考慮產(chǎn)品碳排放約束的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機制研究

趙道致　原白云　徐春秋

摘要：低碳環(huán)境下考慮產(chǎn)品碳排放約束，本文研究了由單個制造商和單個零售商組成的供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)機制設(shè)計問題。假定產(chǎn)品市場需求受減排率影響，設(shè)計了由零售商驅(qū)動的收益共享契約進(jìn)行供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。首先分析了政府實施碳總量限制和排放交易政策下，零售商不提供契約時，制造商和零售商各自的利潤；而后研究了零售商提供收益共享契約時雙方的博弈決策過程，建立了以零售商為主方、制造商為從方的Stackelberg主從博弈模型，得到了制造商的最優(yōu)減排率和零售商的最優(yōu)分享比例；通過對比發(fā)現(xiàn)零售商提供收益共享契約后，能激勵制造商提高產(chǎn)品的減排率，增加供應(yīng)鏈雙方的利潤，實現(xiàn)了Pareto改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：低碳；碳總量限制和排放交易；供應(yīng)鏈；收益共享契約；零售商驅(qū)動

中圖分類號：F274文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10035192（2014）05007605doi：10.11847/fj.33.5.76Abstract：In this paper， we study the coordination mechanism design of the supply chain which consists of one supplier and one retailer with the constraint of product carbon emissions. Based on the hypothesis that demand is affected by emission reduction rate， we develop a retailerdriven revenuesharing contract to coordinate the supply chain. Under the Cap and Trade regulation， we first analyze the optimal decision of supplier and retailer without the revenuesharing contract and then establish a Stackelberg game model where the retailer act as the leader and the manufacturer as the follower to obtain the optimal emission reduction rate and sharing ratio. By contrasting different situations， we show that revenuesharing contract can encourage the manufacturer to improve the emission reduction rate， increase the profit of the supply chain and realize the Pareto improvement.

Key words：lowcarbon； cap and trade； supply chain； revenuesharing contract； retailerdriven

1引言

近年來，各國政府、企業(yè)和學(xué)者已經(jīng)形成共識，人類在經(jīng)濟活動中產(chǎn)生的碳排放是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要根源。在低碳背景下，各國政府都在討論減少溫室氣體排放的解決方案，歐盟于2005年制定的“排放交易方案”（EmissionsTrading Scheme， ETS）是碳交易機制的一種嘗試[1]。目前中國已啟動了包括上海在內(nèi)的7個省市的碳排放交易試點，鼓勵試點地區(qū)探索建立區(qū)域碳排放交易體系，因此探討受碳排放約束的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題具有重要的現(xiàn)實意義。

目前已有學(xué)者研究了減排對供應(yīng)鏈企業(yè)運營的影響，Benjaafar等[2]在不同的碳排放限制政策下，探究了供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)間聯(lián)合減排對他們運營成本和碳排放的影響，提出了一些激勵供應(yīng)鏈上下游企業(yè)尋求合作減排的策略。Jaber等[3]研究了兩階段供應(yīng)鏈中制造商和零售商聯(lián)合減排的問題。陳劍[4]在對當(dāng)前供應(yīng)鏈管理研究現(xiàn)狀綜述的基礎(chǔ)上，指出低碳時代供應(yīng)鏈管理值得重點關(guān)注的幾個重要方向，其中包括引入碳交易市場的供應(yīng)鏈運作優(yōu)化以及低碳供應(yīng)鏈上不同利益主體間運作的協(xié)調(diào)與優(yōu)化等，但這類文獻(xiàn)沒有考慮減排對產(chǎn)品需求的影響。實踐中企業(yè)的減排行為一定程度上會影響產(chǎn)品的市場需求，Laroche等[5]研究表明，越來越多的消費者愿意為環(huán)保產(chǎn)品支付更高的價格。Brécarda 等[6]研究顯示2008年75%的歐洲人打算購買昂貴的綠色產(chǎn)品，這表明了產(chǎn)品的環(huán)境因素會一定程度影響產(chǎn)品的需求。Liu等[7]研究發(fā)現(xiàn)隨著消費者環(huán)境意識的增加，零售商和生產(chǎn)較高環(huán)境友好產(chǎn)品的制造商將從中獲益。

