面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型及其應(yīng)用

吳義生，吳順祥，白少布，朱振濤

(1.南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇 南京 211167；2.廈門(mén)大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建 廈門(mén) 361005)

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面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型及其應(yīng)用

吳義生1，吳順祥2，白少布1，朱振濤1

(1.南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇 南京 211167；2.廈門(mén)大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建 廈門(mén) 361005)

針對(duì)網(wǎng)購(gòu)背景下低碳供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題，運(yùn)用超網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)變分不等式與優(yōu)化問(wèn)題之間的關(guān)系，建立了基于供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的單體超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，以及基于供應(yīng)鏈所有成員企業(yè)的整體超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。并對(duì)兩種模型進(jìn)行了應(yīng)用比較分析，結(jié)果表明：在供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的利潤(rùn)最大化條件下，企業(yè)進(jìn)行低碳運(yùn)營(yíng)投入，能實(shí)現(xiàn)其社會(huì)環(huán)保效益，但其經(jīng)濟(jì)效益受到影響；在供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)最大化條件下，企業(yè)進(jìn)行低碳運(yùn)營(yíng)投入，在一定程度上能同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種效益。

網(wǎng)購(gòu)；低碳供應(yīng)鏈；超網(wǎng)絡(luò)；優(yōu)化；模型

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，CO2的排放不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，全球CO2的排放在2002年是400億噸，2030年將達(dá)到580億噸。面對(duì)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，各國(guó)政府已經(jīng)意識(shí)到，必須發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，才能帶來(lái)可持續(xù)發(fā)展。作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主體——供應(yīng)鏈，在此背景下，也必須將低碳、節(jié)能和環(huán)保等理念逐漸滲透到業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)之中，才能贏(yíng)得發(fā)展空間，從而得到社會(huì)的認(rèn)可，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙重目標(biāo)。與此同時(shí)，網(wǎng)購(gòu)已發(fā)展成為消費(fèi)者重要的一種購(gòu)物方式。一方面，網(wǎng)購(gòu)促進(jìn)了低碳供應(yīng)鏈的運(yùn)作。首先，網(wǎng)購(gòu)中的銷(xiāo)售方不需要建立實(shí)體店鋪，只需要電腦和網(wǎng)線(xiàn)設(shè)備就可以輕松實(shí)現(xiàn)商務(wù)活動(dòng)，因而也就消除了實(shí)體店鋪在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中對(duì)能源尤其是電能的消耗，從而降低了碳排放。其次，網(wǎng)購(gòu)中的購(gòu)買(mǎi)方可以待在家中或辦公室里，做到足不出戶(hù)就可以完成網(wǎng)上購(gòu)物活動(dòng)，不需要乘車(chē)往返于商場(chǎng)進(jìn)行購(gòu)物，因此也就消除了乘坐汽車(chē)等交通工具對(duì)于石油或天然氣的消耗，因此降低了碳的排放。最后，網(wǎng)購(gòu)中電子訂單的下達(dá)與處理、網(wǎng)上支付減少了碳排放，省掉了紙質(zhì)的定單和對(duì)賬單。因此，網(wǎng)購(gòu)給買(mǎi)賣(mài)雙方帶來(lái)便捷的同時(shí)，也減少了能源的消耗，降低了碳排放。另一方面，網(wǎng)購(gòu)帶來(lái)了大量包裝材料的生產(chǎn)，而這些材料并沒(méi)有得到很好的回收利用，因此，在這方面，網(wǎng)購(gòu)增加了碳排放。另外，很多消費(fèi)者通過(guò)網(wǎng)站了解的商品與真實(shí)的商品存在一定的差距，收貨后一旦發(fā)現(xiàn)商品與自己的需求存在很大差異后，就會(huì)退貨，這也導(dǎo)致了運(yùn)輸和配送環(huán)節(jié)碳排放的增加。在上述背景下，低碳供應(yīng)鏈和網(wǎng)購(gòu)必須相互協(xié)調(diào)發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)。首先，低碳供應(yīng)鏈必須對(duì)網(wǎng)購(gòu)的需求做出快速反應(yīng)；其次，網(wǎng)購(gòu)只有在低碳供應(yīng)鏈的系統(tǒng)思想指導(dǎo)下，才能整合相關(guān)資源，實(shí)現(xiàn)超越實(shí)體購(gòu)物的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。同時(shí)，由于面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)，各節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間通過(guò)物流、資金流和信息流進(jìn)行著不同類(lèi)型、不同層次的業(yè)務(wù)聯(lián)系，因此，其具有超網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)絡(luò)疊加特征以及超網(wǎng)絡(luò)的多準(zhǔn)則、多屬性、多維、多級(jí)和多層的性質(zhì)，運(yùn)用超網(wǎng)絡(luò)模型能對(duì)面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈進(jìn)行有效和客觀(guān)的描述。

