考慮風險規(guī)避與零售商謊報行為的綠色供應鏈決策研究

宋英華，曹雪竹，劉 丹

(武漢理工大學 1.中國應急管理研究中心；2.安全科學與應急管理學院，湖北 武漢 430070)

1 研究背景

綠色供應鏈管理模式同時考慮環(huán)境影響和資源效率，目的是在產(chǎn)品生命周期全過程中盡可能減少對環(huán)境的負面影響及提高資源利用率。隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，環(huán)境污染、生態(tài)失衡等問題日益凸顯，建立綠色供應鏈已逐漸形成共識，成為社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢。2015年，中國共產(chǎn)黨十八屆五中全會首次提出了“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念。2017年，中國共產(chǎn)黨十九大報告明確將綠色供應鏈納入供給側(cè)改革等重要戰(zhàn)略部署，國務院發(fā)布《關于積極推進供應鏈創(chuàng)新與應用的指導意見》，倡導和構(gòu)建綠色供應鏈[1]。目前綠色供應鏈在房地產(chǎn)、工業(yè)、航空和通信行業(yè)發(fā)展迅猛，試點城市達到55個，《2019綠色消費趨勢發(fā)展報告》顯示綠色消費商品的種類已經(jīng)超過1億種，產(chǎn)品的環(huán)保程度將直接提升企業(yè)的競爭優(yōu)勢[2]。然而，在綠色供應鏈的實施過程中，供應商和零售商均承擔著較大風險，成員間信任問題尚未完全解決，信息不對稱現(xiàn)象依舊普遍存在，極大影響綠色供應鏈效率[3]。

目前關于綠色供應鏈研究大多聚焦于供應鏈成員的風險態(tài)度對決策的影響。Li等[4]建立風險規(guī)避型零售商和風險中性供應商的雙渠道定價博弈模型，研究零售商的風險規(guī)避系數(shù)對價格、訂貨量等的影響。Zhou 等[5]同時考慮制造商和零售商風險規(guī)避的二級供應鏈最優(yōu)訂購決策。姜麗寧等[6]針對供應鏈成員不同風險態(tài)度，研究如何調(diào)整回扣契約的批發(fā)價來使供應鏈達到協(xié)調(diào)。徐廣業(yè)等[7]構(gòu)建風險規(guī)避型雙渠道供應鏈的集中式與分散式?jīng)Q策模型，分析風險規(guī)避對供應商和零售商造成的影響。Huynh等[8]研究表明，相比于風險中性零售商，具有風險規(guī)避特性的零售商的最優(yōu)購買價格降低。竇品品[9]研究了零售商的風險偏好對產(chǎn)品定價、綠色創(chuàng)新水平的影響。曲優(yōu)等[10]考慮消費者綠色偏好，分析制造商和零售商不同風險態(tài)度對綠色供應鏈決策的影響。江世英等[11]建立集中決策模型和供應商主導Stackelberg 博弈模型，研究企業(yè)的風險規(guī)避程度對產(chǎn)品定價、中間價以及產(chǎn)品綠色度的影響。

此外，關于供應鏈信息不對稱問題已開展大量研究，但較少針對綠色供應鏈。Ha[12]的研究表明，零售商有謊報自身邊際成本傾向，導致最優(yōu)訂購量減小、銷售價格提高，最終削弱供應商的收益。Yan等[13]研究混合渠道供應鏈中零售商處于主導地位時供應商謊報成本信息的行為對供應鏈的影響。Cao等[14]研究了供應商具有生產(chǎn)成本信息優(yōu)勢時，雙渠道供應鏈的批發(fā)價契約合同。劉茜等[15]的研究表明，綠色供應鏈成員的信息共享能極大提高消費者對該綠色產(chǎn)品的需求，有利于提升供應鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性與整體效率。高鵬等[16]研究制造商預測信息的分享對存在普通消費者及綠色消費者的再制造供應鏈的影響。士明軍等[17]研究不對稱需求預測下的綠色供應鏈信息共享問題，結(jié)果表明當綠色成本系數(shù)較高時，可通過制定討價還價合同，促進零售商進行信息共享。Yang等[18]的研究表明供應鏈不同成員具有碳信息優(yōu)勢時，所采取的謊報行為和對供應鏈的影響存在顯著不同。馮穎等[19]通過引入謊報因子描述第三方物流服務商及零售商的謊報程度，分析生鮮農(nóng)產(chǎn)品三級供應鏈的成本謊報問題。

