基于產(chǎn)品低碳水平的供應(yīng)鏈推拉模式比較*

● 楊 磊 紀靜娜 鄭晨詩

(1,2,3 華南理工大學經(jīng)濟與貿(mào)易學院 廣州 510006)

基于產(chǎn)品低碳水平的供應(yīng)鏈推拉模式比較*

● 楊 磊1紀靜娜2鄭晨詩3

(1,2,3 華南理工大學經(jīng)濟與貿(mào)易學院 廣州 510006)

本文在低碳經(jīng)濟環(huán)境下，基于產(chǎn)品的低碳水平構(gòu)建推拉式二級供應(yīng)鏈模型，分別對普通供應(yīng)鏈與低碳供應(yīng)鏈的推拉模式進行分析，并探討產(chǎn)品低碳水平對推拉式供應(yīng)鏈績效的影響。研究表明，低碳供應(yīng)鏈的績效是否優(yōu)于普通供應(yīng)鏈的績效取決于產(chǎn)品低碳水平、消費者的價格敏感度和環(huán)保意識。當產(chǎn)品低碳水平低于一定值時，無論供應(yīng)鏈由誰主導，供應(yīng)鏈成員均能在低碳供應(yīng)鏈中獲得較高收益。與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中拉式供應(yīng)鏈始終優(yōu)于推式供應(yīng)鏈不同，在產(chǎn)品低碳水平影響下，推式低碳供應(yīng)鏈績效也可能優(yōu)于拉式低碳供應(yīng)鏈，并且供應(yīng)鏈成員的利潤由所處供應(yīng)鏈的低碳水平?jīng)Q定，而不由參與者的供應(yīng)鏈地位決定。最后，通過數(shù)值分析，探討產(chǎn)品低碳水平與消費者低碳擴張度對推拉式供應(yīng)鏈的影響。

低碳水平 供應(yīng)鏈管理 推式 拉式

1.引言

近年來，隨著人們對環(huán)境問題認識的不斷加深，市面上低碳產(chǎn)品不斷增多，消費者的購買行為也逐漸發(fā)生改變。越來越多的消費者在購物時對低碳產(chǎn)品給予了更多考量，因為這種行為選擇不僅有利于自身健康，還有助于為子孫后代保持良好的生態(tài)環(huán)境。在低碳消費的引導下，商家推出越來越多的低碳產(chǎn)品，并實施“低碳產(chǎn)品認證”；歐盟各國對產(chǎn)品進行“碳標簽”管理，保證產(chǎn)品低碳水平；英國的超市連鎖樂購(Tesco)對部分產(chǎn)品貼上碳削減標志，以減少產(chǎn)品碳排放；美國將于2020年對進口產(chǎn)品征收“碳關(guān)稅”，支持低碳產(chǎn)品生產(chǎn)。中國也在碳減排方面體現(xiàn)出了一個負責任大國的積極態(tài)度*黃守軍, 任玉瓏, 孫睿, 俞集輝. 雙寡頭電力市場垂直合作減排的隨機微分對策模型[J]. 中國管理科學, 2014, 22(2): 101-111.*Zhang, Y. J., Wang A. D., Tan W.. The impact of China’s carbon allowance allocation rules on the product prices and emission reduction behaviors of ETS-covered enterprises [J]. Energy Policy, 2015(86): 176-185.。2013年以來，我國先后在深圳、上海、北京等七省市實施碳排放交易試點。在2015年9月25日發(fā)表的中美雙方關(guān)于氣候變化的聯(lián)合聲明中，中國明確表示計劃于2017年啟動全國碳排放交易體系，將覆蓋鋼鐵、電力、化工、建材、造紙和有色金屬等重點工業(yè)行業(yè)。由此可見，產(chǎn)品低碳化、綠色化趨勢不可阻擋*覃艷華, 曹細玉, 袁傳懷. 不同碳排放政策下考慮碳減排投入的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)[J]. 工業(yè)工程, 2015, 18(4): 99-106.*Du, S. F., Hu, L., Song, M. Production optimization considering environmental performance and preference in the cap-and-trade system [J]. Journal of Cleaner Production, 2016，112(20): 1600-1607.。