在上述文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文考慮低碳環(huán)境下，單個制造商和單個零售商組成的兩級供應(yīng)鏈中，假定需求受產(chǎn)品減排率影響時，如何實現(xiàn)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)。收益共享契約是供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)中常用的策略[8]，Jeuland和Shugan[9]指出收益共享契約可以實現(xiàn)供應(yīng)商和零售商之間的協(xié)調(diào)。隨后，不少學(xué)者分別從理論[10，11]和實證[12]的角度，論證了收益共享契約可以改善供應(yīng)商和零售商的利潤，實現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。Cachon和Lariviere[13]把收益共享契約與其他契約進(jìn)行了比較，指出了收益共享契約的優(yōu)點和局限性，奠定了供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)中收益共享契約的研究基礎(chǔ)。近幾年來，收益共享契約的研究逐步深化，一些文獻(xiàn)分別從收益共享契約對供應(yīng)鏈績效影響[14]、動態(tài)的市場環(huán)境[15]以及零售商驅(qū)動[16]等角度深入探討了收益共享契約，但這些文獻(xiàn)均未涉及碳排放約束下收益共享契約的研究。

與以往文獻(xiàn)不同，本文研究的是在低碳環(huán)境下，產(chǎn)品減排率由上游制造商的減排投入所決定，下游零售商不需要投入減排成本，而由于消費者低碳意識的增強，零售商面臨的產(chǎn)品需求隨產(chǎn)品減排率的增加而增加，使得零售商的利潤隨著減排率的增加而增加，因此零售商的利潤一定程度上依賴于制造商的減排成本投入，零售商為了激勵制造商加大減排投入，主動提出了收益共享契約。

4結(jié)論與展望

在實施碳排放總量限制和排放交易機制的低碳環(huán)境下，減排活動一方面將增加制造商的成本，另一方面減排之后的低碳產(chǎn)品將會帶來市場需求的增加，因此零售商從自身利潤最大化的角度出發(fā)，在生產(chǎn)期初向制造商提供了收益共享契約，承諾銷售期末將減排增加的收益按一定比例返給制造商，分擔(dān)制造商的減排成本，以激勵制造商投入更多減排努力，提高產(chǎn)品減排率，實現(xiàn)供應(yīng)鏈雙方利潤的增加。本文通過建立以零售商為主方、制造商為從方的Stackelberg主從博弈模型，推導(dǎo)出制造商的最佳減排率和零售商的最佳收益分享比例，對比了提供收益共享契約前后供應(yīng)鏈雙方的利潤，發(fā)現(xiàn)低碳環(huán)境下零售商驅(qū)動的收益共享契約能夠提高產(chǎn)品的碳減排率，增加雙方的利潤，實現(xiàn)雙贏。

文中為了計算推導(dǎo)方便，假定需求是依賴減排率的確定性需求，而實際中需求更傾向于隨機需求，因此低碳環(huán)境下考慮隨機需求時，零售商如何提供收益共享契約將是我們進(jìn)一步研究的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]Pizer W A. Choosing price or quantity controls for greenhouse gases[A]. The RFF Guide to Climate Change Economics and Policy[C]. Washington， D.C.： Resources for the Future， 2003. 4654.

[2]Benjaafar S， Li Y， Daskin M. Carbon footprint and the management of supply chains： insights from simple models[J]. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering， 2013， 10（1）： 99116.[3]Jaber M Y， Glock C H， Saadany A. Supply chain coordination with emissions reduction incentives[J]. International Journal of Production Research， 2013， 51（1）： 6982.

[4]陳劍.低碳供應(yīng)鏈管理研究[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2012，21（6）：721728.

[5]Laroche M， Bergeron J， BarbaroForleo G. Targeting consumers who are willing to pay more for environmentallyfriendly products[J]. Journal of Consumer Marketing， 2001， 18（6）： 503520.

[6]Brécarda D， Hlaimib B， Lucasa S. Determinants of demand for green products： an application to ecolabel demand for fish in Europe[J]. Ecological Economics， 2009， 69（1）： 115125.

[7]Liu Z， Anderson T D， Cruz J M. Consumer environmental awareness and competition in twostage supply chains[J]. European Journal of Operational Research， 2012， 218（3）： 602613.

[8]Cachon G P， Lariviere M A. Turning the supply chain into a revenue chain[J]. Harvard Business Review， 2001， 79（3）： 2021.

[9]Jeuland A P， Shugan S M. Managing channel profits[J]. Marketing Science， 1983， 2（3）： 239272.

[10]Wang Y， Li J， Shen Z. Channel performance under consignment contract with revenue sharing[J]. Management Science， 2004， 50（1）： 3447.

[11]Xiao T， Yang D. Price and service competition of supply chains with riskaverse retailers under demand uncertainty[J]. International Journal of Production Economics， 2008， 114（1）： 187200.

