成本共擔(dān)視角下的綠色供應(yīng)鏈契約協(xié)調(diào)

高更君，吳晴

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成本共擔(dān)視角下的綠色供應(yīng)鏈契約協(xié)調(diào)

高更君，吳晴

(上海海事大學(xué) 物流研究中心，上海 201306)

基于“綠色消費”理念促生的綠色供應(yīng)鏈戰(zhàn)略已逐漸成為企業(yè)提高市場競爭力的必然選擇，考慮到消費者對產(chǎn)品綠色度的偏好，以兩級綠色供應(yīng)鏈為研究對象，通過Stackelberg博弈求得綠色供應(yīng)鏈成員在聯(lián)合決策、分散決策下的最優(yōu)決策，并以此為標(biāo)準(zhǔn)分析成本共擔(dān)視角下的供應(yīng)鏈均衡決策，設(shè)計成本共擔(dān)-收益共享協(xié)調(diào)契約，通過數(shù)值分析進(jìn)行契約的有效性驗證。研究結(jié)果表明：單純的成本共擔(dān)契約能提高產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈成員利潤，但無法達(dá)到聯(lián)合決策的水平；在成本共擔(dān)的基礎(chǔ)上引入收益共享因子，解決成本共擔(dān)無法實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈完美協(xié)調(diào)的問題，使產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈?zhǔn)找婢_(dá)到聯(lián)合決策水平。

綠色供應(yīng)鏈；契約協(xié)調(diào)；成本共擔(dān)；收益共享

日益惡劣的生態(tài)環(huán)境促使消費者產(chǎn)生新的環(huán)保需求。為提高企業(yè)市場競爭力，一種以綠色制造和供應(yīng)鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，考慮資源消耗和環(huán)境影響的綠色供應(yīng)鏈模式應(yīng)運而生。綠色供應(yīng)鏈?zhǔn)菍h(huán)保意識融入產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)、包裝運輸、消費使用及報廢處理的整個過程中，盡可能提高資源利用效率，減少產(chǎn)品對環(huán)境的負(fù)面影響的供應(yīng)鏈模式[1]，已成為企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。日本松下電器在2010年以“保護(hù)環(huán)境、企業(yè)革新”為主旨出臺了一項“2018綠色計劃”；長虹公司多年來始終堅持綠色供應(yīng)鏈戰(zhàn)略，其研發(fā)和生產(chǎn)的CHiQ電視、“分子識別”手機(jī)，均是行業(yè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)者。在此背景下，研究制造商與零售商的合作博弈及契約協(xié)調(diào)，對綠色供應(yīng)鏈整體績效的提高具有重要的現(xiàn)實意義。綠色供應(yīng)鏈?zhǔn)钱?dāng)下研究的熱點之一，其相關(guān)文獻(xiàn)主要集中于研究展望[2]、規(guī)劃管理[3?4]和政企博弈[5?6]等方面，其中，綠色供應(yīng)鏈成員企業(yè)間的合作博弈是其重要的分支，逐漸引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注：王能民等[7]提出綠色供應(yīng)鏈成員間的合作控制是值得進(jìn)一步研究的方向；Vachon等[8?9]以汽車制造業(yè)和印刷業(yè)為背景，通過實證研究的方式證明了合理的協(xié)調(diào)策略能夠提高綠色供應(yīng)鏈的整體績效；Barari等[10]采用演化博弈的方法研究了一種分析綠色供應(yīng)鏈契約的框架；桑圣舉[11]分別構(gòu)建了兩級綠色供應(yīng)鏈下的分散決策、聯(lián)合決策和收益共享契約模型，并給出各模型下的最優(yōu)均衡策略；曹柬等[12]設(shè)計了一種基于Nash協(xié)商模型的非線性定價策略，實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈的Pareto改進(jìn)。ZHU等[13]在僅考慮綠色成本的前提下，討論了基于線性需求的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品成本及競爭類型對綠色供應(yīng)鏈決策的影響。Ghosh等[14?15]討論了渠道結(jié)構(gòu)對綠色供應(yīng)鏈中產(chǎn)品綠色水平、價格和利潤的影響,證明了供應(yīng)鏈成員的合作有益于產(chǎn)品綠化，進(jìn)而對綠色供應(yīng)鏈上成本分擔(dān)及成本分擔(dān)納什討價還價模型進(jìn)行比較研究。然而，文獻(xiàn)[7]~[9]提出了協(xié)調(diào)策略對綠色供應(yīng)鏈績效的重要性，但并未深入研究如何協(xié)調(diào)的問題；文獻(xiàn)[10]~[12]通過契約設(shè)計使綠色供應(yīng)鏈績效得到Pareto改進(jìn)，但所設(shè)計的契約仍未達(dá)到Pareto最優(yōu)水平。文獻(xiàn)[13]~[15]將成本共擔(dān)模式引入綠色供應(yīng)鏈進(jìn)行研究，分析成本共擔(dān)模式對供應(yīng)鏈決策的影響，但對收益如何共享沒有涉及。鑒于此，本文嘗試從成本共擔(dān)角度探究下游企業(yè)如何影響上游制造商的生產(chǎn)決策，對下游零售商分擔(dān)制造商的綠色投入成本比例進(jìn)行博弈研究，以聯(lián)合決策為最優(yōu)目標(biāo)，分散決策為比較對象，求出綠色供應(yīng)鏈通過成本分擔(dān)實現(xiàn)Pareto改進(jìn)的比例范圍，并在此基礎(chǔ)上引入收益共享因子對綠色供應(yīng)鏈上成員企業(yè)的決策進(jìn)一步優(yōu)化和協(xié)調(diào)，以期實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈的Pareto最優(yōu)。

