不同市場結(jié)構(gòu)下綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈決策分析

梁　喜 , 馬春梅

(重慶交通大學(xué) 1.財經(jīng)學(xué)院；2.管理學(xué)院，重慶 400074)

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不同市場結(jié)構(gòu)下綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈決策分析

梁喜1, 馬春梅2

(重慶交通大學(xué) 1.財經(jīng)學(xué)院；2.管理學(xué)院，重慶 400074)

摘要：為了分析不同市場結(jié)構(gòu)對綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈成員決策以及績效的影響，引入環(huán)保參數(shù)，采用Stackelberg博弈法，比較了三種市場結(jié)構(gòu)下渠道成員的決策、利潤和渠道總利潤。研究結(jié)果表明：制造商主導(dǎo)市場時批發(fā)價、零售價和制造商利潤最高；零售商領(lǐng)導(dǎo)市場時回收水平、單位利潤和零售商利潤最高；環(huán)保水平和渠道總利潤在垂直納什市場結(jié)構(gòu)下最高。理論上無領(lǐng)導(dǎo)者的垂直納什結(jié)構(gòu)最理想，但考慮實際情況，零售商控制市場時較好。

關(guān)鍵詞：綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈； Stackelberg博弈； 不同市場結(jié)構(gòu)； 環(huán)保

由于資源匱乏和環(huán)境污染加劇，越來越多的政府開始頒布一些政策來促進企業(yè)采取一些有利于環(huán)保的措施。其中最常見的措施包括回收利用廢舊產(chǎn)品以及在生產(chǎn)過程中力求綠色環(huán)保，因此閉環(huán)供應(yīng)鏈和綠色供應(yīng)鏈開始受到廣泛關(guān)注。近年來，惠普，戴爾，施樂等國外企業(yè)以及臺灣的宏碁通過實施閉環(huán)供應(yīng)鏈獲得了巨大經(jīng)濟效益。巴塔哥尼亞和阿迪達斯等企業(yè)是從上游入手環(huán)保工作的代表，在生產(chǎn)過程中使用環(huán)保原材料。

閉環(huán)供應(yīng)鏈中的一大研究重點就是回收渠道的研究。Savaskan[1-2]等研究了閉環(huán)供應(yīng)鏈中三種回收主體下的相關(guān)決策，并比較得出零售商回收是最優(yōu)回收方式，隨后進一步考慮零售商之間存在競爭時對制造商決策的影響。Hong[3]等建立了閉環(huán)供應(yīng)鏈中由零售商回收，第三方處理回收產(chǎn)品的模型。Huang[4]等在 Savaskan[1]等的研究基礎(chǔ)上，建立了零售商和第三方在回收過程中存在競爭的雙回收渠道模型，為制造商提供了決策依據(jù)。許茂增[5]等研究了第三方回收的雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈，并提出協(xié)調(diào)策略。肖雪珣[6]等在一個生產(chǎn)商和兩個存在競爭的零售商組成的閉環(huán)供應(yīng)鏈中比較研究了兩種不同的回收策略。熊中楷[7]等研究了經(jīng)銷商從事再制造的閉環(huán)供應(yīng)鏈方式，發(fā)現(xiàn)經(jīng)銷商再制造的模式對其自身和制造商都是有利的。梁喜[8]等認為在一定條件下回收率越高，閉環(huán)供應(yīng)鏈利潤越大，對制造商越有利。以上文獻大多是只考慮了制造商為供應(yīng)鏈領(lǐng)導(dǎo)者的情況，而沒有考慮零售商為領(lǐng)導(dǎo)者或者不存在領(lǐng)導(dǎo)者的市場力量結(jié)構(gòu)下的情況。

聶佳佳[9]考慮了當?shù)谌截撠?zé)回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈中企業(yè)間存在戰(zhàn)略聯(lián)盟，為渠道結(jié)構(gòu)選擇提供了依據(jù)。趙曉敏[10]等研究了制造商負責(zé)回收的兩級閉環(huán)供應(yīng)鏈，指出不同的渠道結(jié)構(gòu)對再制造的經(jīng)濟價值具有一定影響。易余胤[11]研究了制造商主導(dǎo)、零售商主導(dǎo)和Nash 均衡三種市場結(jié)構(gòu)下渠道成員決策和績效之間的關(guān)系。但上述文獻沒有考慮企業(yè)進行閉環(huán)供應(yīng)鏈管理中會投入綠色努力的情況。綠色供應(yīng)鏈近幾年也是研究熱點之一，Xie[12]研究了對企業(yè)的能源節(jié)約水平設(shè)定一個標準值時，對能源節(jié)約以及綠色產(chǎn)品價格的影響，并提出了一個協(xié)調(diào)機制。Liu[13]等研究了在一個兩級供應(yīng)鏈中，考慮了消費者的環(huán)保意識和供應(yīng)鏈成員間的競爭強度與企業(yè)決策之間的關(guān)系。Ghosh[14]考慮了服裝制造商投入綠色成本時，不同市場結(jié)構(gòu)對供應(yīng)鏈成員決策和績效的影響。楊東紅[15]等構(gòu)建了閉環(huán)供應(yīng)鏈中零售商低碳行為的評價體系，得出影響零售商低碳行為較大的指標。