低碳產(chǎn)品是生產(chǎn)過程及其本身節(jié)能、低污染一類產(chǎn)品的總稱，在其生命周期中，符合環(huán)境保護要求，資源利用率高、能源消耗低，其所在的供應(yīng)鏈也稱為低碳或綠色供應(yīng)鏈。由于產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)過程等環(huán)節(jié)的不同，同類產(chǎn)品具有不同的碳排放量，而消費者也具有不同的產(chǎn)品偏好。碳等級是產(chǎn)品全生命周期過程碳排放量信息的認證劃分，是衡量產(chǎn)品低碳水平的標準。消費者對低碳產(chǎn)品的偏好決定了市場需求，因此制造商通過產(chǎn)品的低碳水平來影響消費者的決策，進而影響供應(yīng)鏈績效。在低碳經(jīng)濟的趨勢下，制造商面臨產(chǎn)品生產(chǎn)策略的問題，而零售商也面臨產(chǎn)品銷售策略的疑惑。隨著市場經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的改變，傳統(tǒng)制造商為主導的格局發(fā)生變化，部分大型零售商與消費者直接接觸，具有信息優(yōu)勢，逐漸占據(jù)供應(yīng)鏈主導地位。若制造商在決策過程中居于主導地位，則為推式供應(yīng)鏈，反之為拉式供應(yīng)鏈。對于推拉式供應(yīng)鏈模式下的制造商與零售商，產(chǎn)品低碳水平對其運作決策與利潤的影響可能并不相同。因此，產(chǎn)品低碳水平對推拉式供應(yīng)鏈運作決策的影響具有一定的研究價值。

本文在供應(yīng)鏈低碳化背景下，考慮消費者不同的產(chǎn)品偏好，研究產(chǎn)品低碳水平對推拉式供應(yīng)鏈績效的影響。目前國內(nèi)外已有不少學者研究消費者低碳產(chǎn)品偏好及其環(huán)境溢價問題。研究表明，部分消費者對低碳產(chǎn)品有明顯的偏好，并愿意為此付出更多費用*Carrillo, J. E., Vakharia, A. J., Wang R. Environmental implications for online retailing [J]. European Journal of Operational Research, 2014, 239(13): 744-755.*Adaman, F., Karali, N., Kumbaroglu, G., et al. What determines urban households willingness to pay for CO2 emission reductions in Turkey: A contingent valuation survey [J]. Energy Policy, 2011, 39(2): 689-698.。Vanclay等研究消費者環(huán)境保護的購買行為，研究表明消費者優(yōu)先選擇含有低碳標簽的產(chǎn)品，當含有低碳標簽的產(chǎn)品與不含低碳標簽的產(chǎn)品價格相同時，低碳選擇傾向更加明顯。由此可見，市場上存在部分環(huán)境保護型消費者，愿意為低碳產(chǎn)品支付環(huán)境溢價，并且大部分消費者對價格敏感。另外有部分學者研究消費者低碳偏好行為對供應(yīng)鏈決策的影響，如趙道致等研究了消費者低碳偏好程度未知情況下的低碳產(chǎn)品定價問題，提出了在信息不對稱現(xiàn)象下的最優(yōu)減排量和定價組合策略。王芹鵬等研究消費者存在低碳偏好下的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題，并設(shè)計收益共享契約實現(xiàn)了零供雙方的帕累托改進。Wang等討論消費者低碳偏好對不同類型供應(yīng)鏈的影響，結(jié)果表明，當零售商處于主導地位時，只有消費者的低碳偏好足夠高時，批發(fā)價格契約才能使供應(yīng)鏈獲得更高效益。目前，鮮有文獻研究基于產(chǎn)品碳等級的消費者低碳偏好行為對供應(yīng)鏈決策的影響。

目前關(guān)于供應(yīng)鏈低碳水平的研究已有不少成果。Swami等基于產(chǎn)品低碳水平研究二級供應(yīng)鏈中制造商與零售商的低碳努力程度、合作程度對供應(yīng)鏈績效的影響與供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題。Dües等研究精益實踐對供應(yīng)鏈產(chǎn)品低碳水平的增益作用。曹柬等基于不同時期的低碳產(chǎn)品市場，采用博弈論和最優(yōu)化理論探討低碳產(chǎn)品創(chuàng)新過程制造企業(yè)間的博弈行為。楊磊等考慮了生鮮產(chǎn)品的三級供應(yīng)鏈系統(tǒng)，基于低碳背景分別在到岸價模式和離岸價模式下研究了供應(yīng)鏈成員的最優(yōu)運作策略，得出了兩種不同模式下供應(yīng)鏈博弈均衡解，并討論了低碳策略對供應(yīng)鏈成員最優(yōu)決策的影響。Yang等討論不同碳政策下的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略，并指出不同碳政策和企業(yè)的碳排放水平對供應(yīng)鏈績效的影響。吳英姿等研究不同行業(yè)的綠色生產(chǎn)率及其對行業(yè)的影響。Liu等基于產(chǎn)品低碳水平，研究消費者環(huán)境保護意識以及供應(yīng)鏈成員競爭對供應(yīng)鏈的影響。研究表明，消費者環(huán)境保護意識與對生態(tài)保護制造商及零售商利益正相關(guān)；產(chǎn)品競爭水平與非生態(tài)保護制造商及零售商收益水平負相關(guān)。Cheng等在考慮產(chǎn)品低碳水平的三級供應(yīng)鏈中，探討四種供應(yīng)鏈模型下各參與者的供應(yīng)鏈決策，并通過收益共享契約與N人合作對策的Shapley值法進行供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，但其文章中并沒有研究產(chǎn)品低碳水平對供應(yīng)鏈決策以及供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的影響。