目前，與本文相關(guān)的研究主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

一是低碳供應(yīng)鏈研究。Elhedhli和Merrick[2]提出了碳排放和車(chē)重的關(guān)系模型，模型求解結(jié)果表明碳排放明顯影響最優(yōu)結(jié)果。楊磊、鄭晨詩(shī)和紀(jì)靜娜[3]針對(duì)供應(yīng)鏈碳排放量和碳價(jià)格信息的不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，根據(jù)“基準(zhǔn)法”的碳配額分配機(jī)制，構(gòu)建了以制造商為核心企業(yè)的兩級(jí)供應(yīng)鏈模型，分析了供應(yīng)鏈成員的信息謊報(bào)行為及其對(duì)供應(yīng)鏈績(jī)效的影響，并運(yùn)用收益共享契約對(duì)對(duì)零售商的謊報(bào)行為進(jìn)行協(xié)調(diào)，使供應(yīng)鏈績(jī)效達(dá)到最優(yōu)。趙道致、原白云和徐春明[4]從合作減排的角度，構(gòu)建了基于制造商和供應(yīng)商的兩極供應(yīng)鏈微分博弈模型，得到了供應(yīng)鏈的最優(yōu)均衡策略和利潤(rùn)最優(yōu)函數(shù)。陳劍[5]在對(duì)供應(yīng)鏈管理研究現(xiàn)狀總結(jié)的基礎(chǔ)上，指出不同回收模式下和考慮顧客選擇行為的低碳供應(yīng)鏈的運(yùn)作優(yōu)化是低碳供應(yīng)鏈管理重點(diǎn)之一。Benjaafar S、Li Yanzhi和Daskin M[1]分析了合作減排對(duì)供應(yīng)鏈碳排放和運(yùn)營(yíng)成本的影響，在此基礎(chǔ)上，提出了供應(yīng)鏈成員企業(yè)的合作減排策略。Gong Xiting和Zhou[6]分析了碳排放交易對(duì)生產(chǎn)商產(chǎn)出的影響，在此基礎(chǔ)上，得出了考慮成本最小的碳交易與產(chǎn)出的最優(yōu)決策。Hsu等[7]從碳管理方面分析了供應(yīng)商選擇應(yīng)考慮的相關(guān)因素，在此基礎(chǔ)上，得出了影響供應(yīng)商選擇的兩個(gè)重要因素。游達(dá)明、朱桂菊和岳柳青[8]針對(duì)低碳供應(yīng)鏈研發(fā)、促銷(xiāo)與定價(jià)問(wèn)題, 構(gòu)建了微分博弈模型，將產(chǎn)品低碳度和商譽(yù)作為狀態(tài)變量, 綜合分析了價(jià)格和非價(jià)格因素對(duì)市場(chǎng)需求的影響。

