顧波軍 李玉婷 陳 芳
( 1.浙江海洋大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,浙江 舟山 316022;2.浙江海洋大學(xué) 船舶與海運(yùn)學(xué)院,浙江 舟山 316022)
由于全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益突出。中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平于2020 年9 月22 日在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上向世界莊嚴(yán)宣布:“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和?!苯煌ㄟ\(yùn)輸業(yè)脫碳是實(shí)現(xiàn) “雙脫碳”目標(biāo)的重要部分,而航運(yùn)是交通運(yùn)輸業(yè)的重要組成部分,是向清潔低碳交通過(guò)渡的重要起點(diǎn)。全球90%的貨物都是通過(guò)海上運(yùn)輸,航運(yùn)業(yè)要達(dá)到碳排放峰值并實(shí)現(xiàn)碳中和,任重道遠(yuǎn)。2016—2018年,全球航運(yùn)業(yè)碳排放量從9.37 億噸驟增至10.56 億噸,因此碳減排日益成為我國(guó)航運(yùn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)碳減排目標(biāo)迫在眉睫。
自1989 年BARBIER 等[1]首次提出“綠色經(jīng)濟(jì)”后,綠色供應(yīng)鏈成為供應(yīng)鏈研究的重要課題。綠色供應(yīng)鏈作為一種理念,萌芽于20 世紀(jì)70 年代的美國(guó),20 世紀(jì)90 年代,西方開(kāi)始出現(xiàn)針對(duì)綠色供應(yīng)鏈的專(zhuān)項(xiàng)研究。以此為背景,密歇根州立大學(xué)的制造研究協(xié)會(huì)開(kāi)展了一項(xiàng)“環(huán)境負(fù)責(zé)制造(ERM)”研究[2],首次提出了綠色供應(yīng)鏈的概念,認(rèn)為綠色供應(yīng)鏈要將環(huán)境因素整合到供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)中。而與傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈相比,綠色供應(yīng)鏈延伸了其管理概念,除了要保障企業(yè)的利益,還要考慮如何降低對(duì)自然資源的消耗,提高資源利用效率,有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在此背景下,國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)其進(jìn)行了深入研究。
供應(yīng)鏈碳減排與航運(yùn)業(yè)碳減排有著莫大的關(guān)系。航運(yùn)碳減排于2004 年首次被提出。針對(duì)供應(yīng)鏈的收益和碳減排如何取得平衡的問(wèn)題,絕大多數(shù)的文獻(xiàn)從運(yùn)作管理方面進(jìn)行了研究。RONEN[3]簡(jiǎn)要探討了車(chē)輛和船舶在路線和調(diào)度之間的差異,以及過(guò)去船舶調(diào)度關(guān)注度低的原因,通過(guò)描述貨船的各種運(yùn)營(yíng)模式提出了船舶路線和調(diào)度模型,以及問(wèn)題的解決方案。CORBETT 等[4]通過(guò)利用收益最大化方程來(lái)估計(jì)船舶行駛特定路線和經(jīng)濟(jì)高效的速度,探討了燃油稅征收和船舶減速對(duì)碳排放的政策影響。CHANG C-C 等[5]通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的碳減排策略進(jìn)行全面的評(píng)估,確定了最能降低成本和減少航運(yùn)對(duì)環(huán)境影響的減速方法,認(rèn)為此方法具有很大的成本優(yōu)勢(shì)且能夠很大程度上提高船舶的競(jìng)爭(zhēng)力。VENTURINI 等[6]通過(guò)分析泊位分配問(wèn)題與航線中多個(gè)港口的船舶一體化,為優(yōu)化船舶速度并且減少碳排放提供了一種新穎的方法。PIERRE 等[7]通過(guò)整理關(guān)于班輪服務(wù)特性的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù),為測(cè)量航運(yùn)中的碳排放量提供了基礎(chǔ),為計(jì)算港口的碳排放量提供了一種全新的方法,并且為從業(yè)者和決策者提供了相關(guān)建議。付秋芳等[8]建立了碳減排率價(jià)格敏感型需求下的兩級(jí)供應(yīng)鏈碳減排 Stackelberg 博弈模型,分析了三種機(jī)制對(duì)供應(yīng)鏈均衡決策的影響。