[12]Mortimer J H. Vertical contracts in the video rental industry[J]. The Review of Economic Studies， 2008， 75（1）： 165199.

[13]Cachon G P， Lariviere M A. Supply chain coordination with revenuesharing contracts： strengths and limitations[J]. Management Science， 2005， 51（1）： 3044.

[14]Li S， Zhu Z， Huang L. Supply chain coordination and decision making under consignment contract with revenue sharing[J]. International Journal of Production Economics， 2009， 120（1）： 8899.

[15]郭小云，王淳勇，王圣東.動態(tài)市場環(huán)境下基于收益共享契約的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2011，20（4）：433441.

[16]周小明，朱云龍，朱珠，等.多對一供應(yīng)鏈零售商驅(qū)動型收入共享契約下的生產(chǎn)決策[J].控制與決策，2009，24（9）：13611366.

4結(jié)論與展望

在實施碳排放總量限制和排放交易機制的低碳環(huán)境下，減排活動一方面將增加制造商的成本，另一方面減排之后的低碳產(chǎn)品將會帶來市場需求的增加，因此零售商從自身利潤最大化的角度出發(fā)，在生產(chǎn)期初向制造商提供了收益共享契約，承諾銷售期末將減排增加的收益按一定比例返給制造商，分擔(dān)制造商的減排成本，以激勵制造商投入更多減排努力，提高產(chǎn)品減排率，實現(xiàn)供應(yīng)鏈雙方利潤的增加。本文通過建立以零售商為主方、制造商為從方的Stackelberg主從博弈模型，推導(dǎo)出制造商的最佳減排率和零售商的最佳收益分享比例，對比了提供收益共享契約前后供應(yīng)鏈雙方的利潤，發(fā)現(xiàn)低碳環(huán)境下零售商驅(qū)動的收益共享契約能夠提高產(chǎn)品的碳減排率，增加雙方的利潤，實現(xiàn)雙贏。

文中為了計算推導(dǎo)方便，假定需求是依賴減排率的確定性需求，而實際中需求更傾向于隨機需求，因此低碳環(huán)境下考慮隨機需求時，零售商如何提供收益共享契約將是我們進(jìn)一步研究的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]Pizer W A. Choosing price or quantity controls for greenhouse gases[A]. The RFF Guide to Climate Change Economics and Policy[C]. Washington， D.C.： Resources for the Future， 2003. 4654.

[2]Benjaafar S， Li Y， Daskin M. Carbon footprint and the management of supply chains： insights from simple models[J]. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering， 2013， 10（1）： 99116.[3]Jaber M Y， Glock C H， Saadany A. Supply chain coordination with emissions reduction incentives[J]. International Journal of Production Research， 2013， 51（1）： 6982.

[4]陳劍.低碳供應(yīng)鏈管理研究[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2012，21（6）：721728.

[5]Laroche M， Bergeron J， BarbaroForleo G. Targeting consumers who are willing to pay more for environmentallyfriendly products[J]. Journal of Consumer Marketing， 2001， 18（6）： 503520.

[6]Brécarda D， Hlaimib B， Lucasa S. Determinants of demand for green products： an application to ecolabel demand for fish in Europe[J]. Ecological Economics， 2009， 69（1）： 115125.

[7]Liu Z， Anderson T D， Cruz J M. Consumer environmental awareness and competition in twostage supply chains[J]. European Journal of Operational Research， 2012， 218（3）： 602613.

[8]Cachon G P， Lariviere M A. Turning the supply chain into a revenue chain[J]. Harvard Business Review， 2001， 79（3）： 2021.

[9]Jeuland A P， Shugan S M. Managing channel profits[J]. Marketing Science， 1983， 2（3）： 239272.

[10]Wang Y， Li J， Shen Z. Channel performance under consignment contract with revenue sharing[J]. Management Science， 2004， 50（1）： 3447.

[11]Xiao T， Yang D. Price and service competition of supply chains with riskaverse retailers under demand uncertainty[J]. International Journal of Production Economics， 2008， 114（1）： 187200.

[12]Mortimer J H. Vertical contracts in the video rental industry[J]. The Review of Economic Studies， 2008， 75（1）： 165199.

[13]Cachon G P， Lariviere M A. Supply chain coordination with revenuesharing contracts： strengths and limitations[J]. Management Science， 2005， 51（1）： 3044.