二是網(wǎng)購(gòu)供應(yīng)鏈研究。朱道立、胡一竑和徐最[9]認(rèn)為網(wǎng)購(gòu)供應(yīng)鏈由消費(fèi)者、快遞商、網(wǎng)店及其供應(yīng)商構(gòu)成，通過(guò)電子商務(wù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)購(gòu)的信息流和資金流，通過(guò)快遞商實(shí)現(xiàn)物流。姚建明[10]在分析網(wǎng)購(gòu)供應(yīng)鏈的資源整合特征基礎(chǔ)上，提出了資源整合的主導(dǎo)因素，基于網(wǎng)購(gòu)供需服務(wù)能力的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)與均衡的視角，構(gòu)建了整合決策模型，并提出了模型求解方法。吳義生和白少布[11]針對(duì)低碳和網(wǎng)購(gòu)背景，提出了考慮運(yùn)營(yíng)成本最小的供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)模型，并從運(yùn)營(yíng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等兩方面進(jìn)行了應(yīng)用。姚建明[12]分析了網(wǎng)購(gòu)供應(yīng)鏈資源整合的特征和網(wǎng)購(gòu)個(gè)性化物流服務(wù)模式，提出了資源整合的主導(dǎo)因素，建立了整合決策的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。

三是供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)研究。超網(wǎng)絡(luò)概念是由Sheffi[13]最先提出并應(yīng)用，Sheffi認(rèn)為超網(wǎng)絡(luò)是超于現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，是“網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)”。Nagurney建立了世界上第一個(gè)超網(wǎng)絡(luò)研究中心，并與Dong合作出版了第一本超網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)著[14]。馬秋卓、宋海清和陳功玉[15]針對(duì)多供應(yīng)商、 多制造商和多市場(chǎng)的三級(jí)供應(yīng)鏈決策問(wèn)題，以碳交易子網(wǎng)和供應(yīng)鏈子網(wǎng)為基礎(chǔ)構(gòu)建了一個(gè)超網(wǎng)絡(luò)模型，分析了產(chǎn)品最優(yōu)定價(jià)及產(chǎn)量的均衡決策條件。田俊峰、楊梅和岳勁峰[16]根據(jù)供應(yīng)鏈的多層特征，提出了考慮道路交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型。甘蜜、閆英和陳思[17]綜合考慮了物流需求和交通網(wǎng)絡(luò)，提出了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了其優(yōu)化模型。Masoumi、Yu Min和Nagurney[18]提出了考慮電子商務(wù)、多目標(biāo)決策和時(shí)間約束的供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型。馬軍、董瓊和楊德禮[19]針對(duì)三層供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及其損失函數(shù)描述了供應(yīng)鏈成員企業(yè)的運(yùn)營(yíng)中斷風(fēng)險(xiǎn)，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)均衡模型。王治瑩和李春發(fā)[20]提出了生態(tài)工業(yè)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型，并運(yùn)用變分不等式描述了各層企業(yè)的運(yùn)營(yíng)，得出了模型的均衡條件。王莎莎和王志平[21]建立了動(dòng)態(tài)環(huán)境下基于移動(dòng)通信的閉環(huán)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型．在該模型中，各層決策者可以通過(guò)線(xiàn)上和線(xiàn)下兩種手段進(jìn)行交易。模型以各層決策者尋求利益和風(fēng)險(xiǎn)的均衡點(diǎn)作為優(yōu)化目標(biāo)，并通過(guò)變分不等式理論對(duì)該模型進(jìn)行求解。

綜上所述，對(duì)低碳供應(yīng)鏈的研究主要集中于碳排放的來(lái)源和量化、碳排放的影響因素、低碳供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化或協(xié)調(diào)模型、降低碳排放的策略和不同決策下的博弈分析。從網(wǎng)購(gòu)的角度對(duì)供應(yīng)鏈的研究主要是圍繞網(wǎng)購(gòu)供應(yīng)鏈的概念、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、優(yōu)化模型與求解和決策展開(kāi)的。對(duì)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中于從庫(kù)存、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、物流需求、電子商務(wù)、風(fēng)險(xiǎn)等單個(gè)角度構(gòu)建了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型，有的研究是結(jié)合某個(gè)行業(yè)構(gòu)建了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，有的研究基于網(wǎng)購(gòu)的最新發(fā)展——線(xiàn)上和線(xiàn)下雙渠道聯(lián)動(dòng)而構(gòu)建了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。有的文獻(xiàn)從低碳的角度構(gòu)建了供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型，個(gè)別文獻(xiàn)同時(shí)從低碳和網(wǎng)購(gòu)的角度對(duì)供應(yīng)鏈的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。尚未發(fā)現(xiàn)同時(shí)從低碳和網(wǎng)購(gòu)的角度對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行超網(wǎng)絡(luò)建模的研究，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)從以上兩個(gè)角度對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化的研究。

