零售商信息分享對雙渠道綠色供應鏈績效影響研究

王桐遠，李延來

(西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031)

0 引言

近些年來隨著資源枯竭、污染加劇等一系列環境問題的涌現，各國政府對環境保護問題越來越重視，不斷出臺相關法規和政策鼓勵、引導企業重視綠色供應鏈實踐，如歐盟2006年開始實施《電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令》的規定[1]。2015年中國發布“中國制造2025”，把綠色制造工程作為重點實施的五大工程之一，努力建設高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系[2]。同時，消費者環保意識不斷增強，企業認識到要想獲得長久發展、增強產品競爭力，必須在考慮經濟效益的同時提高產品環保程度。例如：全球品牌巨頭阿迪達斯，從制造材料和包裝材料的角度出發，通過綠化產品來減少對環境的影響[3]；國內企業如海爾集團和惠普電腦等都開始大力研發和生產綠色冰箱、綠色洗衣機和綠色電腦等產品[4]，這些客觀上推動了綠色供應鏈管理理念的完善。此外，電子商務的發展為分銷渠道的變革提供了新的可能，為了增強市場競爭力和提高利潤，制造商往往開通直銷渠道以重塑銷售渠道。據紐約時報調查發現，有42%的頂級制造商(如IBM，Nike，Cisco System等)均已開通了直銷渠道[5]。因此眾多學者對雙渠道綠色供應鏈展開了研究。

與此同時，隨著經濟發展和全球一體化的深入，市場需求的不確定性增加往往造成庫存積壓和供應鏈利潤損失。因此對市場需求信息進行預測顯得尤為重要。零售商由于更接近消費者市場，可以獲得市場信息從而更有效地預測市場需求，如沃爾瑪等大型零售企業構建客戶信息跟蹤系統并投入精力進行持續調查研究，利用數據挖掘方法分析客戶的購買偏好以提高市場需求信息的預測準確度[6]。零售商在獲取需求信息后若與其他企業相互協作進行信息共享，可以提高供應鏈整體效率，然而零售商并非總是愿意與制造商分享市場需求預測信息。Keifer于2007年調查了來自歐洲和北美的11家零售商，發現不到一半的零售商與制造商分享銷售數據；其中近一半的零售商是有償與供應商共享其銷售數據。Forrester公司做了一份類似的調查，在其調查的89家零售商中僅僅27%的零售商與制造商分享銷售數據[6]。因此，零售商在何種情形下愿意與制造商分享市場需求預測信息值得深入研究。

與本文相關的文獻包括綠色供應鏈和信息分享策略研究。針對綠色供應鏈問題，Li等研究了綠色供應鏈中制造商開通直銷渠道及綠色產品定價問題，研究發現是否開通直銷渠道與制造商綠色投資成本有關[3]；江世英等研究了風險規避程度、產品綠色度和消費者偏好對綠色供應鏈均衡策略及利潤的影響，結果表明批發價格隨著制造商風險規避程度的增加而增加，而當風險規避程度不變時，制造商和零售商的期望利潤隨產品綠色度的提高而降低[4]；Jamali和Rasti-Barzoki研究了綠色和非綠色產品共存下的產品定價和綠色度確定問題，發現相對于分散決策，供應鏈集中決策時產品綠色度更高，且產品綠色度隨批發價格和制造商成本的增加而增加[7]；Basiri和Heydari研究了綠色產品和非綠色產品并存下的渠道協調問題，并提出一個制造商和零售商雙贏的協作方案[8]；Zhu和He用博弈論方法研究了二級供應鏈中產品類型和競爭類型對產品綠色度決策的影響，研究表明零售商層面的價格競爭對均衡綠色度產生積極影響，而產品綠色度競爭則產生相反的結果[9]；石平等研究了制造商公平關切行為和產品綠色化效率對綠色供應鏈產品定價和利潤的影響，研究發現產品綠色化效率較低時，公平關切行為會加重雙重邊際化效應，此時制造商和零售商利潤均受到損失[10]。Zhang等分析了消費者環保意識和產品替代性對綠色供應鏈均衡策略及利潤的影響[11]。