[14]Li S， Zhu Z， Huang L. Supply chain coordination and decision making under consignment contract with revenue sharing[J]. International Journal of Production Economics， 2009， 120（1）： 8899.

[15]郭小云，王淳勇，王圣東.動態(tài)市場環(huán)境下基于收益共享契約的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2011，20（4）：433441.

[16]周小明，朱云龍，朱珠，等.多對一供應(yīng)鏈零售商驅(qū)動型收入共享契約下的生產(chǎn)決策[J].控制與決策，2009，24（9）：13611366.

4結(jié)論與展望

在實施碳排放總量限制和排放交易機制的低碳環(huán)境下，減排活動一方面將增加制造商的成本，另一方面減排之后的低碳產(chǎn)品將會帶來市場需求的增加，因此零售商從自身利潤最大化的角度出發(fā)，在生產(chǎn)期初向制造商提供了收益共享契約，承諾銷售期末將減排增加的收益按一定比例返給制造商，分擔(dān)制造商的減排成本，以激勵制造商投入更多減排努力，提高產(chǎn)品減排率，實現(xiàn)供應(yīng)鏈雙方利潤的增加。本文通過建立以零售商為主方、制造商為從方的Stackelberg主從博弈模型，推導(dǎo)出制造商的最佳減排率和零售商的最佳收益分享比例，對比了提供收益共享契約前后供應(yīng)鏈雙方的利潤，發(fā)現(xiàn)低碳環(huán)境下零售商驅(qū)動的收益共享契約能夠提高產(chǎn)品的碳減排率，增加雙方的利潤，實現(xiàn)雙贏。

文中為了計算推導(dǎo)方便，假定需求是依賴減排率的確定性需求，而實際中需求更傾向于隨機需求，因此低碳環(huán)境下考慮隨機需求時，零售商如何提供收益共享契約將是我們進(jìn)一步研究的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]Pizer W A. Choosing price or quantity controls for greenhouse gases[A]. The RFF Guide to Climate Change Economics and Policy[C]. Washington， D.C.： Resources for the Future， 2003. 4654.

[2]Benjaafar S， Li Y， Daskin M. Carbon footprint and the management of supply chains： insights from simple models[J]. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering， 2013， 10（1）： 99116.[3]Jaber M Y， Glock C H， Saadany A. Supply chain coordination with emissions reduction incentives[J]. International Journal of Production Research， 2013， 51（1）： 6982.

[4]陳劍.低碳供應(yīng)鏈管理研究[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2012，21（6）：721728.

[5]Laroche M， Bergeron J， BarbaroForleo G. Targeting consumers who are willing to pay more for environmentallyfriendly products[J]. Journal of Consumer Marketing， 2001， 18（6）： 503520.

[6]Brécarda D， Hlaimib B， Lucasa S. Determinants of demand for green products： an application to ecolabel demand for fish in Europe[J]. Ecological Economics， 2009， 69（1）： 115125.

[7]Liu Z， Anderson T D， Cruz J M. Consumer environmental awareness and competition in twostage supply chains[J]. European Journal of Operational Research， 2012， 218（3）： 602613.

[8]Cachon G P， Lariviere M A. Turning the supply chain into a revenue chain[J]. Harvard Business Review， 2001， 79（3）： 2021.

[9]Jeuland A P， Shugan S M. Managing channel profits[J]. Marketing Science， 1983， 2（3）： 239272.

[10]Wang Y， Li J， Shen Z. Channel performance under consignment contract with revenue sharing[J]. Management Science， 2004， 50（1）： 3447.

[11]Xiao T， Yang D. Price and service competition of supply chains with riskaverse retailers under demand uncertainty[J]. International Journal of Production Economics， 2008， 114（1）： 187200.

[12]Mortimer J H. Vertical contracts in the video rental industry[J]. The Review of Economic Studies， 2008， 75（1）： 165199.

[13]Cachon G P， Lariviere M A. Supply chain coordination with revenuesharing contracts： strengths and limitations[J]. Management Science， 2005， 51（1）： 3044.

[14]Li S， Zhu Z， Huang L. Supply chain coordination and decision making under consignment contract with revenue sharing[J]. International Journal of Production Economics， 2009， 120（1）： 8899.

[15]郭小云，王淳勇，王圣東.動態(tài)市場環(huán)境下基于收益共享契約的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2011，20（4）：433441.

[16]周小明，朱云龍，朱珠，等.多對一供應(yīng)鏈零售商驅(qū)動型收入共享契約下的生產(chǎn)決策[J].控制與決策，2009，24（9）：13611366.