鑒于上述分析，本文以網(wǎng)購(gòu)為背景，在低碳環(huán)保理念指導(dǎo)下，建立低碳供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以期為新形勢(shì)下的供應(yīng)鏈管理者提供決策參考。

2 超網(wǎng)絡(luò)模型

面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈?zhǔn)怯晒?yīng)商、網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)商、快遞運(yùn)營(yíng)商、回收商和顧客構(gòu)成，并將綠色、低碳、環(huán)保的理念和技術(shù)融入到供應(yīng)、銷(xiāo)售和配送等環(huán)節(jié)之中，且在各個(gè)環(huán)節(jié)充分考慮CO2排放效應(yīng)，降低CO2排放量，使其達(dá)到最小值，從而降低對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的供應(yīng)鏈[22]。其中，供應(yīng)商通過(guò)第三方物流企業(yè)向網(wǎng)店供貨，網(wǎng)店接受客戶(hù)訂單后，通過(guò)快遞商向客戶(hù)配送商品；或者，供應(yīng)商通過(guò)網(wǎng)店轉(zhuǎn)來(lái)的客戶(hù)訂單，直接通過(guò)快遞商向客戶(hù)配送商品?；厥丈特?fù)責(zé)紙箱和塑料袋等包裝材料的回收再利用；快遞運(yùn)營(yíng)商既負(fù)責(zé)網(wǎng)購(gòu)商品的正向配送，又負(fù)責(zé)包裝材料或退貨的反向配送。

根據(jù)上述分析，面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示。其中，供應(yīng)商和網(wǎng)店之間既可以通過(guò)線(xiàn)下，也可以通過(guò)線(xiàn)上方式進(jìn)行交易；網(wǎng)店、快遞商和客戶(hù)之間主要通過(guò)線(xiàn)上方式進(jìn)行交易；回收商和客戶(hù)之間主要通過(guò)線(xiàn)下方式進(jìn)行交易。另外，供應(yīng)鏈各成員企業(yè)之間涉及到物流、信息流、商流和資金流等多網(wǎng)絡(luò)流的疊加。因此，面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈具有超網(wǎng)絡(luò)的多層級(jí)、多節(jié)點(diǎn)和多流量的特點(diǎn)，屬于超網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在圖1中，供應(yīng)商表示為i，i∈{1,2,…,I}，I為供應(yīng)商總數(shù)；網(wǎng)店表示為j，j∈{1,2,…,J}，J為網(wǎng)店總數(shù)；快遞商表示為k，k∈{1,2,…,K}，K為快遞商總數(shù)；客戶(hù)表示m，m∈{1,2,…,M}，M為客戶(hù)總數(shù)；回收商表示為n，n∈{1,2,…,N}，N為回收商總數(shù)。

圖1 面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型

3 超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的構(gòu)建

為了模型的有效性，本文作以下假設(shè)：(1)消費(fèi)者網(wǎng)購(gòu)時(shí)，主要考慮網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)的品牌認(rèn)知度和商品的價(jià)格；(2)快遞商只考慮運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放，其它過(guò)程的碳排放不考慮；(3)回收商主要從事回收包裝材料，不考慮網(wǎng)購(gòu)中的退貨或返修；(4)供應(yīng)商和網(wǎng)店的單位低碳采購(gòu)成本和單位低碳交付成本相等。

3.1建模依據(jù)