駱瑞玲等[9]構(gòu)建了集中式?jīng)Q策、分散式?jīng)Q策和供應(yīng)鏈成員協(xié)同決策的博弈模型,探討了消費(fèi)者碳足跡敏感系數(shù)、碳限額及碳減排成本系數(shù)對(duì)供應(yīng)鏈成員最優(yōu)決策及減排效果的影響。王帥琦等[10]通過(guò)實(shí)證研究分析綠色供應(yīng)鏈管理、制度環(huán)境與零售企業(yè)環(huán)境效益的關(guān)系,從而為各地區(qū)優(yōu)化制度環(huán)境、促進(jìn)零售企業(yè)環(huán)境效益提升提供指導(dǎo)依據(jù)。林志炳[11]通過(guò)博弈論方法探討零售商社會(huì)責(zé)任對(duì)供應(yīng)鏈定價(jià)與制造策略的影響,在此基礎(chǔ)上,還對(duì)信息不對(duì)稱(chēng)情況和制造商生產(chǎn)模式選擇進(jìn)行了討論。
PASTERNACK[12]于1985 年最早提出了供應(yīng)鏈契約的概念,即通過(guò)提供合適的信息和激勵(lì)措施,協(xié)調(diào)買(mǎi)賣(mài)雙方,優(yōu)化銷(xiāo)售渠道績(jī)效的有關(guān)條款。該研究主要探討的是批發(fā)價(jià)格契約和期權(quán)契約。批發(fā)價(jià)格契約是指制造商或供應(yīng)商確定產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格并轉(zhuǎn)給零售商進(jìn)行銷(xiāo)售,而零售商確定產(chǎn)品的零售價(jià)格并銷(xiāo)售給最終用戶(hù)的一種協(xié)議。它是供應(yīng)鏈成員合作中最常用的合同,一般作為研究其他供應(yīng)鏈契約的參照物。JIN Mingzhou 等[13]研究發(fā)現(xiàn)信息狀態(tài)和契約類(lèi)型影響供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào),單方支付結(jié)合批發(fā)價(jià)格契約能使供應(yīng)鏈達(dá)到最優(yōu)績(jī)效。LI Cuihong 等[14]分析了產(chǎn)品具有獨(dú)立隨機(jī)需求特征的在線逆向拍賣(mài)供應(yīng)鏈契約,設(shè)計(jì)了買(mǎi)者最優(yōu)的期權(quán)契約和特許經(jīng)營(yíng)權(quán)下的批發(fā)價(jià)格契約參數(shù)。ZER 等[15]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)市場(chǎng)需求存在不確定性時(shí),使用雙階段批發(fā)價(jià)格契約比使用單階段批發(fā)價(jià)格合同更能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈績(jī)效的帕累托改進(jìn),但也尚未達(dá)到可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的水平。ZHAO Yingxue 等[16]考慮到批發(fā)價(jià)格機(jī)制是現(xiàn)實(shí)中制造商—零售商供應(yīng)鏈中普遍使用的形式,以批發(fā)價(jià)格契約下的收益水平為基準(zhǔn),對(duì)使用期權(quán)契約后的收益水平進(jìn)行比較,以達(dá)到供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。RITCHKEN 等[17]最早在庫(kù)存研究中引入期權(quán)機(jī)制以減少產(chǎn)品價(jià)格和數(shù)量對(duì)供應(yīng)鏈造成的影響。CACHON 等[18]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)期權(quán)契約可實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈中的信息共享。BARNES-SCHUSTER等[19]將期權(quán)契約引入供應(yīng)鏈管理的研究,發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)期權(quán)的執(zhí)行價(jià)格為非線性時(shí)才能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈渠道的協(xié)調(diào)。GUPTA[20]研究了貨運(yùn)代理和航空公司之間的靈活契約,這種契約同時(shí)面對(duì)貨運(yùn)代理和最終客戶(hù)的需求。他們提出了兩種契約方案,分析了超額預(yù)訂對(duì)運(yùn)力提供商收益的影響。AMARUCHKUL 等[21]研究了承運(yùn)人和貨代之間的運(yùn)力合同,其中承運(yùn)人將一定數(shù)量的運(yùn)力出售給貨代,并以預(yù)先確定的退款率退還未使用的運(yùn)力。