低碳農(nóng)產(chǎn)品供應鏈的動態(tài)博弈策略研究

姜 璐 （江西科技師范大學，江西 南昌 330038）

0 引 言

目前，工業(yè)化對地球生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，引發(fā)了一系列大規(guī)模、不可逆轉的環(huán)境問題，并嚴重威脅到人類社會的可持續(xù)發(fā)展。在全球范圍內(nèi)，為促進全球二氧化碳減排目標的實現(xiàn)，國際社會已出臺多項國際政策和措施。在國家層面上，中國政府制定了一系列法案以解決碳排放問題，并建立了世界上較大的碳交易中心，以實現(xiàn)碳中和峰值目標。

在企業(yè)層面，隨著政府法規(guī)的出臺和企業(yè)的社會責任的影響，企業(yè)的環(huán)境管理實踐已經(jīng)從被動變?yōu)橹鲃?。在此背景下，政府、學術界和工業(yè)界都對如何在排放法規(guī)下實現(xiàn)供應鏈的碳減排目標十分關注。全球環(huán)境問題不能由一個國家單獨解決，必須通過全球的共同行動、溝通和合作來解決，尤其是企業(yè)之間的合作更是重中之重。

低碳供應鏈強調(diào)供應鏈中上下游企業(yè)的通力合作以及各企業(yè)部門內(nèi)部的有效溝通，另外，在供應鏈的整個生命周期中，應當考慮環(huán)境因素，以實現(xiàn)其經(jīng)濟、社會和環(huán)境方面的效益。從長遠來看，建立低碳供應鏈有助于企業(yè)降低成本，提高長期效益，而低碳供應鏈的實踐也可以提高企業(yè)形象，履行社會責任。

企業(yè)不僅在內(nèi)部應用低碳理念，還在供應鏈伙伴之間開展了各種低碳合作實踐。供應鏈合作減排已成為企業(yè)發(fā)展的一個新趨勢，一些大型跨國企業(yè)，如通用汽車和惠普公司，已經(jīng)成為低碳供應鏈的積極倡導者。本質(zhì)上，減少碳排放的經(jīng)濟學問題是一個外部問題。公司碳減排所帶來的利益是由所有公司共享的，但這些利益并沒有反映在企業(yè)自身的減排效益中。企業(yè)碳減排的邊際社會效益要大于邊際私人收益，存在正的外部性。政府為企業(yè)提供補貼以減少碳排放，這為企業(yè)提供了改善負外部性的動力。

對于企業(yè)來說，激勵他們改善影響環(huán)境的外部性負面影響，一方面，政府的補貼改變了企業(yè)經(jīng)營的外部環(huán)境，擴大了企業(yè)的決策空間；另一方面，外部成本的內(nèi)部化改變了企業(yè)的成本結構。

政府在引導企業(yè)碳減排行為和通過補貼政策幫助企業(yè)實現(xiàn)碳減排目標方面發(fā)揮著積極作用。因此，在政府補貼下支持供應鏈企業(yè)間的合作減排，不僅可以提高企業(yè)減排的積極性，還可以幫助企業(yè)提高利潤，實現(xiàn)環(huán)境與績效的雙贏。

受現(xiàn)實商業(yè)問題的啟發(fā)，本研究對象是由負責開發(fā)低碳技術的商品制造商組成的低碳供應鏈，包括負責開發(fā)低碳技術的商品制造商、負責綠色營銷的零售商以及負責制定有針對性的補貼政策的政府部門。具體而言本研究重點關注以下問題：當政府以獨立的身份參與到低碳供應鏈中時，哪些因素會影響其對供應鏈成員的最佳補貼率？消費者的綠色偏好和政府的干預如何影響供應鏈內(nèi)企業(yè)的低碳創(chuàng)新活動？關鍵的模型參數(shù)，特別是與減排和市場需求有關的因素，如何影響最優(yōu)結果和合同決策？

為了回答上述問題，研究人員在政府參與和政府不參與兩種情況下設計了三個差異性博弈模型，得出了制造商的最優(yōu)低碳技術研究與開發(fā)（R＆D）投入、零售商的最優(yōu)綠色營銷投入政府的最佳補貼力度，以及制造商和零售商之間的最佳成本分擔比例。最后，通過數(shù)值計算和分析，對系統(tǒng)參數(shù)在低碳供應鏈中的作用展開研究。