以上文獻在考慮不同市場結(jié)構(gòu)下的閉環(huán)供應(yīng)鏈時沒有考慮企業(yè)在生產(chǎn)過程中會投入環(huán)保努力的情況。然而一些商品，如汽車和電子產(chǎn)品中包含鉛、汞、鎘等對環(huán)境和人體健康具有巨大危害的物質(zhì)，這類產(chǎn)品不但需要回收，在生產(chǎn)過程中也需要投入環(huán)保成本來減輕產(chǎn)品對環(huán)境的影響。這就使得在閉環(huán)供應(yīng)鏈中考慮綠色環(huán)保因素顯得尤為重要，本文在以上實際背景和理論背景下，采用Stackelberg博弈法，考慮制造商投入環(huán)保努力，在分散決策系統(tǒng)中，對比分析了制造商主導(dǎo)、零售商主導(dǎo)和垂直納什三種不同市場力量結(jié)構(gòu)下綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈中各成員的決策和績效。

1問題描述與模型假設(shè)

1.1符號定義

θ為制造商投入的環(huán)保水平，制造商的決策變量。

cm為制造商用新的原材料生產(chǎn)的單位成本。

cr為制造商用回收原料生產(chǎn)的單位成本。

cf為零售商把廢舊產(chǎn)品賣給制造商所得到的轉(zhuǎn)移支付。

r為消費者返還廢舊產(chǎn)品得到的支付。

w為產(chǎn)品批發(fā)價，制造商決策的變量。

p=v+w為產(chǎn)品零售價，v為零售商銷售產(chǎn)品的單位利潤[14]，零售商的決策變量。

D(p)=a-bp+βθ：產(chǎn)品需求函數(shù)，為正。其中a，b，β為常量且大于零，a表示潛在的市場容量；b為消費者對價格的敏感度；β表示消費者對產(chǎn)品環(huán)保水平的敏感程度，類似于Ghosh[14]等的需求函數(shù)。

τ為產(chǎn)品回收水平，0<τ<1，為零售商的決策變量，回收量為τD(p)。

i，k分別表示環(huán)保投入難度系數(shù)和回收難度系數(shù)。

在后面的計算過程中，下標ml為制造商主導(dǎo)市場，rl為零售商主導(dǎo)市場，nl為無領(lǐng)導(dǎo)者的垂直納什市場結(jié)構(gòu)。

1.2模型假設(shè)

本文進行以下假設(shè)： 1)在市場中存在由一個制造商和一個零售商組成的簡單閉環(huán)供應(yīng)鏈，信息完全對稱，由零售商進行廢舊產(chǎn)品的回收，存在制造商主導(dǎo)、零售商主導(dǎo)和垂直納什三種市場力量結(jié)構(gòu)，制造商在生產(chǎn)過程中投入了環(huán)保努力。 2)Δ=cm-cr>0且Δ-cf>0，表示制造商進行回收是有利可圖的；cf-r>0，表示零售商為制造商回收廢舊產(chǎn)品是有利的。 3)為了分析簡單化，假設(shè)Δ-cf>cf-r，即制造商從回收中獲得的單位利益大于零售商。 4)零售商和制造商只有文中所提到的成本。

由上述假設(shè)，借鑒Ghosh[14]等和Savaskan[1-2]等的成本函數(shù)，可得到制造商和零售商的利潤函數(shù)分別為：

πm=[w-cm+τ(Δ-cf)]D(p)-iθ2,

(1)

πr=[v+τ(cf-r)]D(p)-kτ2。

(2)

2三種市場結(jié)構(gòu)下零售商和制造商的決策以及績效

2.1制造商主導(dǎo)市場

在制造商主導(dǎo)的市場中，假定制造商和零售商進行兩階段動態(tài)博弈，博弈程序為：1)制造商先宣布批發(fā)價w和環(huán)保水平θ。2)零售商對制造商的決策作出反應(yīng)，決定v和τ。用逆向歸納法求均衡解*因計算過程非常簡單易懂，但表達式繁多，考慮到文章可讀性，故省去了各決策變量以及利潤的計算過程，后面的模型證明過程也是如此，有興趣的讀者可以向作者索取計算過程和證明過程。。決策目標和約束條件為：

(3)