上述考慮信息不對稱的文獻大多聚焦于普通供應鏈。已有的綠色供應鏈研究中，只單獨考慮了成員風險規(guī)避特性、信息不對稱問題對綠色供應鏈決策的影響。然而，綠色供應鏈成員非完全理性[20]，常常具有風險規(guī)避特性，信息不對稱問題帶來供應鏈成員的謊報行為，二者同時影響綠色供應鏈決策和成員利潤。鑒于此，本文針對二級綠色供應鏈，考慮供應商和零售商均有風險規(guī)避特性，零售商有謊報傾向，供應商根據(jù)零售商提供的銷售成本確定產(chǎn)品批發(fā)價和綠色度，二者之間信息不對稱，采用效用函數(shù)法建立集中決策模型和分散決策下Stackelberg博弈模型，深入分析風險規(guī)避程度、謊報系數(shù)對綠色產(chǎn)品批發(fā)價、綠色度、零售價、成員效用的影響。

2 模型描述與參數(shù)說明

2.1 參數(shù)符號

采用以下參數(shù)符號，下標i={s,r,sc}分別代表供應商、零售商及供應鏈的參數(shù)，n={c,d}分別代表集中決策和分散決策2種情況。

a為綠色產(chǎn)品的基本市場需求；

b為綠色產(chǎn)品需求的價格敏感系數(shù)；

λ為綠色度對需求的擴張系數(shù)，反映消費者對綠色度的敏感系數(shù)；

ε為隨機變量，反映市場的隨機不確定性，參考文獻[21]，假設 ε符合正態(tài)分布，其均值為0，方差為 δ2；

k為綠色創(chuàng)新成本系數(shù)，反映供應商的綠色創(chuàng)新能力；

θ為綠色度，反映供應商的綠色創(chuàng)新水平；

w為綠色產(chǎn)品單位批發(fā)價；

p為綠色產(chǎn)品單位零售價；

cs為供應商生產(chǎn)傳統(tǒng)產(chǎn)品的單位成本；

cr為零售商銷售綠色產(chǎn)品的單位成本；

ηs為供應商風險規(guī)避因子，反映供應商風險規(guī)避程度，0≤ηs≤1；

ηr為零售商風險規(guī)避因子，反映零售商風險規(guī)避程度，0≤ηr≤1；

β為謊報系數(shù)，反映零售商謊報程度，β≥1；

Us為供應商期望效用；

Ur為零售商期望效用。

2.2 模型假設條件

模型假設如下。

1) 參考文獻[22]，假設綠色產(chǎn)品的需求函數(shù)是線性的，與零售價成反比，與綠色度成正比，即市場需求為

4) 供應商是供應鏈Stackelberg博弈的主導者，零售商是追隨者[23]。

5) 由于綠色產(chǎn)品的生命周期短，市場需求不確定，假設銷售季結(jié)束時未銷售的綠色產(chǎn)品殘值為0。

3 決策模型

3.1 集中決策模型

集中決策模型是指供應商和零售商進行合作，組成統(tǒng)一系統(tǒng)進行集中決策，確定最優(yōu)產(chǎn)品綠色度、批發(fā)價和零售價，使得整條供應鏈期望效用最大。在集中決策下，綠色供應鏈的期望效用可表示為

由式(11)可知，該Hessian矩陣一階順序主子式M1=?b?2ηrδ2＜0，二階順序主子式M2=2bηrδ2＞0，三階順序主子式M3=?2ηrδ2(2bk?λ2)，其正負由2bk?λ2決定，當k＞λ2/(2b)，M3＜0，此時Hessian矩陣為負定矩陣，效用函數(shù)是關于綠色產(chǎn)品零售價、批發(fā)價、綠色度的凹函數(shù)，具有極大值。進一步對式(7)分別求關于p、w、 θ的偏導數(shù)并令其等于零，求解得出集中決策模型下的產(chǎn)品最優(yōu)零售價、批發(fā)價和綠色度，分別為式(8)～(10)。證畢。

命題2當k＞λ2/b且零售商具有謊報銷售成本傾向時，零售商最優(yōu)零售價與謊報系數(shù) β正相關，供應商綠色產(chǎn)品最優(yōu)批發(fā)價和最優(yōu)綠色度與零售商謊報系數(shù) β負相關。

證明根據(jù)式(8)，得

當a?bcs?bβcr＞0時，以上偏導均小于0，最優(yōu)零售價、綠色度、批發(fā)價是關于ηr和ηs的單調(diào)減函數(shù)。命題3得證。

3.2 分散決策模型

分散決策模式下，參與博弈的零售商和供應商考慮自身利益最大化進行決策，在供應商主導Stackelberg分散博弈模型中，供應商為主導者，零售商為追隨者。決策順序為：供應商首先確定其最優(yōu)批發(fā)價和產(chǎn)品綠色度，零售商再決定產(chǎn)品價格，供應商會根據(jù)零售商申明的銷售成本進行調(diào)整，零售商也會根據(jù)供應商申明的生產(chǎn)成本改變零售價[24]。