在推拉式供應(yīng)鏈的研究方面，不少學者認為拉式契約優(yōu)于推式契約。Cachon等基于庫存模型，指出拉式供應(yīng)鏈的績效始終優(yōu)于推式供應(yīng)鏈的績效。Wang等分別基于推式與拉式策略，對比了委托授權(quán)與直接控制兩種外包模式。研究表明，推拉式契約下，供應(yīng)鏈成員具有不同的外包模式偏好；然而，基于給定的外包模式，原始外包客戶更偏好拉式供應(yīng)鏈契約。隨著推拉式契約在供應(yīng)鏈應(yīng)用方面研究的增多，推式契約與拉式契約在供應(yīng)鏈應(yīng)用中的優(yōu)劣性更加多樣化。Dong等基于推拉式契約與提前購買折扣情形，研究零售商與制造商的庫存決策行為。其研究表明，相比于拉式契約，供應(yīng)鏈在推式契約下能獲得更高的效率。Li等基于大量供應(yīng)商線上拍賣機制提出了優(yōu)化的價格階梯拉式契約，并對比推式契約與拉式契約的線上拍賣結(jié)果。研究表明，當產(chǎn)品需求水平高且競拍的供應(yīng)商較多時，買方偏好推式契約；當產(chǎn)品成本較高且供應(yīng)商較少時，買方偏好拉式契約。李新軍等研究了由戰(zhàn)略供應(yīng)商、后備供應(yīng)商以及制造商構(gòu)成的二級供應(yīng)鏈中推式訂貨的N模式和推拉結(jié)合的Y模式。結(jié)果表明：當戰(zhàn)略供應(yīng)商的采購成本、備份供應(yīng)商的期權(quán)執(zhí)行成本和缺貨成本較大且殘值以及可靠性系數(shù)較小時，推拉結(jié)合模式相對于完全推式的效果更加明顯。馬祖軍等將非合作代價(PoA)概念引入逆向供應(yīng)鏈?？紤]廢舊產(chǎn)品供應(yīng)的不確定性，分別分析了推式和拉式兩種結(jié)構(gòu)下兩級和多級逆向供應(yīng)鏈在分散決策時效率損失的上界。研究表明，推式與拉式兩種結(jié)構(gòu)下具有一致的PoA，即分散決策下的效率損失與誰來承擔風險無關(guān)。Gou等考慮由擁有外部市場的單一零售商和單一供應(yīng)商構(gòu)成的兩級供應(yīng)鏈，研究了推式和拉式契約下的帕累托解集以及供應(yīng)鏈績效。結(jié)論表明：當且僅當供應(yīng)商有足夠大的產(chǎn)能時，推式批發(fā)價契約能協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈；當市場壁壘很低時，推式契約更有可能協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。在目前的產(chǎn)品低碳化進程中，研究在低碳水平考量下，推拉式契約對供應(yīng)鏈運作影響的適用性具有一定的意義。

消費者環(huán)境保護意識的提高拉動了市場對低碳產(chǎn)品的需求。消費者低碳水平偏好不同，導致市場低碳產(chǎn)品供應(yīng)的不確定性。此外，提高產(chǎn)品低碳水平，需要技術(shù)資金的投入，從而提高成本，導致銷售價格的提高，而消費者同時是價格敏感的，產(chǎn)品價格的提高降低消費者對低碳產(chǎn)品的需求。在這種環(huán)境下，供應(yīng)鏈參與者為最大化自身收益，需要對產(chǎn)品低碳水平做出決策?；谝陨媳尘埃疚耐ㄟ^研究產(chǎn)品低碳水平對推拉式供應(yīng)鏈運作的影響，探討推拉式供應(yīng)鏈推行低碳產(chǎn)品的條件，并提供不同模式下供應(yīng)鏈產(chǎn)品的最優(yōu)低碳水平，為供應(yīng)鏈企業(yè)的運營模式?jīng)Q策提供依據(jù)。

2.問題描述與假設(shè)