1 問題描述和模型假設(shè)

在多級企業(yè)構(gòu)成的綠色供應(yīng)鏈中，上游制造商按照環(huán)保要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和原料采購，將生產(chǎn)加工的綠色產(chǎn)品依次批發(fā)給下游企業(yè)，而終端企業(yè)最后將產(chǎn)品銷售到市場。本文考慮單個制造商(M)和單個零售商(R)組成的兩級綠色供應(yīng)鏈，制造商按照環(huán)保要求生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品綠色度隨制造商綠色投入的增加而增大。若制造商和零售商以綠色供應(yīng)鏈整體收益最大化聯(lián)合決策，綠色供應(yīng)鏈可實現(xiàn)Pareto最優(yōu)。然而制造商和零售商作為獨立個體，往往以自身收益最大化分散決策，導(dǎo)致兩者收益總和低于聯(lián)合決策下的綠色供應(yīng)鏈整體收益，即產(chǎn)生“雙重邊際化”現(xiàn)象。針對綠色供應(yīng)鏈的“雙重邊際化”問題，如何設(shè)計有效的協(xié)調(diào)策略來激勵綠色供應(yīng)鏈成員企業(yè)進(jìn)行合作，使分散決策的供應(yīng)鏈利潤達(dá)到聯(lián)合決策水平，且制造商、零售商的收益都得到改善。

為便于研究，本文做出如下假設(shè)：

1) 制造商掌握綠色核心技術(shù)，在供應(yīng)鏈博弈中處于領(lǐng)導(dǎo)地位，零售商屬于跟隨者；

2) 制造商和零售商均是風(fēng)險中性且完全理性，即根據(jù)各自的期望利潤最大化來決策；

4) 不考慮產(chǎn)能約束，即制造商能夠完全滿足零售商的訂購要求；

5) 制造商的綠色投入成本隨綠色度遞增。借鑒相關(guān)研究成果[16?17]，將產(chǎn)品的綠色成本設(shè)為二次函數(shù)：2/2，以便滿足規(guī)模報酬遞增規(guī)律，即產(chǎn)品綠色成本隨產(chǎn)品綠色度的增加而增加，且綠色度水平越高則成本增長越快。其中，是邊際成本；可以解釋為企業(yè)提高產(chǎn)品綠色度的生產(chǎn)技術(shù)能力，越高代表企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)能力越差，需要付出較高的生產(chǎn)成本才能獲得相應(yīng)的綠色水平。

6) 由于固定生產(chǎn)成本為沉沒成本，與產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量無關(guān)，故研究中不考慮[13]。