命題4當供應鏈成員具有風險規(guī)避且零售商具有謊報銷售成本傾向時，在供應商主導的分散決策模型中，綠色產(chǎn)品最優(yōu)批發(fā)價、最優(yōu)綠色度、最優(yōu)零售價如下：

由上式可知，該Hessian矩陣一階順序主子式M1＜0，二階順序主子式M2，當k＞λ2/(2ηs)時，M2＞0，此時Hessian矩陣為負定矩陣，供應鏈效用函數(shù)是關于綠色產(chǎn)品零售價、批發(fā)價、綠色度的凹函數(shù)，該函數(shù)具有極大值。證畢。

將式(12)～(14)代入式(6)，可得到零售商實際利潤函數(shù)。

命題5分散決策模式下，存在零售商風險規(guī)避因子拐點，在拐點左右兩邊，零售商謊報程度將正向或者負向影響產(chǎn)品批發(fā)價、綠色度和零售價。

證明

同理可證，存在零售商風險規(guī)避因子拐點，在拐點左右兩邊，零售商謊報程度將正向或者負向影響產(chǎn)品最優(yōu)零售價。

4 模型結(jié)果與分析

4.1 分散決策影響分析

采用數(shù)值實驗對分散決策進行分析。設置實驗參數(shù)a=200，b=1，cs=30，cr=5，δ=2，λ=3，k=10。風險規(guī)避因子從0開始增大至1，謊報系數(shù)從1增大至5。由于零售商和供應商均具有風險規(guī)避特性，假設市場平均風險規(guī)避因子為0.5，分別選取ηs=0.5 ，ηr=0.5時，研究供應鏈成員風險規(guī)避因子η和謊報系數(shù) β對綠色供應鏈決策的影響，分別如圖1～6所示。圖7是在取ηs=ηr=0.5時，零售商謊報系數(shù)與零售商實際利潤之間的關系圖。

圖 1 ηr和 β對最優(yōu)批發(fā)價的影響Figure 1 Impact of ηr 、 β on the optimal wholesale price

由圖1～3可得如下結(jié)果。

1) 零售商風險規(guī)避因子的增加，產(chǎn)品綠色度和批發(fā)價不斷增加。原因是當零售商表現(xiàn)出風險規(guī)避傾向時，供應商受到激勵，將主動提高產(chǎn)品綠色度和批發(fā)價，而零售商由于擔心市場風險，主動降低零售價。

2) 零售商謊報程度增加，供應鏈最優(yōu)綠色度始終保持上升。零售商風險規(guī)避因子的大小將決定謊報行為對產(chǎn)品批發(fā)價和零售價產(chǎn)生正向或者負向影響。

具體如下。

圖 2 ηr和 β對最優(yōu)零售價的影響Figure 2 Impact of ηr、 β on the optimal retail price

圖 3 ηr和 β對最優(yōu)綠色度的影響Figure 3 Impact of ηr、 β on the optimal product greenness

圖 4 ηs 和 β對最優(yōu)批發(fā)價的影響Figure 4 The impact of ηs 、 β on the optimal wholesale price

圖 5 ηs 和 β對最優(yōu)零售價的影響Figure 5 The impact of ηs 、 β on the optimal retail price

圖 6 ηs 和 β對最優(yōu)綠色度的影響Figure 6 The impact of ηs 、 β on the optimal product greenness

圖 7 β對零售商利潤的影響Figure 7 The impact of β on retailer profits

當ηr＞0.125時，隨著零售商謊報系數(shù)增大，批發(fā)價小幅下降。原因是由于零售商風險規(guī)避程度較大，即傾向于以較低價賣出商品，此時綠色產(chǎn)品市場擴張程度更好，市場需求增大，產(chǎn)品單位成本降低，在一定程度上抵消了對抗零售商謊報成本導致的批發(fā)價增加。

同理，當ηr＜0.130時，零售商謊報程度將正向影響產(chǎn)品最優(yōu)零售價；當ηr＞0.130時，零售商謊報程度將負向影響產(chǎn)品最優(yōu)零售價。

由圖4～6可知，供應商風險規(guī)避因子負向影響產(chǎn)品最優(yōu)批發(fā)價、零售價和綠色度。原因是供應商風險規(guī)避程度越大，越抵觸市場風險，傾向于選擇制造綠色度更低的產(chǎn)品，產(chǎn)品批發(fā)價和零售價隨之降低。此時ηr=0.5＞0.125(拐點)，零售商謊報系數(shù)負向影響上述決策變量。