考慮由制造商和零售商構(gòu)成的二級供應(yīng)鏈系統(tǒng)，基于不同類型消費者以及不同產(chǎn)品低碳水平條件，分別研究推式與拉式這兩種供應(yīng)鏈模式，其中，拉式供應(yīng)鏈是指在供應(yīng)鏈中，零售商在決策過程中居于主導地位；而推式供應(yīng)鏈是指制造商作為供應(yīng)鏈主導者的情況。在以零售商為主導的拉式供應(yīng)鏈Stackelberg博弈模型中，博弈過程的決策順序如下：(1)零售商作為優(yōu)勢的一方，根據(jù)制造商期望利潤的反應(yīng)函數(shù)確定產(chǎn)品的零售價格，并最大化自身利潤；(2)制造商作為弱勢的一方，將根據(jù)零售商的期望利潤、訂貨數(shù)量設(shè)置產(chǎn)品的批發(fā)價格，并獲得自身期望利潤。在以制造商為主導的推式供應(yīng)鏈Stackelberg博弈中，博弈過程的決策順序如下：(1)制造商作為優(yōu)勢的一方，根據(jù)零售商的期望利潤以及訂貨數(shù)量的反應(yīng)函數(shù)確定產(chǎn)品的批發(fā)價格，并最大化自身利潤；(2)零售商作為弱勢的一方，將根據(jù)制造商確定的批發(fā)價格，最終確定產(chǎn)品的訂貨數(shù)量，并獲得期望利潤。

低碳環(huán)境下，同一類型的產(chǎn)品制造工藝與制造過程不同，可能導致產(chǎn)品的低碳水平不同。產(chǎn)品的低碳水平標準包括產(chǎn)品低碳設(shè)計、低碳采購、低碳制造、低碳過程控制、低碳營銷以及低碳回收等。不同供應(yīng)鏈生產(chǎn)同類產(chǎn)品的碳排放量不同，因而產(chǎn)品的低碳水平具有差異。本文參考Ghosh的模型，考慮制造商差異化的生產(chǎn)環(huán)節(jié)導致產(chǎn)品具有不同低碳水平的情況，采用碳等級來衡量產(chǎn)品的環(huán)保程度，同類產(chǎn)品生產(chǎn)過程碳排放量越低，則低碳水平越高，相對應(yīng)的碳等級也越高。本文中，我們假設(shè)制造商生產(chǎn)低碳水平為g(g≥0)的產(chǎn)品，為了方便接下來的討論，我們將產(chǎn)品的低碳水平g=0的情況定義為普通供應(yīng)鏈，將g>0的情況定義為低碳供應(yīng)鏈?；诶脚c推式兩種不同的供應(yīng)鏈模式，文中分別討論制造商生產(chǎn)普通產(chǎn)品與低碳產(chǎn)品的情況，對普通產(chǎn)品供應(yīng)鏈與低碳產(chǎn)品供應(yīng)鏈的績效進行對比以及分析產(chǎn)品低碳水平與消費者的環(huán)保意識對供應(yīng)鏈的影響，并對比低碳水平因素影響下推拉式供應(yīng)鏈的優(yōu)劣性，為供應(yīng)鏈的運作決策提供依據(jù)。

2.1 符號說明

部分符號說明如下，其中下標i(i=1,2,3,4)分別表示普通產(chǎn)品的拉式供應(yīng)鏈、普通產(chǎn)品的推式供應(yīng)鏈、低碳產(chǎn)品的拉式供應(yīng)鏈以及低碳產(chǎn)品的推式供應(yīng)鏈，下標j(j=f,b)分別表示非環(huán)境保護型及環(huán)境保護型消費者。

wi——產(chǎn)品批發(fā)價格；

mi——零售商的邊際利潤；

pi——產(chǎn)品零售價格，pi=wi+mi>0；

c——普通產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；

gi——產(chǎn)品的低碳水平，g=0表示產(chǎn)品為普通產(chǎn)品，g>0表示產(chǎn)品為低碳產(chǎn)品；

k——產(chǎn)品低碳水平價格系數(shù)，k>0；

cg——產(chǎn)品低碳水平提高增加的邊際成本，cg=kg2/2；

aj——非環(huán)境保護型/環(huán)境保護型消費者的最大需求；

bj——非環(huán)境保護型/環(huán)境保護型消費者的價格敏感系數(shù)，bj>0；

α——低碳水平提高引發(fā)的需求擴張系數(shù)，與消費者環(huán)保意識正相關(guān)，α≥0；

πmi——制造商的利潤；

πri——零售商的利潤；

πsci——供應(yīng)鏈的利潤。

2.2 模型假設(shè)