且4bi-β2>0。表示進行廢舊產(chǎn)品的回收難度較大，投入的成本也較高，這也與現(xiàn)實情況相符合。大量文獻也作出了類似的假設(shè)，如Savaskan[1-2]等也提出了這一前提條件，在后面兩種市場結(jié)構(gòu)中，最優(yōu)解也應(yīng)按前述方法先得出約束條件后再求出，k也應(yīng)該滿足相應(yīng)條件。

2.2零售商主導(dǎo)市場

在這種市場結(jié)構(gòu)下，零售商和制造商也是進行兩階段的動態(tài)博弈，順序如下：1)零售商先宣布其單位收益v和回收水平τ；2)制造商對零售商的決策作出反應(yīng)，決定批發(fā)價w和環(huán)保水平θ。計算博弈的方法和前一部分一樣，采用逆向歸納法，決策目標和約束條件為：

(4)

同理，求得最優(yōu)解的條件為

且4bi-β2>0。

2.3無主導(dǎo)者的垂直納什結(jié)構(gòu)

在這種市場結(jié)構(gòu)中，供應(yīng)鏈成員都是同時作出決策，不存在領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者。因此制造商決定批發(fā)價和環(huán)保水平，同時零售商決定回收水平和單位收益，決策目標為：

(5)

將求出的模型最優(yōu)解總結(jié)如表1。

3模型分析

根據(jù)表1，可得以下命題。

命題1 表明產(chǎn)品的環(huán)保水平在垂直納什結(jié)構(gòu)下最高，在制造商主導(dǎo)市場時最低。因為環(huán)保投入的成本是由制造商承擔(dān)的，環(huán)保水平越高，則成本加倍上升。因此當制造商在市場中擁有主動權(quán)時，為了減少其在環(huán)保方面花費的成本，就會充分利用自己的議價能力，爭取一個較低的環(huán)保水平。從綠色產(chǎn)品的角度來看，垂直納什市場結(jié)構(gòu)最好。

證明：與命題1類似，采用減法比較，很容易得到以上結(jié)果，故省去證明過程，后面幾個命題也是如此。

命題2 表明當零售商主導(dǎo)市場時廢舊產(chǎn)品的回收率最高，而制造商主導(dǎo)的市場結(jié)構(gòu)下回收率最低。雖然回收廢舊產(chǎn)品的成本由零售商承擔(dān)，但是由于零售商與顧客緊密聯(lián)系，容易提高廢舊產(chǎn)品的回收水平。同時，通過回收這一過程可以提高零售商的形象，增強客戶的忠實度，為零售商帶來的效益高于回收過程中所花費的成本，因此，在這種結(jié)構(gòu)中，零售商會決定一個對自己有利的較高的回收水平。因此從資源再利用的角度考慮，零售商主導(dǎo)的市場結(jié)構(gòu)是比較理想的。

命題3表明批發(fā)價在制造商主導(dǎo)的市場結(jié)構(gòu)中最高，零售商主導(dǎo)市場時最低。制造商主導(dǎo)市場時，對批發(fā)價具有主動權(quán)，再加上這種市場結(jié)構(gòu)中的回收水平最低，單位生產(chǎn)成本最高；最低的環(huán)保水平雖然能減少制造商額外的投入，卻也損失了環(huán)保產(chǎn)品帶來的部分收益，因此，制造商會利用自己的議價能力制定一個較高的批發(fā)價，而零售商只能追隨。

表1　三種市場結(jié)構(gòu)下綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)決策與利潤

命題6表明，在考慮企業(yè)環(huán)保投入的閉環(huán)供應(yīng)鏈中，從單個渠道成員的角度來看，制造商利潤在其自身為市場主導(dǎo)者時最大，零售商主導(dǎo)時最??；而零售商利潤也是在自己作為主導(dǎo)者時獲利最大，制造商主導(dǎo)時最小。這一結(jié)論與渠道成員的談判能力直接相關(guān)，在此不多作闡述。從整個渠道來看，無主導(dǎo)者的垂直納什市場結(jié)構(gòu)下總利潤最大，制造商作為主導(dǎo)者時最小，主要是由于這種市場結(jié)構(gòu)下的零售價最低，而環(huán)保水平最高，最大程度地增加了產(chǎn)品需求量，其他的決策變量均處于中等位置，因此帶來的渠道總利潤最高。