2 不考慮成本共擔(dān)的綠色供應(yīng)鏈決策模型

2.1 聯(lián)合決策(C)

聯(lián)合決策是綠色供應(yīng)鏈的理想狀態(tài)，制造商和零售商信息完全共享，且不考慮制造商和零售商間的博弈，以供應(yīng)鏈整體利潤最大化為目標(biāo)統(tǒng)一決策，供應(yīng)鏈利潤可達(dá)到Pareto最優(yōu)，其利潤函數(shù)為：

2.2 分散決策(D情境)

分散決策時，制造商作為綠色供應(yīng)鏈的領(lǐng)導(dǎo)者，首先確定產(chǎn)品綠色度和批發(fā)價，零售商在觀察到制造商提供的批發(fā)價的基礎(chǔ)上，確定產(chǎn)品零售價，雙方構(gòu)成Stackelberg博弈，用逆向歸納法求解。

制造商的利潤函數(shù)為：

零售商的利潤函數(shù)為：

第1階段：零售商追求自身利潤最大化，制定最優(yōu)零售價。對式(2)求的一階導(dǎo)數(shù)得：=(++)/2；

此時，產(chǎn)品的最優(yōu)零售價為：

制造商的最大利潤為：

零售商最大利潤為：

綠色供應(yīng)鏈總利潤為：

由定理1可知，聯(lián)合決策下產(chǎn)品的綠色度和供應(yīng)鏈系統(tǒng)的最優(yōu)利潤大于其在分散決策下的最優(yōu)決策，即綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)存在“雙重邊際化”效應(yīng)。

3 成本共擔(dān)視角下的綠色供應(yīng)鏈決策模型

3.1 成本共擔(dān)(S)

零售商的利潤函數(shù)為：

制造商的利潤函數(shù)為：

然后，分別對求和的偏導(dǎo)，聯(lián)立可得：

此時，產(chǎn)品的最優(yōu)零售價為：

制造商的最大利潤為：

零售商最大利潤為：

供應(yīng)鏈總利潤為：

由定理2可知，產(chǎn)品的綠色度λ是的增函數(shù)，隨著的增大而增大，即成本分擔(dān)策略能改進(jìn)產(chǎn)品的綠色度水平；然而只有當(dāng)零售商承擔(dān)的綠色成本比例大于1/2時，產(chǎn)品的綠色度才會高于聯(lián)合決策下的綠色水平。

以上研究表明：合理比例的成本分?jǐn)偰軌蛟鰪?qiáng)制造商和零售商間的協(xié)作能力，對解決“雙重邊際化”問題有積極作用。

3.2 成本共擔(dān)—收益共享(T)

根據(jù)個體理性原則，制造商和零售商只有在自身收益有所增長的前提下才會考慮綠色供應(yīng)鏈的整體收益。因此，通過成本共擔(dān)?收益共享契約實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，須保證零售商和制造商利潤不小于協(xié)調(diào)前各自利潤，即該契約生效的前提為：

4 數(shù)值分析

1) 不考慮成本共擔(dān)，見表1。

表1 無成本共擔(dān)下供應(yīng)鏈均衡決策

由表1可知：雖然分散決策下的產(chǎn)品定價高于聯(lián)合決策的產(chǎn)品定價，但分散決策下的產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈利潤均遠(yuǎn)低于聯(lián)合狀態(tài)下的產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈利潤，綠色供應(yīng)鏈存在明顯的“雙重邊際化”問題。

2) 考慮成本共擔(dān)，見表2。

表2 成本共擔(dān)下供應(yīng)鏈均衡決策

由表2可知：與分散決策相比，成本共擔(dān)下的產(chǎn)品綠色度與供應(yīng)鏈利潤均有所改善，，且隨著成本共擔(dān)系數(shù)的增加，即零售商分擔(dān)綠色投入成本越多，產(chǎn)品綠色度水平就越高。這是因為隨著的增大，制造商承擔(dān)的成本減少，利潤增加，這將會激勵制造商采取相關(guān)措施來提升產(chǎn)品綠色度，比如增加研發(fā)投入、使用環(huán)保性更好的原材料等。與此同時，產(chǎn)品綠色度提升有利于擴(kuò)大市場需求，使制造商和零售商的利潤都有所增加，形成良性循環(huán)。然而，與聯(lián)合決策相比，成本共擔(dān)仍不能使產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈利潤達(dá)到聯(lián)合決策下的理想水平，故此契約并不能完全協(xié)調(diào)綠色供應(yīng)鏈。