變分不等式理論是由Fichera最先提出，Stampacchia將其應(yīng)用于偏微分方程，并首次證明了變分不等式解的存在性和唯一性。之后，變分不等式理論被廣泛應(yīng)用于超網(wǎng)絡(luò)的均衡解問(wèn)題，如運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)[23]、供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)[24]和互聯(lián)網(wǎng)[25]等。變分不等式的主要原理如下[14]：有限維的變分不等式問(wèn)題VI(F,K)，就是求解一個(gè)向量X*∈K滿(mǎn)足〈F(X*),X-X*〉≥0，?X∈K，其中，K是閉凸集，F(xiàn)(X):K→Rn是連續(xù)函數(shù)，〈·,·〉表示定義在Rn上的內(nèi)積。假設(shè)存在一點(diǎn)X*∈K，滿(mǎn)足：MinF(X)，則X*是變分不等式X*∈K:〈F(X*),X-X*〉≥0的解。其中，F(xiàn)(X*)表示F對(duì)X各個(gè)分量的梯度。有約束最優(yōu)化問(wèn)題

其中，F(xiàn)i:RniR是一個(gè)可微凸函數(shù)是由第j個(gè)約束條件的相關(guān)系數(shù)組成的向量，X={X1,X2,…,Xm}。

(1)

3.2單體優(yōu)化模型的構(gòu)建

3.2.1 供應(yīng)商運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型

(3) 供應(yīng)商運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型。供應(yīng)商的利潤(rùn)等于銷(xiāo)售收入減去其運(yùn)營(yíng)成本，因此，供應(yīng)商s的利潤(rùn)最大目標(biāo)函數(shù)MaxPS，其中:

(2)

(3)

3.2.2 網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型

(3) 網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型。網(wǎng)店的利潤(rùn)等于其銷(xiāo)售收入減去其運(yùn)營(yíng)成本，因此，網(wǎng)店的利潤(rùn)最大目標(biāo)函數(shù)MaxPO，且:

(4)

(5)

3.2.3快遞商運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型

(3)快遞商運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型?？爝f商的利潤(rùn)等于其服務(wù)收入減去其運(yùn)營(yíng)成本，其利潤(rùn)最大目標(biāo)函數(shù)MaxPE，且:

(6)

設(shè)快遞商的所有成本函數(shù)和收入函數(shù)都是連續(xù)可積的凸函數(shù)，則快遞商的最優(yōu)化運(yùn)營(yíng)可以描述如下：

(7)

3.2.4 消費(fèi)者行為優(yōu)化模型

消費(fèi)者既是商品的需求方，又是包裝材料的供應(yīng)方。同時(shí)，消費(fèi)者網(wǎng)購(gòu)商品是為獲取該商品的使用權(quán)，而供應(yīng)鏈上其它成員企業(yè)的運(yùn)營(yíng)是為了盈利。另外，包裝材料的銷(xiāo)售與一般商品的銷(xiāo)售也不盡相同，因此，消費(fèi)者行為優(yōu)化與其它供應(yīng)鏈成員企業(yè)的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化是有顯著區(qū)別的。鑒于上述分析，本文分別從消費(fèi)者的網(wǎng)購(gòu)行為和回收行為等兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

(8)

(9)

其中，qmn為回收量。當(dāng)qmn>0，表明消費(fèi)者成功響應(yīng)回收；當(dāng)qmn=0，表明消費(fèi)者未響應(yīng)回收。公式(9)表明消費(fèi)者從回收價(jià)格和回收便捷性?xún)煞矫婵紤]是否響應(yīng)回收包裝材料。

(3)優(yōu)化模型。綜合上述分析，消費(fèi)者行為優(yōu)化模型可以描述為如下變分不等式：

(10)

3.2.5 回收商運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型

單位銷(xiāo)毀處理費(fèi)。因此，總的回收成本:

(3)回收商運(yùn)營(yíng)優(yōu)化模型?；厥丈痰睦麧?rùn)最大目標(biāo)函數(shù)MaxPR，且:

(11)

設(shè)回收商的成本函數(shù)和收入函數(shù)都是連續(xù)可積的凸函數(shù)，則回收商的最優(yōu)化運(yùn)營(yíng)可以描述如下：