本文的主要貢獻有以下四點。第一，盡管一些關于低碳環(huán)境下政府補貼機制的文獻已經(jīng)探討了政府補貼的影響，但大多都未能將政府視為低碳供應鏈建設活動參與者。與傳統(tǒng)研究不同的是，本文將政府補貼率作為控制變量，研究政府補貼與企業(yè)在不同博弈結構下選擇減排的合作行為之間的相互作用，旨在確定最優(yōu)的減排策略和政府補貼率。第二，目前，大多數(shù)研究是在單一周期內(nèi)進行的，但研究供應鏈的減排決策在多個周期內(nèi)更有意義。因此，本文研究政府補貼下的長期供應鏈減排決策問題。第三，從動態(tài)結構上來看，本文將零售商的主導地位和低碳促進納入到政府和企業(yè)的博弈模型之中，使問題更切合實際。文章給出了制造商和零售商從減排成本分擔合同中獲得的利潤增加的相對幅度，以及指出了產(chǎn)品減排量的決定因素。第四，本文將政府補貼、制造商減排和零售商促銷納入供應鏈合作減排的動態(tài)框架，并描述了產(chǎn)品價格、減排量和商譽對市場需求的多重影響，這是對現(xiàn)有研究的進一步延伸。

1 國內(nèi)發(fā)展情況介紹

國內(nèi)首要的環(huán)境問題就是空氣污染，為了滿足國家空氣容量的要求，排放量需要在此基礎上減少40%。此外，中國的煙塵排放量達到1 165萬噸，工業(yè)粉塵排放達到1 092萬噸。另外，水污染問題也十分嚴峻，在中國七大水系中，水質(zhì)超過三類標準的部分占據(jù)42%，全國36%的城市河流水質(zhì)為劣五類，75%的城市水體富營養(yǎng)化，2020年我國工業(yè)固體廢物年產(chǎn)量36.75億噸，但綜合利用率不足45%；2020年我國城市廢棄物年產(chǎn)量2.35億噸，做無害化處理的不足10%，環(huán)境污染日趨嚴峻。

環(huán)境保護意識薄弱，環(huán)境監(jiān)測水平低下也是當前環(huán)境保護工作中面臨的另一個問題，對于污染防治的投入資金需求大，污染防治工作質(zhì)量提高難，這與專業(yè)監(jiān)測設備缺乏、監(jiān)測人員水平有限有很大關系。特別是在農(nóng)產(chǎn)品檢測方面，如今一些銷售商缺乏質(zhì)檢意識，質(zhì)檢單位宣傳不到位，宣傳范圍狹窄，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測體系不完善，即使相關單位有質(zhì)量檢測儀器，其使用率也不高。農(nóng)業(yè)環(huán)保部門應加強指導，積極宣傳國家環(huán)保政策方針。政府部門應增強環(huán)保意識，積極引導農(nóng)產(chǎn)品市場，對產(chǎn)品質(zhì)量嚴格把關。農(nóng)產(chǎn)品供應鏈管理還涉及到生產(chǎn)者、消費者等各方的利益，因此存在著供應鏈管理行為的博弈行為，相關責任方通過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，如果政府高度重視低碳減排，生產(chǎn)者等農(nóng)業(yè)企業(yè)就會時刻警惕，采取低碳生產(chǎn)模式，消費者的低碳消費意識也會得到增強。在相關供應商博弈過程中，由于信息獲取緩慢、信息不對稱、市場失靈等原因，需要各利益相關方協(xié)調(diào)和優(yōu)化調(diào)整。當今國內(nèi)綠色低碳供應鏈發(fā)展的主要問題是認知不清晰。

2 模型說明和假設

考慮到模型是由一個主導的電子平臺和一個跟隨的制造商組成；模型結構見圖1。制造商生產(chǎn)低碳產(chǎn)品，并通過電子平臺發(fā)布產(chǎn)品信息，如銷售價格等，消費者通過電子平臺的電腦頁面或手機軟件瀏覽產(chǎn)品，獲得實際的產(chǎn)品圖片、規(guī)格、使用說明等相關信息。然后結合其他消費者的評價，消費者按需購買相應的產(chǎn)品，并將貨款交給電子平臺。電子平臺將生成相應的訂單，訂單生成后，制造商通過自營或第三方物流將產(chǎn)品郵寄給消費者，消費者收到產(chǎn)品并驗貨后簽收。最后，電子平臺從貨款中扣除相應的傭金，并將剩余的貨款轉給制造商以完成產(chǎn)品交易。從實際情況來看，淘寶網(wǎng) 、亞馬遜，蘇寧易購和其他網(wǎng)站都是以這種模式與制造商合作。從理論分析的角度來看，大部分文獻也都采用這種模式進行供應鏈決策分析。