表3 成本共擔(dān)-收益共享下供應(yīng)鏈均衡決策

由表3可知：成本共擔(dān)?收益共享契約的實施，使產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈利潤均達(dá)到了聯(lián)合決策水平，并在增加制造商和零售商利潤的同時，降低產(chǎn)品的零售價，使消費者能夠以較低的價格買到綠色度水平更高的產(chǎn)品，提升消費者的顧客滿意度，實現(xiàn)供應(yīng)鏈的完美協(xié)調(diào)。

圖1 對供應(yīng)鏈成員利潤的影響

5 結(jié)論

1) 以單制造商和單零售商構(gòu)成的兩級綠色供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)，在成本分擔(dān)視角下研究了綠色供應(yīng)鏈企業(yè)間的合作博弈和契約協(xié)調(diào)問題，構(gòu)建了成本共擔(dān)視角下的綠色供應(yīng)鏈決策模型。

2) 通過比較分析聯(lián)合決策、分散決策及成本共擔(dān)視角下的綠色供應(yīng)鏈成員企業(yè)的最優(yōu)生產(chǎn)決策和收益，驗證了綠色供應(yīng)鏈中存在“雙重邊際化”現(xiàn)象。

3) 合理比例的成本分?jǐn)偰軌蛟鰪?qiáng)綠色供應(yīng)鏈成員企業(yè)的協(xié)作能力，實現(xiàn)收益的pareto改進(jìn)；成本共擔(dān)?收益共享契約能夠有效解決“雙重邊際化”現(xiàn)象，使產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈?zhǔn)找嫱瑫r達(dá)到理想狀態(tài)，實現(xiàn)綠色供應(yīng)鏈的完美協(xié)調(diào)，為綠色供應(yīng)鏈企業(yè)提供決策參考。

[1] Klassen R D, Angell L C. An international comparison of environmental management in operations: the impact of manufacturing flexibility in the U. S. and Germany[J]. Journal of Operations Management, 1998, 16(2/3): 177?194.

[2] 王能民, 汪應(yīng)洛, 楊彤. 綠色供應(yīng)鏈管理的研究進(jìn)展及趨勢[J]. 管理工程學(xué)報, 2007, 21(2): 118?122. WANG Nengmin, WANG Yingluo, YANG Tong. Study and trend of green supply chain management[J]. Journal of Management Engineering, 2007, 21(2): 118? 122.

[3] 朱慶華, 曲英. 中國制造企業(yè)綠色供應(yīng)鏈管理實踐統(tǒng)計分析[J]. 管理科學(xué), 2005, 18(2): 2?7. ZHU Qinghua, QU Ying. Statistical analysis of green supply chain management in Chinese manufacturing enterprises[J]. Management Science, 2005, 18(2): 2?7.

[4] 葉飛, 張婕. 綠色供應(yīng)鏈管理驅(qū)動因素、綠色設(shè)計與績效關(guān)系[J]. 科學(xué)學(xué)研究, 2010, 28(8): 1230?1239. YE Fei, ZHANG Jie. Green supply chain management driving factors, green design and performance relationship[J]. Journal of Scientific Research, 2010, 28(8): 1230?1239.

[5] 徐偉, 鄭飛燕. 綠色供應(yīng)鏈管理中有舉報行為的政企博弈分析[J]. 中國管理科學(xué), 2008, 16(增): 450?454. XU Wei, ZHENG Feiyan. Green supply chain management in the report of the behavior of government- enterprise game analysis[J]. China Management Science, 2008, 16(Suppl): 450?454.

[6] 朱慶華, 竇一杰. 基于政府補(bǔ)貼分析的綠色供應(yīng)鏈管理博弈模型[J]. 管理科學(xué)學(xué)報, 2011, 14(6): 86?95. ZHU Qinghua, DUO Yijie. Green supply chain management game model based on government subsidy analysis[J]. Chinese Journal of Management Science, 2011, 14(6): 86?95.