AMARUCHKUL 等[22]考慮了將其貨運(yùn)能力分配給多個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)商的航空貨運(yùn)公司的運(yùn)力分配問(wèn)題。HELLERMANN 等[23]提出了航空公司的期權(quán)合同,并推導(dǎo)出最優(yōu)預(yù)訂策略,同時(shí)分析了超售對(duì)運(yùn)力供應(yīng)商收益的影響。華勝亞等[24]研究由單供應(yīng)商和單零售商組成的二級(jí)供應(yīng)鏈。面對(duì)不確定的市場(chǎng)需求,零售商可以通過(guò)期權(quán)合約或混合合約(期權(quán)合約與遠(yuǎn)期合約的組合)向供應(yīng)商訂購(gòu)產(chǎn)品。田軍等[25]在市場(chǎng)需求和價(jià)格不穩(wěn)定的雙重背景下,研究以風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避為目的的供應(yīng)商如何在供應(yīng)鏈管理中運(yùn)用期權(quán)合約實(shí)現(xiàn)收益最大化的途徑問(wèn)題。
綜上所述,以往的研究往往把碳減排聚焦于運(yùn)作管理以及技術(shù)方面,研究的是班輪運(yùn)輸公司和港口提供技術(shù)減排,針對(duì)不同碳減排機(jī)制下班輪運(yùn)輸供應(yīng)鏈契約設(shè)計(jì)的研究相對(duì)較少,且可以看出到目前為止期權(quán)契約較少應(yīng)用在班輪運(yùn)輸公司運(yùn)力預(yù)訂決策研究中。基于上述背景,筆者以班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司為研究對(duì)象,構(gòu)建了基于批發(fā)價(jià)格契約和期權(quán)契約下班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司艙位定價(jià)與預(yù)訂決策模型,以此為基礎(chǔ),研究了雙方在兩種不同供應(yīng)鏈契約下的最優(yōu)決策,并通過(guò)比較探究了不同供應(yīng)鏈契約對(duì)于班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司的最優(yōu)決策以及相應(yīng)收益的影響。
碳交易機(jī)制即政府設(shè)定了一定的單位碳排放量范圍,在此范圍內(nèi)企業(yè)可以通過(guò)碳排放權(quán)的交易達(dá)到控制碳排放總量的目的。碳交易機(jī)制下,假設(shè)碳排放量限額標(biāo)準(zhǔn)為T(mén),當(dāng)實(shí)際排放量超過(guò)排放限額T 時(shí),班輪運(yùn)輸公司需要在碳交易市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)碳排放額;反之,班輪運(yùn)輸公司也可以在碳交易市場(chǎng)出售碳排放額。企業(yè)在這樣的碳減排背景下分別進(jìn)行批發(fā)價(jià)格契約以及期權(quán)契約的設(shè)計(jì)。
筆者研究的航運(yùn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)由班輪運(yùn)輸公司和m 個(gè)貨運(yùn)代理公司組成,班輪運(yùn)輸公司提供貨運(yùn)艙位,并通過(guò)批發(fā)價(jià)契約或期權(quán)契約向貨運(yùn)代理公司出售艙位;貨運(yùn)代理公司再向貨主出售艙位。假設(shè)貨運(yùn)代理公司面對(duì)的市場(chǎng)是隨機(jī)的,記隨機(jī)需求與訂購(gòu)量(預(yù)訂量)的比值為執(zhí)行率x,其累積分布函數(shù)和概率密度函數(shù)分別為F(x)和f(x)。
當(dāng)班輪運(yùn)輸公司通過(guò)批發(fā)價(jià)契約向貨運(yùn)代理公司出售艙位時(shí),班輪運(yùn)輸公司先制定批發(fā)價(jià)ps;根據(jù)批發(fā)價(jià)的設(shè)定大小以及對(duì)航運(yùn)市場(chǎng)需求的估計(jì),貨運(yùn)代理公司向班輪運(yùn)輸公司訂購(gòu)數(shù)量N 的貨運(yùn)艙位并支付艙位批發(fā)費(fèi)用psN;在隨后的銷(xiāo)售期,航運(yùn)市場(chǎng)需求實(shí)現(xiàn)。因此,當(dāng)航運(yùn)市場(chǎng)需求小于訂購(gòu)量N 時(shí),貨運(yùn)代理公司實(shí)際出售的艙位為xN,而當(dāng)航運(yùn)市場(chǎng)需求大于訂購(gòu)量N 時(shí),貨運(yùn)代理公司實(shí)際出售的艙位為N。