(1) 單一周期內(nèi)制造商只生產(chǎn)一種低碳產(chǎn)品；

(2) 制造商有足夠的生產(chǎn)能力以滿足市場需求；

(3) 低碳經(jīng)濟推行初期，提升產(chǎn)品低碳水平需要一定的技術(shù)改革與資金投入，考慮產(chǎn)品低碳水平提升導致產(chǎn)品成本價格上漲的情形，假設(shè)每提高一個單位的低碳水平，產(chǎn)品成本相應(yīng)增加kg2/2，由于價格受成本上漲影響，低碳水平對產(chǎn)品需求產(chǎn)生負的影響；

(4) 供應(yīng)鏈中產(chǎn)品低碳水平與市場價格等信息是對稱的。

3.模型建立

越來越多的消費者對低碳產(chǎn)品有明顯偏好。對環(huán)境有益的產(chǎn)品能受到環(huán)境友好型消費者的青睞。消費者以購買低碳產(chǎn)品為時尚，促使企業(yè)生產(chǎn)更多低碳產(chǎn)品，作為獲取經(jīng)濟利益的途徑。通常情況下，市場同時存在低碳產(chǎn)品與普通產(chǎn)品，低碳產(chǎn)品的價格高于普通的同類產(chǎn)品。一般而言，市場需求具有價格敏感性，產(chǎn)品價格越高，市場需求越低。在低碳環(huán)境下，消費者的低碳認知越高，購買低碳產(chǎn)品的意愿越強烈，同時消費者也對產(chǎn)品價格因子敏感。然而，現(xiàn)實生活中，并不是所有消費者都傾向于購買低碳產(chǎn)品?；谙M者對低碳產(chǎn)品的偏好度不同，本文將市場上的消費者分為環(huán)境保護型消費者與非環(huán)境保護型消費者。非環(huán)境保護型消費者是純粹的價格敏感型消費者，產(chǎn)品需求因價格升高而降低；環(huán)境保護型消費者由于自身環(huán)境認知水平、收入及市場制約，同時具有低碳敏感性與價格敏感性，對低碳產(chǎn)品的需求隨著產(chǎn)品低碳水平的增加而增加，隨著產(chǎn)品價格的升高而降低。

基于以上分析，考慮一個周期內(nèi)的需求量是關(guān)于價格與低碳水平的變動需求，對于非環(huán)境保護型消費者，需求僅與產(chǎn)品價格相關(guān)，并隨著價格上漲而遞減，為af-bfpi；對于環(huán)境保護型消費者，市場需求同時受到價格與低碳水平雙因素的影響，隨著價格上漲而遞減，且隨低碳水平上升而遞增，即ab-bbpi+αgi。因此，市場總需求由兩部分組成，非環(huán)境保護型消費者的需求與環(huán)境保護型消費者的需求，可表示為qi=(af-bfpi)+(ab-bbpi+αgi)，為簡化公式，令a=af+ab，b=bf+bb，則總需求公式化簡為qi=a-bpi+αgi(i=1,2,3,4)。制造商和零售商的利潤函數(shù)分別為：

πmi=(wi-c-cg)(a-bpi+αgi),i=1,2,3,4.

(1)

πri=(pi-wi)(a-bpi+αgi),i=1,2,3,4.

(2)

表1總結(jié)了拉式及推式供應(yīng)鏈下制造商與零售商的最優(yōu)決策，表2總結(jié)了最優(yōu)決策下企業(yè)及供應(yīng)鏈的利潤。其中，g1=g2=0，g3>0，g4>0。

表1 低碳供應(yīng)鏈下企業(yè)的最優(yōu)決策

表2 低碳推拉式供應(yīng)鏈下企業(yè)及供應(yīng)鏈的最優(yōu)利潤

4.模型比較分析

基于表1和表2的結(jié)果，我們對比分析了四種不同模型的最優(yōu)決策及利潤，并得出以下命題。

命題1 普通推拉式供應(yīng)鏈中，p1=p2，q1=q2，πsc1=πsc2，πr1=2πr2，πm2=2πm1，πr1=2πm1，2πr2=πm2。

命題1說明，在需求確定的情況下，普通拉式供應(yīng)鏈的最優(yōu)零售價格、訂貨數(shù)量以及供應(yīng)鏈總利潤與普通推式供應(yīng)鏈相同。這與Cachon指出的在需求隨機的情況下，拉式供應(yīng)鏈可以取得更高的績效不同。然而，供應(yīng)鏈推拉式運作模式的不同會影響供應(yīng)鏈成員的利潤分配，參與者的供應(yīng)鏈地位決定其獲得的利潤。拉式供應(yīng)鏈中，作為主導者的零售商獲得2/3的供應(yīng)鏈總利潤；推式供應(yīng)鏈中，作為主導者的制造商獲得2/3的供應(yīng)鏈總利潤。對于供應(yīng)鏈參與者來說，處于供應(yīng)鏈主導地位時獲得的利潤是處于跟隨者地位時的兩倍，供應(yīng)鏈參與者通過產(chǎn)品批發(fā)價格與邊際利潤的博弈，獲得供應(yīng)鏈優(yōu)勢。企業(yè)若能加強自身綜合實力，成為供應(yīng)鏈主導者，必然獲得利潤優(yōu)勢。