[7] 王能民, 孫林巖, 汪應(yīng)洛. 綠色供應(yīng)鏈管理[M]. 北京:清華大學(xué)出版社, 2005. WANG Nengmin, SUN Linyan, WANG Yingluo. Green supply chain management[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2005.

[8] Vachon S, Klassen R D. Environmental management and manufacturing performance: the role of collaboration in the supply chain[J]. International Journal of Production Economics, 2008, 111(2): 299?315.

[9] Vachon S, Klassen R D. Green project partnership in the supply chain: the case of the package printing industry[J]. Journal of Cleaner Production, 2006, 14(6/7): 661?671.

[10] Barari S, Agarwal G, ZHANG W J, et al. A decision framework for the analysis of green supply chain contracts: an evolutionary game approach[J]. Expert Systems with Applications, 2012, 39(3): 2965?2976.

[11] 桑圣舉. 綠色供應(yīng)鏈下的收益共享契約機(jī)制研究[J]. 北京郵電大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2013, 15(2): 95?100. SANG Shengju. Study on revenue sharing contract mechanism under green supply chain[J]. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications (Social Science Edition), 2013, 15(2): 95?100.

[12] 曹柬, 吳曉波, 周根貴. 基于產(chǎn)品效用異質(zhì)性的綠色供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略[J]. 計算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2011, 17(6): 1279?1286. CAO Jian, WU Xiaobo, ZHOU Gengui. Green supply chain coordination strategy based on product heterogeneity[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2011, 17(6): 1279?1286.

[13] ZHU Wenge, HE Yuanjie. Green product design in supply chains under competition[J]. European Journal of Operational Research, 2017, 258(1): 165?180.

[14] Ghosh D, Janat Shah. A comparative analysis of greening policies across supply chain structures[J]. International Journal of Production Economics, 2012, 135(2): 568?583.

[15] Ghosh D, Janat Shah. Supply chain analysis under green sensitive consumer demand and cost sharing contract[J]. International Journal of Production Economics, 2015(164): 319?329.

[16] Tsay A A, Agrawal N. Channel dynamics under price and service competition[J]. Manufacturing & Service Operations Management, 2000, 2(4): 372?391.

[17] 謝貞發(fā). 所有權(quán)、成本函數(shù)與市場競爭結(jié)構(gòu)[J]. 財經(jīng)研究, 2004, 30(12): 15?27. XIE Zhenfa. Ownership, cost functions and market competitive structures[J]. Journal of Finance and Economics, 2004, 30(12): 15?27.

(編輯 蔣學(xué)東)

Green supply chain contract coordination from the perspective of cost sharing

GAO Gengjun, WU Qing

(Logistics Research Center, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China)

The green supply chain strategy, which is promoted by the concept of “green consumption”, has gradually become the inevitable choice for enterprises to improve the market competitiveness. Considering the preference of consumers for the green degree of the product, this paper takes the two-level green supply chain as the research object and obtains the optimal decision of the green supply chain members under the joint decision and decentralized decision by Stackelberg game. Based on this, this paper analyzes the supply chain equilibrium decision under the cost sharing perspective and designs the cost sharing-benefit sharing coordination contract. Finally, the validity of the contract is verified by numerical analysis. The results show that the simple cost-sharing contract can improve the green degree of the product and the profitability of the supply chain members but cannot reach the level of joint decision-making. Based on the cost sharing, the benefit sharing factor is introduced to solve the problem that the cost sharing can not realize perfect coordination of the green supply chain, so the green degree of the product and supply chain revenue can achieve joint decision-making level.

green supply chain; contract coordination; cost sharing; revenue sharing

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2018.10.033

F272

A

1672 ? 7029(2018)10 ? 2700 ? 07

2017?08?19

國家自然科學(xué)基金資助項目(71601114)；上海市科委工程中心能力提升資助項目(14DZ2280200)；上海市科委重點資助項目(12510501600)

高更君(1971?)，男，河南三門峽人，講師，博士，從事物流與供應(yīng)鏈管理，供應(yīng)鏈金融等研究；E?mail：gaogengjun_smu@163.com