不同于批發(fā)價(jià)契約,當(dāng)班輪運(yùn)輸公司與貨運(yùn)代理公司形成期權(quán)契約時(shí),班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司的交易可分為兩個(gè)階段,即合同市場(chǎng)階段和現(xiàn)貨市場(chǎng)階段。在合同市場(chǎng)階段,班輪運(yùn)輸公司先決定期權(quán)契約的預(yù)訂價(jià)格r 和剩余支付價(jià)格t;根據(jù)期權(quán)契約以及航運(yùn)市場(chǎng)需求的估計(jì),貨運(yùn)代理公司向班輪運(yùn)輸公司預(yù)訂數(shù)量N 的貨運(yùn)艙位并支付期權(quán)費(fèi)用rN。在現(xiàn)貨市場(chǎng)階段,航運(yùn)市場(chǎng)需求實(shí)現(xiàn),貨運(yùn)代理公司根據(jù)實(shí)際的需求出售艙位Nx,并支付執(zhí)行費(fèi)用tNx。
航運(yùn)市場(chǎng)零售價(jià)格受貨運(yùn)代理公司可售艙位數(shù)量影響,假設(shè)貨運(yùn)代理公司是同質(zhì)的,為此假設(shè)p=α-βmN,其中α為市場(chǎng)規(guī)模,β為彈性系數(shù)。
假設(shè)班輪運(yùn)輸公司運(yùn)力為K,班輪在滿載情況下總碳排放量為CT,并假設(shè)一定量的空載不影響總碳排放量。
具體參數(shù)及含義見(jiàn)表1。
表1 參數(shù)符號(hào)及含義
因此有唯一值N*使得貨運(yùn)代理公司的期望收益值最大化。
性質(zhì)1 表明,當(dāng)政府選擇碳交易機(jī)制,班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司選擇批發(fā)價(jià)格契約進(jìn)行合作時(shí),貨運(yùn)代理公司訂購(gòu)的艙位數(shù)量N 存在唯一解。艙位訂購(gòu)數(shù)量N 與貨運(yùn)代理公司的數(shù)量m、市場(chǎng)規(guī)模 以及班輪運(yùn)輸公司制定的批發(fā)價(jià)格ps有關(guān)。
根據(jù)性質(zhì)1 和性質(zhì)2,將p*s和N*代入式(3)和式(4)可得貨運(yùn)代理公司和班輪運(yùn)輸公司的最優(yōu)收益:
貨運(yùn)代理公司的期望收益函數(shù):
因此有唯一N*值使得貨運(yùn)代理公司的期望收益值最大化。
性質(zhì)3 表明,當(dāng)政府選擇碳交易機(jī)制,班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司選擇期權(quán)契約進(jìn)行合作時(shí),艙位預(yù)訂的數(shù)量存在唯一最優(yōu)解。艙位預(yù)訂數(shù)量N 與市場(chǎng)規(guī)模、艙位預(yù)訂價(jià)格r、執(zhí)行價(jià)格t,及貨運(yùn)代理公司數(shù)量m 均有關(guān)。
超出政府規(guī)定的碳排放量:
綜上所述,貨運(yùn)代理公司的期望收益函數(shù)和班輪運(yùn)輸公司的期望收益函數(shù)均與市場(chǎng)規(guī)模、班輪運(yùn)輸公司運(yùn)營(yíng)成本c、執(zhí)行價(jià)格的均值μ和方差σ、碳減排參數(shù)如政府規(guī)定的碳排放限額T、每艘班輪碳排放超額成本以及班輪在滿載的情況下總碳排放量CT等有關(guān)。當(dāng)班輪運(yùn)輸公司制定一個(gè)期權(quán)契約預(yù)訂價(jià)格r 與剩余支付價(jià)格t 滿足的規(guī)定時(shí),班輪運(yùn)輸公司可以獲得最優(yōu)期望收益值 ,與此同時(shí)貨運(yùn)代理公司可以通過(guò)班輪運(yùn)輸公司制定期權(quán)契約預(yù)訂價(jià)格r 與剩余支付價(jià)格t 的政策來(lái)確定最優(yōu)訂購(gòu)需求N*以獲得最大期望收益值 ,雙方均可達(dá)到收益最大化。
性質(zhì)5:當(dāng)政府選擇碳交易機(jī)制,貨運(yùn)代理公司和班輪運(yùn)輸公司的收益均選擇在期權(quán)契約進(jìn)行合作時(shí)更優(yōu),碳減排效果也相對(duì)較好。
性質(zhì)5 證明:
1.貨運(yùn)代理公司最優(yōu)收益對(duì)比分析
運(yùn)用作差的方法比較批發(fā)價(jià)格契約與期權(quán)契約下貨運(yùn)代理公司最優(yōu)的收益大小。
根據(jù)上述結(jié)果,當(dāng)B≠1 時(shí),期權(quán)契約下貨運(yùn)代理公司的最優(yōu)收益大于其在批發(fā)價(jià)格契約下的最優(yōu)收益。若B =1,則期權(quán)契約中貨運(yùn)代理公司沒(méi)有二次訂購(gòu)的機(jī)會(huì),因此相較于批發(fā)價(jià)格契約沒(méi)有利益,且假設(shè)中已標(biāo)明B >1,因此無(wú)論在何種情況下,就貨運(yùn)代理公司的最優(yōu)收益而言,期權(quán)契約更優(yōu)。