滿(mǎn)足如下條件時(shí)qmn的最優(yōu)解(qmn)*。

(12)

3.3整體優(yōu)化模型

3.3.1 整體優(yōu)化模型的構(gòu)建

當(dāng)面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈各成員企業(yè)之間的物流、信息流和資金流同時(shí)滿(mǎn)足公式(3)、公式(5)、公式(7)、公式(10)和公式(12)時(shí)，整體優(yōu)化模型就被建立起來(lái)了。為此，整體優(yōu)化模型可以描述如下：

求解向量X*∈K，滿(mǎn)足:

〈F(X*),X-X*〉≥0，?X∈K

(13)

3.3.2 優(yōu)化模型的求解

4 模型應(yīng)用

本部分結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，運(yùn)用Matlab7.10 R2010a軟件對(duì)上述兩類(lèi)模型的euler求解算法進(jìn)行求解，設(shè)置euler算法的收斂精度ε=0.01。在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩類(lèi)模型進(jìn)行比較分析。

4.1單體優(yōu)化模型應(yīng)用

求解結(jié)果見(jiàn)表1。其中，表1中的PS、PO、PE和PR的單位為萬(wàn)元。

4.2整體優(yōu)化模型應(yīng)用

4.3單體優(yōu)化和整體優(yōu)化的比較分析

綜合上述兩種優(yōu)化仿真結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

結(jié)論1：就供應(yīng)鏈核心企業(yè)——網(wǎng)店而言，在單體優(yōu)化模型中，隨著網(wǎng)店單位低碳計(jì)劃成本的增加，網(wǎng)店的銷(xiāo)售量是不斷增加的，但網(wǎng)店的利潤(rùn)是不斷下降的。在整體優(yōu)化模型中，隨著網(wǎng)店單位低碳計(jì)劃成本的增加，網(wǎng)店的利潤(rùn)不僅沒(méi)有下降，反而有所增加。這說(shuō)明，實(shí)施低碳供應(yīng)鏈管理，客戶(hù)的低碳意識(shí)比未實(shí)施低碳供應(yīng)鏈管理時(shí)強(qiáng)，從而導(dǎo)致銷(xiāo)售量提升所帶來(lái)利潤(rùn)的增加幅度大于低碳運(yùn)營(yíng)成本的增加幅度。

結(jié)論2：就回收商和消費(fèi)市場(chǎng)而言，無(wú)論在單體優(yōu)化模型中，還是在整體優(yōu)化模型中，隨著回收便捷度的增加，回收量和回收商利潤(rùn)都隨著增加，回收價(jià)格有所下降，且后者利潤(rùn)增加的幅度和回收價(jià)格下降的幅度大于前者。這說(shuō)明，一方面，隨著回收便捷度的增加，消費(fèi)者可以接受較低的回收價(jià)；另一方面，實(shí)施供應(yīng)鏈管理給供應(yīng)鏈各成員企業(yè)帶來(lái)了共贏(yíng)的效果。

