碳限額政策約束下基于收益共享契約的兩級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)

一、引言

近三十年來(lái)，世界人口數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)保持平穩(wěn)較快發(fā)展，資源的迅速消耗和污染排放的不斷增加，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了越來(lái)越大的壓力。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源環(huán)境要素之間的結(jié)構(gòu)性失調(diào)問(wèn)題，逐漸成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，成為各國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。

供應(yīng)鏈?zhǔn)翘岣咂髽I(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效方式，但在供應(yīng)鏈的實(shí)施對(duì)象和內(nèi)容中，并不涉及環(huán)境保護(hù)和環(huán)境管理的環(huán)節(jié)，也沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過(guò)程中伴隨而來(lái)的外部不經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。因此，不少學(xué)者認(rèn)為以供應(yīng)鏈為主導(dǎo)的先進(jìn)管理技術(shù)和理念被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，在某種程度上也加劇了企業(yè)對(duì)自然資源的掠奪和生態(tài)環(huán)境的破壞，并進(jìn)一步導(dǎo)致了人們生活環(huán)境的污染和生活質(zhì)量的下降。

近年來(lái)，隨著各國(guó)政府碳減排政策的陸續(xù)出臺(tái)，尤其是碳限額政策的出臺(tái)，在此政策下，企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的碳排放量不能超過(guò)政府規(guī)定的強(qiáng)制限額，供應(yīng)鏈面臨的減碳外部壓力增大，成為了供應(yīng)鏈生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中的必要約束條件。因此，供應(yīng)鏈企業(yè)如何在新的外部環(huán)境下實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，促進(jìn)供應(yīng)鏈的合理構(gòu)建和高效運(yùn)營(yíng)、提高供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

二、文獻(xiàn)綜述

在碳排放限制政策下的企業(yè)供應(yīng)策略研究方面，Penkuhn[10]（1997）討論了企業(yè)面臨碳限制政策下的生產(chǎn)計(jì)劃模型，通過(guò)建立利潤(rùn)模型得出了企業(yè)在此限制下的最優(yōu)生產(chǎn)計(jì)劃。 近幾年，隨著碳排放政策的實(shí)施，越來(lái)越多的學(xué)者都開(kāi)始研究在碳限制政策下的生產(chǎn)計(jì)劃。其中，Letmathe（2005）通過(guò)建立分析模型，研究了考慮環(huán)境約束下的企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)品組合問(wèn)題。Benjaafa（2010）也是較早關(guān)注此類問(wèn)題的國(guó)際知名學(xué)者之一，他將碳排放因素納入到企業(yè)運(yùn)營(yíng)層面，建立了嚴(yán)格的碳排放限額情形下的生產(chǎn)模型，并得到了在此政策下的最優(yōu)生產(chǎn)決策。張靖江（2010） 等考慮了在排放權(quán)許可情況下的企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)問(wèn)題。Song（2011）從單周期問(wèn)題的角度對(duì)在碳限制政策下的企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行了研究，得出了在此政策下的最優(yōu)產(chǎn)量不大于無(wú)限制條件下最優(yōu)產(chǎn)量的結(jié)論和政府設(shè)定的碳排放量限額應(yīng)略小于企業(yè)無(wú)限制情況下的最優(yōu)產(chǎn)量。

收益共享契約的研究最早出現(xiàn)于美國(guó)的CD租賃行業(yè)，Mortimer對(duì)收益共享契約在音像行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了研究，并得到了用該契約可以提高系統(tǒng)績(jī)效約7%左右的結(jié)論。Giannoccaro等考察了分散式系統(tǒng)下的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問(wèn)題，研究表明通過(guò)收益共享契約可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的協(xié)調(diào)。Cachon等研究了收益共享契約的一般形式，得出了該契約可確保系統(tǒng)協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)利潤(rùn)可任意分割的結(jié)論。同時(shí)也指出當(dāng)銷(xiāo)售商收益受其他銷(xiāo)售商訂購(gòu)量和定價(jià)決策影響時(shí)，收益共享契約將不再適用。柳建、馬士華（2004）的研究表明收益共享契約是對(duì)批發(fā)價(jià)格契約的一個(gè)改進(jìn)，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制能更有效地協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。吳慶、但斌（2009）指出在收益共享契約條件下，零售商的最優(yōu)決策可以使供應(yīng)鏈整體收益最大，能更為有效的協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。

綜上所述，眾多的研究者基于實(shí)證研究一致認(rèn)為收益共享契約可以有效地協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈高效運(yùn)營(yíng)。但鮮有學(xué)者在碳限額為外部限制條件下，對(duì)供應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕砥跫s進(jìn)行了研究。因此，本文采用博弈論、報(bào)童模型等研究方法對(duì)以碳限額為外部條件下的應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕砥跫s進(jìn)行了研究，對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外綠色供應(yīng)鏈管理理論進(jìn)行拓展和有益的補(bǔ)充。

三、問(wèn)題描述與假設(shè)