綜上所述，制造商的利潤主要是來源于高批發(fā)價和低環(huán)保水平，這種市場結(jié)構(gòu)對整個行業(yè)、消費者和社會不能帶來明顯的效益；垂直納什市場結(jié)構(gòu)既有利于消費者，也有利于整個綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈和社會，但是這并不符合實際，因為每個渠道成員都有動力成為領(lǐng)導(dǎo)者。因此綜合各方面因素可以看出零售商主導(dǎo)的市場結(jié)構(gòu)是理想的，回收水平最高，環(huán)保水平也較高，符合當今經(jīng)濟發(fā)展趨勢，也說明供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)正在由賣方主導(dǎo)向買方主導(dǎo)轉(zhuǎn)變。制造商應(yīng)該注重生產(chǎn)環(huán)保，跟隨綠色經(jīng)濟的大趨勢，而不是一味地提高批發(fā)價來保證利潤；政策制定者也應(yīng)站在整個渠道的角度上，給予制造商一定的政策補貼，使制造商既能更注重買方的需求，又能保證自己的利益。

4算例分析

總的來說3種市場結(jié)構(gòu)下，各決策變量和利潤都隨著i的增加而減少，當i較小時，變化幅度較大，i越大則變化趨于平緩，其中環(huán)保水平與i的關(guān)系最為明顯，呈明顯的反比例關(guān)系。也就是實施環(huán)保的難度越大，3種市場結(jié)構(gòu)下的環(huán)保水平、回收率、制造商和零售商利潤以及渠道總利潤就會降低，值得注意的是批發(fā)價和零售價也隨著i的增加而減少，難度越大反而批發(fā)價和零售價也越低，這是因為環(huán)保難度的增加降低了環(huán)保水平和回收水平，制造商和零售商需付出的成本減少，因此會降低批發(fā)價和零售價。因此得出一個政策啟示：政府應(yīng)該頒布有利于綠色生產(chǎn)的相應(yīng)政策，增強公眾的環(huán)保意識，減小實施環(huán)保的難度，使綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈更好地運作。

同時，圖1也證明了命題1至命題6所得的結(jié)論是成立的。

圖1(之一)　渠道成員各決策變量和利潤與i的關(guān)系

圖1(之二)　渠道成員各決策變量和利潤與i的關(guān)系

5結(jié)語

本文采用Stackelberg博弈法針對由一個制造商和一個零售商構(gòu)成的綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈進行研究，分析了處于3種不同力量結(jié)構(gòu)下閉環(huán)供應(yīng)鏈的最優(yōu)定價，環(huán)保水平和回收水平，以及供應(yīng)鏈成員和渠道總利潤。研究表明，批發(fā)價、零售價和制造商利潤在制造商為市場主導(dǎo)者時最高；回收水平、單位銷售利潤和零售商利潤在零售商市場領(lǐng)導(dǎo)者時最高；而環(huán)保水平和渠道總利潤則是在雙方力量均衡時最高。綜合考慮各項因素，理論上是垂直納什市場結(jié)構(gòu)最為理想，但從實際的角度來看，零售商為領(lǐng)導(dǎo)者的市場結(jié)構(gòu)比較理想，這從一方面說明了供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，另一方面也說明零售商主導(dǎo)對閉環(huán)供應(yīng)鏈價值的影響，因此實施過程中要注意協(xié)調(diào)。政策制定者應(yīng)給予制造商一定的補貼，縮小實施環(huán)保生產(chǎn)的難度，同時在法律上向制造商施加壓力，提高企業(yè)環(huán)保意識，注重消費者和買方的環(huán)保需求，在與買方談判時多作妥協(xié)。

最后需要說明的是，本文考慮的信息對稱的情況，并且是基于線性需求，沒有考慮集中供應(yīng)鏈的情況，模型中的成本函數(shù)設(shè)計比較簡單，這些使本文具有局限性，因此在未來的研究中，可以考慮上述情況進行進一步探討。

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An Analysis of Decisions of Green Closed-loop Supply Chain in Different Market Structures

LIANG Xi1, MA Chunmei2

(1. College of Finance & Economics, 2.College of Management, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

Abstract：In order to analyse the impacts of different market structures on decisions and performances of green closed-loop supply chain members, by introducing the parameter of environmental conservation, Stackelberg Game theory is adopted to compare the decisions and benefits of channel members, and the total benefits of the whole supply chain in three different market structures. The results show that the unit wholesale price and retail price, and the benefit of manufacturer are highest when manufacturer is market leader. The return rate and unit profit of marketing, and retailer′s benefit are highest when retailer is leader. The environmental conservation level and total profit of the supply chain are highest under the Vertical Nash structure. Theoretically, the Vertical Nash structure is the best, but retailer dominating the market is a better choice in the actual situation.

Key words：green closed-loop supply chain; Stackelberg game; different market structures; environmental conservation

中圖分類號：F252

文獻標志碼：A

文章編號：1007-7375(2016)01- 0135- 07

doi:10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.01.021

作者簡介：梁喜(1978-)，男，江蘇省人，副教授，博士，主要研究方向為物流與供應(yīng)鏈管理.

基金項目：重慶市自然科學(xué)基金計劃項目(cstc2012jjA1066)

收稿日期：2014- 10- 24