可以使制造商和零售商均愿意接受該聯(lián)合契約。

命題2在三種決策情形下，直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格都會隨著產(chǎn)品綠色度的提高而上升，并且直銷渠道價格的上升幅度會隨著搭便車消費者比例的增大而降低，而傳統(tǒng)渠道價格的上升幅度會隨著搭便車消費者比例的增大而加快。

證明由式(5)、(10)、(16)、(6)、(12)和(17)可得

根據(jù)命題2可知：若制造商想提高產(chǎn)品綠色度，則必須付出相應的研發(fā)成本，因此制造商會通過提高直銷渠道價格的方式來彌補成本的增加，為了提升自身利潤，零售商也會提高傳統(tǒng)渠道價格。搭便車消費者比例越大說明制造商通過提高產(chǎn)品綠色度吸引到的消費者選擇在傳統(tǒng)渠道購買的比例越大，此時，制造商會通過降低直銷渠道價格上升幅度的方式來吸引更多的消費者；與制造商不同，零售商為了獲得更大的利潤，反而會加快傳統(tǒng)渠道價格的上升幅度。

命題3與分散決策相比，引入聯(lián)合契約后，隨著產(chǎn)品綠色度的提高，直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格的上升幅度均降低。

證明對命題2中的Δ2、Δ3、Δ5和Δ6進行進一步分析可得:

命題3表明：雖然直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格都會隨著產(chǎn)品綠色度的提高而上升，但與分散決策相比，聯(lián)合契約的引入能有效降低直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格的上升幅度，由于供應鏈面臨的總需求與價格負相關(guān)，因此聯(lián)合契約的引入能有效提高供應鏈總需求，也即聯(lián)合契約的引入能有效緩解分散決策下供應鏈面臨的雙重邊際效應。

命題4與分散決策相比，聯(lián)合契約的引入能使得制造商和零售商的利潤均得到提高，并且使供應鏈的總利潤達到集中決策的水平，聯(lián)合契約能有效地協(xié)調(diào)供應鏈。

命題4表明：聯(lián)合契約的引入可使得產(chǎn)品綠色度和供應鏈成員利潤均得到提高，并使得供應鏈總利潤達到集中決策的水平。因此，本文提出的基于聯(lián)合契約的供應鏈協(xié)調(diào)策略具有理論價值和現(xiàn)實意義。

3 算例分析

利用Matlab軟件對上述模型進行算例分析，探討聯(lián)合契約對雙渠道供應鏈成員的最優(yōu)決策、需求和利潤的影響。模型中參數(shù)賦值為：a=400，s=0.3，c=30，θ=0.6，k=0.3，z=4，v∈[0,1]。

1)契約參數(shù)分析

假設(shè)v=0.8，根據(jù)已經(jīng)建立的模型，計算最優(yōu)契約參數(shù)以及供應鏈成員在三種情形下的最優(yōu)決策和利潤。結(jié)果如表1所示。

表1 三種情形下的最優(yōu)決策

由表1可看出：與集中決策相比，分散決策降低了產(chǎn)品綠色度，提高了直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格，進而降低了供應鏈總需求和總利潤。引入聯(lián)合契約后，制造商會以較低的批發(fā)價格53.41將產(chǎn)品批發(fā)給零售商，而零售商會將68%的收益分享給制造商，同時承擔34%的綠色研發(fā)成本。聯(lián)合契約的引入使得供應鏈總利潤達到集中決策水平，并使得制造商利潤提高11.1%，零售商利潤提高13.0%，產(chǎn)品綠色度提高28.4%，供應鏈總需求提高17.7%，因此，聯(lián)合契約能協(xié)調(diào)供應鏈。

2)引入契約前后供應鏈成員的定價決策分析

圖1和圖2分別為引入契約前后兩種渠道價格隨搭便車消費者比例的變化趨勢。由圖1可知，無論是否引入聯(lián)合契約，最優(yōu)直銷渠道價格均隨著搭便車消費者比例的增大而減小，聯(lián)合契約的引入能有效降低直銷渠道價格。由圖2可知，無論是否引入聯(lián)合契約，最優(yōu)傳統(tǒng)渠道價格均隨著搭便車消費者比例的增大而增大，聯(lián)合契約的引入能有效降低傳統(tǒng)渠道價格。比較圖1圖2可知，無論是否引入聯(lián)合契約，直銷渠道價格均明顯低于傳統(tǒng)渠道價格，該結(jié)論與實際現(xiàn)象相符合。