從圖7可以看出，在給定的條件下，隨著謊報系數(shù)增大，零售商的利潤先增大后減小，因此存在一個最優(yōu)的謊報系數(shù)使得零售商利潤最大化，在1.05左右。

4.2 敏感性分析

為了進一步研究謊報系數(shù)和風險規(guī)避因子對綠色產(chǎn)品定價的影響，分別對謊報系數(shù) β、供應商風險規(guī)避因子 ηs和零售商風險規(guī)避因子 ηr進行了敏感性分析，計算得到成員的決策變量及期望利潤，分別如表1和表2所示。

由表1可以看出。

1) 謊報系數(shù)在+20%變動幅度下，敏感性大小從高到低排序依次為供應商期望效用Usd比零售商期望效用Urd更為敏感。當ηs=ηr=0.5時，零售商謊報行為對自身期望效用有削減作用，對供應商期望效用反而有增加作用。原因是供應商風險規(guī)避程度較大，零售商謊報系數(shù)增加帶來的產(chǎn)品綠色度提高和市場擴張可抵消部分成本，供應商期望利潤因此上升。

2) 當 ηs和ηr分別變動20%時，可明顯看出 ηs對最優(yōu)決策變量的影響大于 ηr，這是由于分散決策情況下供應商是主導者導致的。 ηr越大，對供應商期望利潤的提升越有利，此時供應商通過提高產(chǎn)品批發(fā)價與之抗衡；當 ηs越大，對零售商期望利潤的提升越有利，此時零售商可通過適當降低零售價達到增加銷量的目的。

3) 零售商、供應商各自的成員期望利潤值隨著成員風險規(guī)避程度的增大而減小。原因是零售商具風險規(guī)避特性時，由于零售價降低造成的損失超過由于銷量增加帶來的收益，供應商具有風險規(guī)避特性時，由于批發(fā)價降低造成的損失超過由于訂貨量增加帶來的收益。

由表2可以看出，謊報系數(shù)變動幅度為±20%、40%時，分散決策下供應鏈最優(yōu)決策變量的敏感性系數(shù)小于集中決策下，而敏感性順序與二者本身大小順序相反?？梢缘贸?，分散決策下決策變量本身數(shù)值更小，因此對謊報系數(shù)變化越不敏感。相比于零售商風險規(guī)避系數(shù)，最優(yōu)決策變量對供應商風險規(guī)避系數(shù)更為敏感。

表 1 ηs、 ηr、 β對成員的決策變量及期望利潤值的影響Table 1 The impact of ηs、η r and β on the decision variables and utility values of members

表 2 集中決策與分散決策模式下參數(shù)敏感性分析Table 2 Parameter sensitivity analysis under centralized and decentralized decision models

5 結(jié)語

本文研究了集中決策和分散決策下供應鏈成員風險規(guī)避行為和零售商謊報行為對綠色供應鏈決策的影響，分別得到了各個模型下的產(chǎn)品最優(yōu)零售價、批發(fā)價和綠色度。結(jié)論如下。

1) 集中決策模型下，供應鏈成員的風險規(guī)避特性導致綠色產(chǎn)品批發(fā)價、綠色度、零售價降低；零售商謊報銷售行為導致產(chǎn)品批發(fā)價和綠色度下降，零售價提高。

2) 分散決策模型下，供應商風險規(guī)避行為同樣使綠色產(chǎn)品批發(fā)價、綠色度、零售價降低，然而，零售商風險規(guī)避程度增加導致零售價減小，批發(fā)價和綠色度提高。值得注意的是，供應鏈成員的風險規(guī)避程度增大，在削減自身期望效用的同時，卻能提高對方的利益。因此在實際中，企業(yè)應當合理估計自己和對方的風險規(guī)避程度，適當隱藏自身風險態(tài)度，提高自身收益。

3) 在分散決策模型下，零售商謊報行為對綠色供應鏈最優(yōu)決策變量的影響并非單一的，和零售商風險規(guī)避因子的大小有關。存在零售商風險規(guī)避因子拐點，在拐點左右兩邊，零售商謊報行為將正向或者負向影響產(chǎn)品最優(yōu)批發(fā)價、綠色度、零售價。此外，在給定風險態(tài)度下，零售商謊報銷售成本并不能帶來利潤持續(xù)上升，存在最優(yōu)謊報決策，使零售商期望利潤達到峰值。因此，零售商在實際決策時應合理制定謊報策略。

本文主要考慮綠色供應鏈中銷售成本信息不對稱的情況，后續(xù)研究可進一步考慮實際市場中存在的生產(chǎn)成本信息不對稱和零售商努力水平影響需求等情況。