結(jié)論3：就供應(yīng)商和快遞商而言，在單體優(yōu)化模型中，隨著供應(yīng)商單位低碳采購(gòu)成本的增加或隨著快遞商單位低碳運(yùn)輸成本的增加，供應(yīng)商的利潤(rùn)或快遞商的利潤(rùn)是不斷減少的；在整體優(yōu)化模型中，隨著供應(yīng)商單位低碳采購(gòu)成本的增加或隨著快遞商單位低碳運(yùn)輸成本的增加，供應(yīng)商的利潤(rùn)或快遞商的利潤(rùn)不僅沒(méi)有下降，反而有所上升。這說(shuō)明，實(shí)施低碳供應(yīng)鏈管理，盡管供應(yīng)商增加了低碳運(yùn)營(yíng)成本，但由于網(wǎng)店商品需求量的增加，導(dǎo)致供應(yīng)商供應(yīng)量增加所帶來(lái)利潤(rùn)的增加幅度大于其低碳運(yùn)營(yíng)成本增加的幅度；同樣，盡管快遞商增加了低碳運(yùn)營(yíng)成本，但由于網(wǎng)店商品需求量的增加，導(dǎo)致快遞業(yè)務(wù)量增加所帶來(lái)利潤(rùn)增加的幅度大于其低碳運(yùn)營(yíng)成本增加的幅度。因此，供應(yīng)鏈管理能帶來(lái)供應(yīng)鏈所有成員企業(yè)的整體利益最大化。如果供應(yīng)商或快遞商不作為某一供應(yīng)鏈成員，接受該供應(yīng)鏈核心企業(yè)的統(tǒng)一管理，只考慮本企業(yè)的利潤(rùn)最大化，盡管作了低碳努力，但并不能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)營(yíng)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述研究表明，本文的供應(yīng)鏈各成員企業(yè)如果只考慮自身的利益最大化，供應(yīng)商和快遞商增加低碳運(yùn)營(yíng)成本，利潤(rùn)就會(huì)減少；網(wǎng)店增加低碳運(yùn)營(yíng)成本，雖然其銷(xiāo)售量有所上升，但網(wǎng)店的利潤(rùn)是下降的；回收商通過(guò)提升回收便捷度而增加低碳運(yùn)營(yíng)成本，其回收量和利潤(rùn)都增加，且回收價(jià)格有所下降。如果供應(yīng)鏈各成員企業(yè)考慮供應(yīng)鏈整體利益的最大化，供應(yīng)商、網(wǎng)店和快遞商增加低碳運(yùn)營(yíng)成本，它們的利潤(rùn)不僅沒(méi)有下降，反而有所增加。另外，回收商無(wú)論是考慮自身利益最大化，還是整體利益最大化，如果回收商增加回收便捷度，雖然導(dǎo)致了低碳運(yùn)營(yíng)成本的增加，但其回收量和利潤(rùn)都隨著增加，且后者利潤(rùn)的增加幅度和回收價(jià)格下降的幅度都大于前者。

根據(jù)上述結(jié)論，網(wǎng)購(gòu)背景下低碳供應(yīng)鏈進(jìn)行運(yùn)營(yíng)決策時(shí)應(yīng)加強(qiáng)和重視以下策略：

(1)在控制碳排放的基礎(chǔ)上建立碳交易市場(chǎng)。政府應(yīng)充分考慮當(dāng)前我國(guó)網(wǎng)購(gòu)發(fā)展?fàn)顩r和運(yùn)營(yíng)規(guī)律，制定適合網(wǎng)購(gòu)行業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格限制碳排放，積極推進(jìn)企業(yè)低碳化運(yùn)營(yíng)。考慮到企業(yè)的成本壓力，可以給予低碳運(yùn)營(yíng)的企業(yè)適量的財(cái)政補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠，鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)施低碳管理模式和低碳運(yùn)營(yíng)技術(shù)等。在此基礎(chǔ)上，建立與我國(guó)國(guó)情相適應(yīng)的碳排放交易市場(chǎng)。一旦碳變成一種可交易的商品，減排的碳可以通過(guò)交易獲得一定的收入，這樣會(huì)大幅增強(qiáng)企業(yè)低碳運(yùn)營(yíng)的積極性。