圖1 直銷渠道價格變化趨勢

3)引入契約前后產(chǎn)品綠色度分析

圖3為引入契約前后產(chǎn)品綠色度隨搭便車消費者比例的變化趨勢。由圖3可知，引入契約前，產(chǎn)品綠色度隨著搭便車消費者比例的增大而減小，這是由于分散決策下，制造商需要承擔全部的綠色研發(fā)成本，搭便車消費者比例越大說明制造商通過提高產(chǎn)品綠色度吸引到的消費者選擇在傳統(tǒng)渠道購買的比例越大，因此，制造商會降低產(chǎn)品綠色度；引入契約后，產(chǎn)品綠色度隨著搭便車消費者比例的增大而增大，這是由于制造商提高產(chǎn)品綠色度可以吸引更多的消費者在傳統(tǒng)渠道購買，而傳統(tǒng)渠道價格往往高于直銷渠道價格，也即傳統(tǒng)渠道的收益往往高于直銷渠道的收益，并且制造商可以分享傳統(tǒng)渠道的收益，因此，為了自身利潤最大化，制造商會提高產(chǎn)品綠色度，這也說明了聯(lián)合契約的引入能有效地降低消費者搭便車效應給供應鏈帶來的負面影響。

圖3 產(chǎn)品綠色度變化趨勢

4)引入契約前后供應鏈面臨的總需求和總利潤分析

圖4和圖5分別為引入契約前后供應鏈總需求和總利潤隨搭便車消費者比例的變化趨勢。由圖4和圖5可知，引入契約前，供應鏈總需求和總利潤隨著搭便車消費者比例的增大而減小，這是由于引入契約前，產(chǎn)品綠色度隨著搭便車消費者比例的增大而減小(圖3)，而供應鏈總需求與產(chǎn)品綠色度正相關(guān)，即供應鏈面臨的總需求也隨之降低，進而供應鏈總利潤也隨之降低；引入契約后，供應鏈總需求和總利潤隨著搭便車消費者比例的增大而增大，這是由于引入契約后，產(chǎn)品綠色度隨著搭便車消費者比例的增大而增大(圖3)，產(chǎn)品綠色度的增大會提高供應鏈面臨的總需求和總利潤。另外，聯(lián)合契約的引入能有效地提高供應鏈總需求和總利潤，這是由于聯(lián)合契約的引入能有效降低直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格，并且能提高產(chǎn)品綠色度，而供應鏈總需求與價格負相關(guān)，與產(chǎn)品綠色度正相關(guān)，因此，聯(lián)合契約的引入能有效地提高供應鏈面臨的總需求和總利潤。

圖4 供應鏈總需求變化趨勢

圖5 供應鏈總利潤變化趨勢

4 結(jié)語

本文針對由制造商和零售商組成的雙渠道供應鏈，在消費者需求受價格和產(chǎn)品綠色度影響的背景下，考慮制造商通過提高產(chǎn)品綠色度來擴大需求的情況以及雙渠道需求之間的搭便車效應，構(gòu)建了集中式、分散式以及引入聯(lián)合契約后這三種情形下的博弈模型，對三種情形下的供應鏈成員的最優(yōu)決策進行比較，并結(jié)合算例分析，得到如下結(jié)論：

(1)在三種決策情形下，直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格都會隨著產(chǎn)品綠色度的提高而上升，其中直銷渠道價格的上升幅度隨著搭便車消費者比例的增大而降低，傳統(tǒng)渠道價格的上升幅度隨著搭便車消費者比例的增大而加快。

(2)在三種決策情形下，直銷渠道價格均隨著搭便車消費者比例的增大而減小，傳統(tǒng)渠道價格均隨著搭便車消費者比例的增大而增大。

(3)聯(lián)合契約的引入可以有效地降低直銷渠道價格和傳統(tǒng)渠道價格，提高產(chǎn)品綠色度，提高供應鏈總需求，提高制造商和零售商的利潤，并使供應鏈總利潤達到集中決策下的水平，因此聯(lián)合契約可以實現(xiàn)供應鏈的協(xié)調(diào)。另外，產(chǎn)品綠色度的提高還可以樹立良好的企業(yè)形象，提高企業(yè)競爭力，并且可以改善環(huán)境，節(jié)約能源，使消費者可以購買到價格低廉和環(huán)保性能好的產(chǎn)品。

本文考慮的是信息完全情況下的雙渠道供應鏈協(xié)調(diào)問題，進一步將研究信息不完全情況下應如何協(xié)調(diào)雙渠道供應鏈。