命題2 當g3>2α/bk時，πsc1>πsc3，πsc2>πsc4；當g3=2α/bk時，πsc1=πsc3，πsc2=πsc4；當g3<2α/bk時，πsc1<πsc3，πsc2<πsc4。

同理，可得推式供應(yīng)鏈的情況。命題2得證。

同理，可得推式供應(yīng)鏈的情況。命題3得證。

命題4 當g3=g4時，p3=p4，q3=q4，πsc3=πsc4，πr3=2/3πsc3，πm3=1/3πsc3，πm4=2/3πsc4，πr4=1/3πsc4。

根據(jù)命題2，受產(chǎn)品低碳水平影響，低碳推拉式供應(yīng)鏈績效與普通推拉式供應(yīng)鏈績效不同。然而，由于低碳推拉式供應(yīng)鏈中產(chǎn)品低碳水平相同，低碳拉式供應(yīng)鏈總績效與低碳推式供應(yīng)鏈總績效相同，即低碳推拉式供應(yīng)鏈的產(chǎn)品零售價格、訂貨數(shù)量與供應(yīng)鏈總利潤均相同，并且均隨價格敏感系數(shù)的增加而降低，隨低碳擴張度的增加而增加。供應(yīng)鏈參與者的利潤分配由參與者的供應(yīng)鏈地位決定，供應(yīng)鏈成員通過批發(fā)價格的博弈(制造商為主導者時提高批發(fā)價格，零售商為主導者時壓低批發(fā)價格)，從而確定供應(yīng)鏈利潤分配。

命題5 (1)當g3>g4且g3+g4<2α/bk，或者g3

①q3>q4，m3>m4，πr3>πr4，πsc3>πsc4；

(2)當g3g4且2α/bk

①q3

證明：對比綠色拉式供應(yīng)鏈與綠色推式供應(yīng)鏈的績效可知：

(1) 當g3>g4，且g3+g4<2α/bk時，πsc3>πsc4。此時：q3>q4，m3>m4，p3>p4，πr3>πr4。

(2) 當g3πsc4。此時：q3>q4，m3>m4，p3πr4。

(3) 當g3

(4) 當g3>g4且2α/bkp4，πm3<πm4。

在低碳供應(yīng)鏈下，供應(yīng)鏈績效與產(chǎn)品低碳水平密切相關(guān)。當其他條件不變時，推式供應(yīng)鏈與拉式供應(yīng)鏈的績效優(yōu)劣取決于產(chǎn)品低碳水平。這與Cachon等指出的拉式供應(yīng)鏈的績效始終優(yōu)于推式供應(yīng)鏈的績效不同。當g3>g4且g3+g4<2α/bk，或者g3g4且2α/bk

命題5還表明，在產(chǎn)品低碳水平的影響下，供應(yīng)鏈成員的利潤由所處供應(yīng)鏈的低碳水平?jīng)Q定，而不由參與者的供應(yīng)鏈地位決定。在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中，供應(yīng)鏈成員處于主導者地位時，收獲利潤較高。然而，在產(chǎn)品低碳水平影響下，若零售商為供應(yīng)鏈領(lǐng)導者，則制造商獲得的利潤反而可能高于其作為供應(yīng)鏈主導者時獲取的利潤，即πm3>πm4；制造商領(lǐng)導供應(yīng)鏈時零售商獲得的利潤也可能高于零售商領(lǐng)導供應(yīng)鏈時零售商獲得的利潤，即πr3<πr4。這說明不論在何種供應(yīng)鏈模式下，制造商和零售商均可能通過產(chǎn)品低碳水平博弈來獲取更高的利潤。對比上述討論中不同低碳水平情況下的訂貨量、邊際利潤和供應(yīng)鏈總利潤可知：當市場同時存在兩種供應(yīng)鏈模式時，隨著產(chǎn)品低碳水平變化，供應(yīng)鏈績效均在不斷變化。產(chǎn)品零售價格隨著低碳水平提高而提高，而供應(yīng)鏈總利潤、訂貨量與邊際利潤均隨產(chǎn)品低碳水平不同組合變化而變化，且三者同增同減。作為一個理性人，供應(yīng)鏈成員均以獲得更多利潤為目的。無論是零售商還是制造商，均無需考慮是否應(yīng)該做大成為供應(yīng)鏈主導者，而應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品低碳水平偏好評估，選擇合適的市場地位，以獲得更多的利潤。