(2)加強(qiáng)供應(yīng)鏈成員企業(yè)之間的低碳運(yùn)營(yíng)協(xié)作。通過(guò)上文的仿真結(jié)論可知，供應(yīng)鏈各成員企業(yè)加強(qiáng)協(xié)作，各成員企業(yè)的收益都要大于個(gè)體運(yùn)作的收益。作為本文供應(yīng)鏈的重要成員——供應(yīng)商、網(wǎng)店和快遞公司在倉(cāng)儲(chǔ)、包裝、運(yùn)輸和回收上應(yīng)加強(qiáng)低碳運(yùn)營(yíng)協(xié)作。在倉(cāng)儲(chǔ)方面，應(yīng)共享倉(cāng)儲(chǔ)資源，不在同一區(qū)域重復(fù)配置倉(cāng)庫(kù)，新建倉(cāng)庫(kù)應(yīng)有利于業(yè)務(wù)的共同拓展。在包裝方面，從供應(yīng)商開(kāi)始，就應(yīng)該統(tǒng)一使用環(huán)保、可回收利用的包裝材料，這樣的材料可能價(jià)格高，一次投入大，但可以多次使用，從而最終會(huì)降低包裝成本。在運(yùn)輸上，共享運(yùn)輸資源，各自的運(yùn)輸工具和人員可以統(tǒng)一調(diào)配。在回收方面，回收商在設(shè)置回收點(diǎn)時(shí)，應(yīng)充分考慮消費(fèi)者的分布，方便消費(fèi)者提交回收物。另外，回收商還要適當(dāng)考慮消費(fèi)者對(duì)回收價(jià)格的接受度。

(3)增強(qiáng)消費(fèi)者低碳消費(fèi)意識(shí)?？梢酝ㄟ^(guò)媒體宣傳，如發(fā)揮名人效應(yīng)，由名人宣傳產(chǎn)品的低碳特性；也可以在社區(qū)介紹低碳產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保效果；還可以借助微信和微博等互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)介紹低碳消費(fèi)體驗(yàn)。讓消費(fèi)者明白，購(gòu)買(mǎi)低碳產(chǎn)品不僅有利于環(huán)境友好、資源節(jié)約，也有利于個(gè)人及家庭的身心健康，從而引導(dǎo)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)低碳產(chǎn)品。一旦消費(fèi)者具有低碳消費(fèi)意識(shí)，就會(huì)愿意支付較高價(jià)格的低碳產(chǎn)品，從而可以在一定程度上補(bǔ)償廠(chǎng)商進(jìn)行低碳運(yùn)營(yíng)而額外付出的成本。因此，企業(yè)生產(chǎn)和銷(xiāo)售低碳產(chǎn)品的積極性就會(huì)增強(qiáng)。

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The Supernetwork Optimization Model for the Low-carbon Supply Chain and Its Application Based on Online Shopping

WUYi-sheng1,WUShun-xiang2,BAIShao-bu1,ZHUZhen-tao1

(1.School of Economics & Management, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China; 2.School of Information Science and Engineering, Xiamen University, Xiamen 3610052, China)

A new task for the optimization of supply chain network is put forward with the continuous enhancement of people's environmental awareness, the implementation of more stringent environmental regulations, more and more consumers choose the way of online shopping. How to construct the model of supply chain super network? How to build the operational optimization model for each member of the supply chain? How to build the overall optimization model of supply chain? And what kind of optimization model is more conducive to achieve the overall goal of the supply chain? All these are an urgent problem to be solved.

With regard to above issues, the super network theory is used to model the low-carbon supply chain based on online shopping. Then the independent super network optimization model is constructed based on the supply chain’s single member, and the integrated super network optimization model is also constructed based on all the supply chain members according to the relation between the variation inequality and optimization problems. And the solving algorithm of the models is proposed. Further more, the two models are compared by simulation application.

Finally, it is concluded that the supply chain member can gain environmental protection benefit if they invest on the low carbon operation, but its economic benefit is decreased on condition that the supply chain’s single member profit is maximized, and the supply chain can gain both environmental protection benefit and economic benefit if they invest on the low carbon operation on condition that the supply chain’s profit is maximized. The application data is mainly collected through surveys of the online shops and their suppliers, express companies, consumers and the relevant literatures. This paper provides a new perspective for supply chain modeling, a new way of thinking for the optimization of supply chain network.

online shopping; low-carbon supply chain; super network; optimization; model

1003-207(2017)06-0111-10

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.06.012

2015-07-07；

：2016-05-04

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目(15BGL080)

吳義生(1973-)，男(漢族)，安徽安慶人，南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，博士，副教授，研究方向：物流與供應(yīng)鏈管理,E-mail:wyslqh@163.com.

F273

：A