2.班輪運(yùn)輸公司的最優(yōu)收益對(duì)比分析
同理,比較批發(fā)價(jià)格契約與期權(quán)契約下班輪運(yùn)輸公司最優(yōu)的收益大小。
根據(jù)上述結(jié)果,當(dāng)B≠1 時(shí),期權(quán)契約下班輪運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)收益大于其在批發(fā)價(jià)格契約下的最優(yōu)收益。若B =1,則期權(quán)契約中班輪運(yùn)輸公司沒(méi)有二次訂購(gòu)的機(jī)會(huì),因此相較于批發(fā)價(jià)格契約沒(méi)有利益,且假設(shè)中已標(biāo)明B >1,因此無(wú)論在何種情況下,就班輪運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)收益而言,期權(quán)契約更優(yōu)。
3.碳減排成果對(duì)比分析
同理,可比較出批發(fā)價(jià)格契約與期權(quán)契約下政府超出規(guī)定的碳排放量的大小。
性質(zhì)5 表明,當(dāng)政府選擇碳交易機(jī)制時(shí),由于可通過(guò)碳排放量交易獲得更大收益,期權(quán)契約可以有二次訂購(gòu)機(jī)會(huì),這樣貨運(yùn)代理公司和班輪運(yùn)輸公司都能售出更多的艙位,因此雙方在選擇期權(quán)契約進(jìn)行合作時(shí)的收益優(yōu)于選擇批發(fā)價(jià)契約進(jìn)行合作時(shí)的收益,且碳減排效果更優(yōu)。
針對(duì)班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司組成的二級(jí)供應(yīng)鏈,筆者分別探討了選擇批發(fā)價(jià)契約和期權(quán)契約進(jìn)行合作的情況下供應(yīng)鏈成員的最優(yōu)決策以及供應(yīng)鏈參數(shù)對(duì)利益相關(guān)者的影響,研究了批發(fā)價(jià)格合同和期權(quán)契約兩種不同的供應(yīng)鏈契約下班輪運(yùn)輸公司的運(yùn)力定價(jià)問(wèn)題和貨運(yùn)代理公司的運(yùn)力預(yù)訂問(wèn)題。通過(guò)建立Stackelberg 博弈模型模擬班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司雙方的行為。同時(shí)研究了在兩種不同供應(yīng)鏈契約下貨運(yùn)代理公司和班輪運(yùn)輸公司的收益變化以及對(duì)碳排放的影響。研究結(jié)果表明:
1.總體來(lái)看,當(dāng)班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司選擇期權(quán)契約進(jìn)行合作時(shí),雙方的期望收益均優(yōu)于雙方選擇批發(fā)價(jià)契約進(jìn)行合作時(shí)的期望收益;與批發(fā)價(jià)契約相比,雙方選擇期權(quán)契約進(jìn)行合作時(shí)的碳減排量更低。
2.筆者將碳交易機(jī)制引入班輪運(yùn)輸供應(yīng)鏈艙位預(yù)訂,計(jì)算結(jié)果表明期權(quán)契約合作下,貨運(yùn)代理公司可以通過(guò)先支付部分期權(quán)價(jià)格預(yù)訂艙位,并有向班輪運(yùn)輸公司二次訂購(gòu)艙位的機(jī)會(huì),以此降低預(yù)訂過(guò)?;蛏a(chǎn)不足的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)增加收益,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同,且期權(quán)契約可以更好地達(dá)到碳減排效果。
因此針對(duì)現(xiàn)在班輪運(yùn)輸碳排放量居高不下的困局,當(dāng)政府選擇碳交易機(jī)制時(shí),班輪運(yùn)輸公司和貨運(yùn)代理公司選擇期權(quán)契約合作對(duì)班輪運(yùn)輸供應(yīng)鏈艙位預(yù)訂決策更有利。
本研究還存在一些不足。首先,模型中假設(shè)貨運(yùn)代理公司的數(shù)量是外生變量,而實(shí)際中班輪運(yùn)輸公司供應(yīng)鏈艙位預(yù)訂策略則更為復(fù)雜,未來(lái)可以針對(duì)更復(fù)雜的情況作進(jìn)一步研究。其次,本研究?jī)H基于碳交易機(jī)制下的博弈行為,未來(lái)可考慮其他碳減排機(jī)制,使碳減排工作進(jìn)一步優(yōu)化。最后,在契約協(xié)同中只對(duì)批發(fā)價(jià)契約和期權(quán)契約展開(kāi)了研究,未來(lái)可進(jìn)一步研究其他供應(yīng)鏈契約對(duì)于考慮碳減排的班輪運(yùn)輸供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)效果。