5.數(shù)值分析

為進一步直觀對比不同主導者下Stackelberg博弈模型的區(qū)別，本節(jié)采用數(shù)值分析方法來分析產(chǎn)品低碳水平對推拉式供應(yīng)鏈績效的影響。假設(shè)不同類型消費者最大需求af=ab=1，消費者價格敏感系數(shù)bf=bb=0.5，普通產(chǎn)品成本c=1，產(chǎn)品低碳成本價格系數(shù)k=1，低碳擴張系數(shù)α=1，分別討論產(chǎn)品低碳水平對拉式供應(yīng)鏈的影響，如表3所示；產(chǎn)品低碳水平對推式供應(yīng)鏈的影響，如表4所示。其他條件不變情形下，探討消費者低碳擴張系數(shù)對供應(yīng)鏈的影響，如表5所示，此時產(chǎn)品低碳水平g=1。

表3 產(chǎn)品低碳水平對拉式供應(yīng)鏈的影響

表4 產(chǎn)品低碳水平對推式供應(yīng)鏈的影響

基于上述給定條件，從表3，表4均可以看出，隨著產(chǎn)品低碳水平提高，產(chǎn)品的批發(fā)價格與零售價格均一直增加，而產(chǎn)品的邊際利潤、訂貨數(shù)量、供應(yīng)鏈成員利潤以及供應(yīng)鏈總利潤均先升高后降低，如圖1至圖3所示。產(chǎn)品批發(fā)價格與零售價格隨低碳水平增加而增加，一方面是產(chǎn)品低碳水平升高導致成本的增加；另一方面是因為批發(fā)價格與零售價格的增加幅度與bkg2/2以及αg的大小相關(guān)。當bkg2/2<αg時，批發(fā)價格與零售價格的漲幅將超過成本的漲幅；當bkg2/2>αg時，批發(fā)價格與零售價格的漲幅將低于成本的漲幅。說明對于制造商與零售商來說，并不是越高的批發(fā)價格與零售價格越有利。關(guān)于訂貨數(shù)量，供應(yīng)鏈成員利潤以及供應(yīng)鏈總利潤與產(chǎn)品低碳水平呈凸函數(shù)關(guān)系，說明產(chǎn)品低碳水平并不是越高越好。在消費者低碳擴張度以及價格敏感度確定的情形下，供應(yīng)鏈中存在最優(yōu)的低碳水平，促使供應(yīng)鏈成員最大化自身利潤。在既定市場環(huán)境下，推拉式供應(yīng)鏈產(chǎn)品最優(yōu)低碳水平g*=1。當產(chǎn)品低碳水平g>1時，供應(yīng)鏈各方利潤開始下降，直至趨近于0。相比于普通產(chǎn)品供應(yīng)鏈，過高低碳水平的低碳供應(yīng)鏈利潤反而更低。

對比低碳推拉式供應(yīng)鏈，低碳水平對于利潤以及訂貨量的影響是相似的，均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。然而，相同低碳水平下，推拉式供應(yīng)鏈中供應(yīng)鏈成員的利潤分配是不同的，占據(jù)供應(yīng)鏈主導地位的參與者能夠獲得更多的供應(yīng)鏈利潤，如圖1和圖2所示。供應(yīng)鏈主導者不同，將引起供應(yīng)鏈成員利潤交換的現(xiàn)象，如圖3和圖4所示。