圖1 低碳電子商務供應鏈的模型結構

傭金是電子平臺利潤的主要來源，不同類別的產(chǎn)品收取的傭金數(shù)額也不同。電子平臺會根據(jù)收取的傭金數(shù)額向制造商提供不同的服務項目，如自助式網(wǎng)絡服務、產(chǎn)品廣告、無憂退換貨、企業(yè)采購等，京東和蘇寧都采用這種充值模式。此外，按照平臺制定的入駐規(guī)則，制造商需要支付固定的平臺費用以入駐電子平臺，如保證金和網(wǎng)站聯(lián)盟推廣費。這些費用不需要在短期內(nèi)再次支付，而是一個固定的成本。因此，為了計算方便，這個固定成本被忽略了，但不影響模型的結論。

本文選擇了一般的低碳產(chǎn)品進行研究。電子平臺為制造商提供服務，而電子平臺的服務水平直接影響到消費者的購買意愿，并進一步影響到銷售方式。為了便于描述模型中涉及的參數(shù)，本文將服務作為主要的影響變量，并將其納入模型進行分析。

模型中涉及的參數(shù)如表1所示：

表1 主要參數(shù)描述表

假設1，根據(jù)胡曉蘭等的觀點，考慮到制造企業(yè)的減排技術投入和零售企業(yè)的營銷成本都具有凸的特性，制造企業(yè)和零售企業(yè)在t時刻的成本函數(shù)可以表示為：

其中 wu、wd是制造商和零售商投入的成本因素，Iu是制造企業(yè)的減排技術的研發(fā)投入，而Id是零售企業(yè)的綠色營銷投入，這個成本函數(shù)滿足Cu,d(Iu,d)＞0，并且Cu,d(Iu,d)＞0，這意味著減排技術和市場推廣的成本投入滿足了邊際收益遞減的效應。總成本等于運輸成本，加上生產(chǎn)成本進口再制造材料的采購成本，再加上進口的運輸成本，減去出口的銷售收入，加上進口運輸?shù)奶寂欧懦杀炯赢數(shù)毓S的碳排放成本。從材料回收設施Qcd到當?shù)毓S的當?shù)剡\輸?shù)奶寂欧懦杀?，碳排放附加費或購買信用額度，如果超過當?shù)毓S的總限額，收益等于收入加補貼。

假設2，產(chǎn)品減排效果的跟蹤函數(shù)可以表示為：

其中，T表示時間Qt表示商品減排程度，G表示減排效果對生產(chǎn)企業(yè)投入力度的敏感系數(shù)，S是指生產(chǎn)企業(yè)在t時間的減排技術投入，G是指生產(chǎn)企業(yè)在T時間的自然衰減系數(shù)，以上參數(shù)均為正數(shù)。該方程是一個一階線性微分方程，表明產(chǎn)品的減排效果隨著時間的推移而增加，減排效果是一個動態(tài)變化的過程，隨著減排設備的老化和其他因素的變化，減排效果具有自然衰減的特點。

假設3， 沒有政府補貼的博弈策略

在完全協(xié)作式?jīng)Q策下，制造和零售企業(yè)以總收入最大化為目標進行決策。

而整個供應鏈的目標函數(shù)如下：

兩家企業(yè)都根據(jù)完整的信息進行決策，任何時候的折現(xiàn)率在任何時間點都是d（d＞0）。廠商Q和所有回收商之間的交易額，在期的交易總額。設T和S為拉格朗日乘數(shù)，與拉格朗日乘數(shù)相關。 表示為所有乘數(shù)T的S維列向量，表示為所有乘數(shù)T的維列向量。所有制造商以非合作的方式競爭，所以所有制造商的最佳行為可以表示為變量不等式。

3 案列分析

為了進一步解釋決策參數(shù)之間的關系，并更直觀地提出結論。在這一節(jié)中，選擇一個具體的案例，通過它來進行計算實驗。

新能源汽車的推廣和應用可以減少交通部門對化石燃料的依賴，同時也是促進經(jīng)濟轉型升級和能源系統(tǒng)變革的有效途徑。過去的十多年里，中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在世界范圍內(nèi)取得了令人矚目的成就。因此，我們調(diào)查了由上海一家新能源汽車制造商和經(jīng)銷商組成的二級供應鏈。

通過分析制造商提供的報告，設定了參數(shù)值并進行了敏感性分析。在此過程中可以發(fā)現(xiàn)，上游制造商的低碳技術研發(fā)的邊際收益和下游零售商的邊際成本為wu=17，wd=11.3。上游制造商的低碳技術研發(fā)的邊際收入為Nu=19.5，零售商的邊際收入為Nd=16。相關的敏感參數(shù)設置如下：α = 0.75，ε = 0.7，γ = 0.2。兩家公司在無限期內(nèi)的貼現(xiàn)率，其值是參照市場利率和通貨膨脹補償，被假定為ρ=0.9。