本文考慮由一個(gè)生產(chǎn)商和一個(gè)零售商組成的兩級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，在碳限額政策下，供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)商在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的碳排放量不能超過(guò)政府規(guī)定的強(qiáng)制限額K。供應(yīng)鏈面臨的市場(chǎng)需求是隨機(jī)的，生產(chǎn)商和零售商之間的產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格、需求分布和庫(kù)存成本等參數(shù)是完全對(duì)稱的。同時(shí)，在政府碳限額情形下的生產(chǎn)商和零售商之間的決策行為符合Stackelberg動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程，生產(chǎn)商在銷(xiāo)售周期開(kāi)始之前確定在碳限額情形下的批發(fā)價(jià)格W和零售商收益保留比例δ，零售商根據(jù)生產(chǎn)商的參數(shù)來(lái)確定它在碳限額限制下的最優(yōu)訂貨量，生產(chǎn)商則根據(jù)零售商的最優(yōu)訂貨量，改進(jìn)收益共享契約中的是批發(fā)價(jià)和零售商保留收益比例，使得自身收益最大化。由于商品的采購(gòu)提前期較長(zhǎng)，零售商在整個(gè)銷(xiāo)售周期中只存在一次訂貨機(jī)會(huì)。銷(xiāo)售期結(jié)束時(shí)，剩余庫(kù)存會(huì)按照殘值進(jìn)行處理。

—生產(chǎn)商在分散系統(tǒng)下的期望收益；

T—生產(chǎn)商與零售商之間的轉(zhuǎn)移支付。

四、模型建立

本章節(jié)通過(guò)合理的假設(shè)，建立了收益共享契約的兩級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型和考慮碳限額情形的兩級(jí)供應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕砥跫s協(xié)調(diào)模型，對(duì)兩種情形下收益契約當(dāng)中的批發(fā)價(jià)格和零售商利潤(rùn)保留比例進(jìn)行了比較與討論。

1.無(wú)碳限額情形下的兩級(jí)供應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕砥跫s模型分析與研究

在收益共享契約下，生產(chǎn)商向零售商收取單位批發(fā)價(jià)格W，在銷(xiāo)售期末，零售商將一定比例的銷(xiāo)售收入支付給供應(yīng)商，殘值部分也在供應(yīng)鏈企業(yè)間共享。令δ為零售商保留銷(xiāo)售收入比例，則1-δ為生產(chǎn)商獲得的銷(xiāo)售收入比例。若零售商的訂購(gòu)量為Q，那么供應(yīng)鏈在集中決策下的供應(yīng)鏈期望利潤(rùn)為：

當(dāng)δ=1時(shí)，可得w*=c，此時(shí)的收益共享契約與批發(fā)價(jià)格契約等同，生產(chǎn)商獲得的利潤(rùn)為0。又因?yàn)棣摹蔥0，1]，所以，只有當(dāng)δ*<1時(shí)，供應(yīng)鏈才能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)。

定理1表明在考慮收益共享契約的兩級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)下，一定存在一個(gè)比成本更低的批發(fā)價(jià)，此時(shí)，生產(chǎn)商的利潤(rùn)全部來(lái)自于銷(xiāo)售商的收益共享中。另一方面，零售商保留收益比例δ來(lái)調(diào)整生產(chǎn)商和零售商之間的利潤(rùn)分配，從而實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的整體協(xié)調(diào)。

2.碳限額情形下的兩級(jí)供應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕砥跫s模型分析與研究

在碳限額政策下，政府規(guī)定一個(gè)最大碳排放量K，企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的碳排放量不能超過(guò)政府規(guī)定的強(qiáng)制限額。若零售商在碳限額情形下的最優(yōu)訂購(gòu)量為Qa，那么供應(yīng)鏈在集中決策下的供應(yīng)鏈期望利潤(rùn)為：

五、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著能源消耗的不斷增多，碳排放導(dǎo)致的全球氣候變化已給人類社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了顯著的不利影響，實(shí)施碳限額政策以應(yīng)對(duì)人類生存環(huán)境的惡化已經(jīng)成為世界各國(guó)的共識(shí)，對(duì)碳限額政策下的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問(wèn)題進(jìn)行研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文通過(guò)合理假設(shè)，通過(guò)報(bào)童模型、博弈論等理論建立了收益共享契約的兩級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型和考慮碳限額情形的兩級(jí)供應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕砥跫s協(xié)調(diào)模型，對(duì)兩種情形下收益契約當(dāng)中的批發(fā)價(jià)格和零售商利潤(rùn)保留比例進(jìn)行了比較與討論。

通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的研究，本文得到了如下結(jié)論：

1. 表明在考慮收益共享契約的兩級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)下，一定存在一個(gè)比成本更低的批發(fā)價(jià)，此時(shí)，生產(chǎn)商的利潤(rùn)全部來(lái)自于銷(xiāo)售商的收益共享中。

2.由于政府碳限額的存在，生產(chǎn)商在碳限額條件下的產(chǎn)品最優(yōu)供應(yīng)量小于在非約束條件下的最優(yōu)供應(yīng)量。

3.碳限額情形下收益共享契約當(dāng)中的最優(yōu)批發(fā)價(jià)格和零售商收益保留比例一定高于無(wú)限額情形下的最優(yōu)批發(fā)價(jià)格和零售商收益保留比例。

本文得到的有益結(jié)論能為供應(yīng)鏈企業(yè)在新的外部環(huán)境下實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，有利于促進(jìn)供應(yīng)鏈的合理構(gòu)建和高效運(yùn)營(yíng)、提高供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率。同時(shí)，將進(jìn)一步推動(dòng)綠色供應(yīng)鏈管理理論的發(fā)展，是對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外綠色供應(yīng)鏈管理理論的很好的拓展和有益的補(bǔ)充。但是本研究的某些假設(shè)與生活中的實(shí)際情況可能會(huì)有出入，只是考慮在信息完全對(duì)稱下的兩級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問(wèn)題。在未來(lái)的研究中，可以進(jìn)一步放松某些假設(shè)條件，探討在三級(jí)供應(yīng)鏈環(huán)境下，制定最優(yōu)的收益共享契約實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，提高供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率。

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