圖1 低碳水平對拉式供應(yīng)鏈的影響

圖2 低碳水平對推式供應(yīng)鏈的影響

圖3 低碳水平對邊際利潤與批發(fā)價格的影響

圖4 低碳水平對推拉式供應(yīng)鏈成員利潤的影響

消費者對低碳產(chǎn)品的偏好與消費者本身的環(huán)保意識正相關(guān)，而低碳擴張系數(shù)也與消費者環(huán)保意識正相關(guān)。從表5中可知，隨著消費者環(huán)保意識的提高，低碳擴張系數(shù)不斷增加，推拉式供應(yīng)鏈批發(fā)價格、零售價格、產(chǎn)品訂貨量以及供應(yīng)鏈成員利潤均隨之增加，如圖5和圖6所示。對比普通供應(yīng)鏈與低碳供應(yīng)鏈可知，普通供應(yīng)鏈中，w1=1.25，w3=1.5，p1=p3=1.75，q1=q3=0.25，πm1=πr3=0.0625，πr1=πm3=0.125，πsc1=πsc3=0.1875；而低碳供應(yīng)鏈中，當?shù)吞紨U張系數(shù)α<0.5時，低碳供應(yīng)鏈的利潤低于普通供應(yīng)鏈的利潤。只有當市場上低碳擴張系數(shù)α≥0.5時，消費者對低碳產(chǎn)品的需求決定供應(yīng)鏈是否應(yīng)推行低碳產(chǎn)品。同時，低碳擴張系數(shù)α>0.5時，零售價格的增加大于成本的增加。隨著低碳擴張系數(shù)的增加，消費者將為低碳產(chǎn)品支付更多不必要的綠色溢價，過高的環(huán)境保護意識反而損害消費者自身利益。

表5 消費者低碳擴張系數(shù)對推拉式供應(yīng)鏈的影響

圖5 低碳擴張度對零售價格、批發(fā)價格與訂貨量的影響

圖6 低碳擴張度對供應(yīng)鏈利潤的影響

6.結(jié)論

本文基于環(huán)境保護型消費者與非環(huán)境保護型消費者以及產(chǎn)品低碳水平，分別構(gòu)建推式與拉式二級供應(yīng)鏈模型，引入產(chǎn)品低碳水平以及消費者低碳擴張系數(shù)，對比分析普通推拉式供應(yīng)鏈與低碳推拉式供應(yīng)鏈，探討了產(chǎn)品低碳水平、低碳擴張系數(shù)等因素對供應(yīng)鏈績效的影響。研究表明，低碳供應(yīng)鏈與普通供應(yīng)鏈的績效優(yōu)劣取決于消費者的價格敏感度以及低碳擴張系數(shù)。若低碳擴張增加的市場需求大于價格敏感降低的市場需求，低碳供應(yīng)鏈更具有優(yōu)勢。同時，推式與拉式的低碳供應(yīng)鏈具有相同的最優(yōu)低碳水平；供應(yīng)鏈績效均隨著消費者低碳擴張系數(shù)的增加而增加。推拉式供應(yīng)鏈中，若產(chǎn)品低碳水平相同，則供應(yīng)鏈成員的利潤由其供應(yīng)鏈地位決定；若產(chǎn)品低碳水平不同，供應(yīng)鏈以及供應(yīng)鏈成員的利潤由產(chǎn)品低碳水平?jīng)Q定。低碳供應(yīng)鏈下，處于供應(yīng)鏈跟隨者地位的成員獲得的利潤也有可能大于其作為領(lǐng)導者時的情況。推式供應(yīng)鏈績效可能優(yōu)于拉式供應(yīng)鏈，也可能低于拉式供應(yīng)鏈。供應(yīng)鏈參與者應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品低碳水平偏好評估，選擇合適的市場地位，以獲得更多的利潤。

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專業(yè)主編：許明輝

Comparisons Between Push and Pull Supply Chains Based on The Low-carbon Level of Product

Yang Lei1Ji Jingna2Zheng Chenshi3

(1, 2, 3 Economics and Commerce School of South China University of Technology，Guangzhou， 510006)

Under the background of low-carbon economy, this paper focuses on a two-echelon supply chain based on different product low-carbon level. The traditional and low-carbon supply chain with push and pull mode are considered respectively. The impact of low-carbon level on supply chain performance is also discussed. The results imply that whether the low-carbon supply chain is better than the traditional one depends on products’ low-carbon level, consumer’s price sensitivity and environmental protection consciousness. If products’ low-carbon level is lower than a certain value, the supply chain members can always obtain higher profit in the low-carbon supply chain no matter who dominates the supply chain. In traditional supply chain, pull mode is always better than the push mode. However, with the influence of product low-carbon level, the push low-carbon supply chain may dominate the pull one. Additionally, the profits of supply chain members are independent on their decision-making status, but depend on the products’ low-carbon level in the supply chain. Finally, numerical experiments are conducted to analyze the impacts of different carbon level and demand expansion effectiveness coefficient of low-carbon innovation on the performance of push and pull supply chains.

Low-carbon level; Supply chain management; Push; Pull

國家自然科學基金面上項目“低碳環(huán)境下時鮮產(chǎn)品供應(yīng)鏈優(yōu)化研究”(71572058)；國家自然科學基金青年項目“基于風險偏好的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)與優(yōu)化研究”(71101054)。

楊磊，E-mail:yang@scut.edu.cn。

F224；F252

A