圖1反映了以下兩點：(1)無論企業(yè)間是否存在研發(fā)激勵機制，有政府參與的制造業(yè)和零售業(yè)的回報率要高于沒有政府參與的相應回報率，而引入政府補貼可以實現(xiàn)制造業(yè)和零售業(yè)企業(yè)收益的帕累托改進。(2) 政府補貼對制造業(yè)企業(yè)的改善作用要大于對零售企業(yè)的改善作用。由于零售商激勵了制造企業(yè)的減排技術研發(fā)，更進一步刺激了制造企業(yè)的減排技術研發(fā)投入，這也導致了更多的市場需求產(chǎn)生，所以雙方的收益都能得到帕累托改進，而制造企業(yè)減排技術研發(fā)成本的降低也使其凈收益大于零售商的凈收益。

圖1反映了在政府參與的三種決策情景下，企業(yè)整體收益之間的關系如下：集中式?jīng)Q策收益=研發(fā)激勵決策收益＞非合作式?jīng)Q策方案。

該圖也反映了沒有政府參與時的關系，具體如下：

完全協(xié)作型決策收益 ＞ 研發(fā)激勵型決策收益 ＞ 非合作型決策方案。

因此，圖1表明了以下兩點：無論是否存在補貼，合作控制的企業(yè)聯(lián)盟可以實現(xiàn)充分的信息交流，并能使供應鏈的利益達到最大化，這為制造業(yè)和零售企業(yè)的聯(lián)合減排提供了參考。通過政府補貼，研發(fā)激勵型決策下的企業(yè)整體效益達到了完全合作型決策下的整體效益，這說明政府的補貼策略改變了三種決策方式下供應鏈效益大小的傳統(tǒng)關系。

圖1體現(xiàn)了在三種決策情景下，市場需求對零售企業(yè)綠色營銷的敏感系數(shù)、對企業(yè)整體收入的影響。在相同的敏感系數(shù)下，效益關系如下：

有政府補貼的研發(fā)激勵的企業(yè)＞合作決策收入＞沒有政府補貼的研發(fā)激勵收入。

有政府補貼的研發(fā)激勵可以使企業(yè)的整體收入增加，這一發(fā)現(xiàn)對企業(yè)管理有一定的實際意義。完善減排產(chǎn)品的營銷策略，創(chuàng)造特殊的銷售模式，如建立減排和環(huán)保產(chǎn)品的專賣制度，提升消費者對減排產(chǎn)品的喜愛度，有助于實現(xiàn)整個商品價值的收益最大化。

4 結 論

本文構建了政府、制造企業(yè)和零售企業(yè)三個博弈主體在無限時間內(nèi)合作減排技術研發(fā)、綠色營銷和補貼的微分博弈模型。然后，探討了制造企業(yè)和零售企業(yè)在不同決策情況下的長期動態(tài)均衡策略，得出以下結論：

第一，政府對制造業(yè)和零售業(yè)提供的補貼的均衡系數(shù)與它們的邊際效益密切相關。

當政府參與博弈時，兩個企業(yè)在研發(fā)激勵決策下的收益都會增加。決策下的收益比非合作決策情況下的收益有所增加，而政府的補貼政策也會改變兩個企業(yè)的最佳投入。此外，市場需求對兩家企業(yè)投入的敏感系數(shù)越大，政府補貼策略對非合作決策情景下提高企業(yè)整體收入的效果就越好。在研發(fā)激勵決策的情景下，政府補貼策略對提升企業(yè)整體收益的效果更好。

第二，在沒有政府補貼的情況下，和企業(yè)整體收入與非合作決策相比，在以零售商為主導的研發(fā)激勵決策下，制造業(yè)企業(yè)的技術研發(fā)投入、減排量、市場需求和企業(yè)整體收入等方面都得到了提高。

與非合作決策情景相比，實現(xiàn)了供應鏈和環(huán)境的雙贏。此外，制造企業(yè)和零售企業(yè)的相對規(guī)模對其利潤有重要影響。

第三，商品減排的效果受到多種因素的影響，如市場需求對減排的敏感系數(shù)的影響。

受初始減排量的影響，其最優(yōu)軌跡呈現(xiàn)出多樣化的變化趨勢。與非合作決策情景相比，完全合作決策情景下的企業(yè)整體效益得到提高，各主體的效益凈現(xiàn)值會受到具體分配協(xié)議的影響。盡管區(qū)域自愿談判戰(zhàn)略被認為是獲得環(huán)境改善收益的有效途徑，但在現(xiàn)實中，由于信息、技術和政策的限制，這種戰(zhàn)略在實現(xiàn)跨區(qū)域的充分合作方面面臨著困難。因此制定科學、合理的橫向技術研發(fā)政策和激勵合同來平衡企業(yè)間的利益，對供應鏈的長期合作管理具有重要的現(xiàn)實意義。