在信息分享文獻研究方面。Gal-Or研究了寡頭市場中零售商信息分享問題，發現信息不分享是唯一的納什均衡[12]；Li分析了一個制造商多個零售商的兩級供應鏈中垂直信息分享對供應鏈利潤和社會效益的影響，結果表明零售商總是不分享其市場需求信息[13]；申悅等研究發現信息分享總是增加制造商和供應鏈利潤，但零售商自身利潤受到損失[14]；艾興政等研究了傳統渠道與電子渠道競爭下零售商信息分享的績效問題，得到與文獻[14]類似的結論[15]；但斌等研究了制造商競爭下的信息分享問題，指出信息分享能夠協調制造商之間的競爭，提高供應鏈整體利潤[16]；聶佳佳研究了零售商信息分享對制造商開通直銷渠道的影響，發現零售商總是沒有動機與制造商信息分享且當零售商市場需求預測精度較低時制造商應該開通直銷渠道[17]；Ha等從制造商創新投資的角度研究了鏈與鏈數量競爭下的信息分享問題[18]。

對現有文獻總結發現已有綠色供應鏈研究多從產品定價、渠道選擇和綠色度決策角度分析，鮮有文章分析信息分享的影響。盡管高鵬等研究了信息分享對綠色供應鏈的影響[19]，但其重點是制造商預測信息的分享對存在綠色消費者的再制造供應鏈的影響，并沒有研究零售商信息分享對雙渠道制造商綠色投資下供應鏈績效的影響。此外，信息共享方面已有研究多從供應鏈結構角度分析零售商信息分享對傳統供應鏈的影響，并沒有考慮對制造商綠色投資下的綠色供應鏈的影響。且多數信息分享文獻研究表明零售商信息分享使得制造商利潤增加、自身利潤減少，也即零售商總是沒有動機與制造商分享信息。而在雙渠道綠色供應鏈中零售商是否依然沒有動機信息分享？零售商信息分享如何影響綠色供應鏈的決策及其利潤？這些問題有待繼續研究。為了回答以上問題，本文在信息不對稱和信息共享背景下，研究零售商需求預測信息分享對雙渠道綠色供應鏈績效的影響。論文主要運用貝葉斯納什均衡理論揭示綠色供應鏈中零售商信息分享決策，試圖找出綠色供應鏈中零售商信息分享的條件。同時在零售商不愿信息分享情形下設計協調機制激勵零售商分享信息，以期和制造商達到雙贏。

1 問題描述

考慮由一個制造商和一個零售商組成的二級綠色供應鏈系統。其中，制造商投資生產綠色產品，并通過零售商渠道和直銷渠道進行銷售。零售商對市場需求信息進行預測，并決策是否與制造商分享。本文以信息不分享模型為基準，分析零售商信息分享對綠色供應鏈績效的影響。文中所用符號說明、模型假設、信息結構及制造商和零售商博弈決策過程描述如下。

1.1 符號說明

文中所用各參數符號及其含義描述如表1所示。

表1 變量說明

1.2 模型假設

(1)制造商為Stackelberg博弈領導者，零售商為追隨者[16～18]；

(2)需求預測信息為零售商私有，其擁有決定是否與制造商分享的權力[15～18]；

(3)制造商按訂單生產方式生產產品，即制造商和零售商均沒有庫存[13,18]；

(4)制造商的生產成本和零售商的銷售成本為零[15～17]；

(5)為保證各模型最優解的存在，令t>t0=(4γ+3)β2/[4(γ+1)]，也即制造商綠色投資效率不會太高[20]，這也符合現實情況。

1.3 信息結構

市場潛在需求具有隨機性，a=a0+e，其中a0為市場需求中的確定部分，e為市場需求中的不確定部分，且E(e)=0、var(e)=μ。零售商對市場需求的預測值為f=a+ε。ε為預測誤差，且E(ε)=0、var(ε)=υ。隨機變量e和ε相互獨立。根據文獻[13,17]研究有:

(1)

令k=μ/(μ+υ)為零售商信息預測精度，k∈(0,1)。其中k越大表明零售商市場需求預測越準確，k越小表明零售商市場需求預測越不準確。于是有E(a|f)=(1-k)a0+kf≡A。

1.4 博弈順序

雙渠道綠色供應鏈中，制造商和零售商的博弈順序為：首先，零售商決策是否與制造商分享需求預測信息；其次，制造商決策產品綠色度；再者，制造商確定產品的批發價格和直銷渠道價格；最后，零售商確定產品的零售價格。

圖1 博弈順序

2 模型

在雙渠道綠色供應鏈中，零售渠道和直銷渠道的需求函數分別為[7,17]:

(2)

其中，渠道需求受渠道價格和綠色度的影響。qr(qm)是關于渠道價格pr(pm)的減函數，關于對手渠道價格pm(pr)和綠色度s的增函數。此外，當直銷渠道價格pm大于零售渠道價格pr時，有γ(pm-pr)的需求量從直銷渠道轉移到零售渠道，反之亦然[17]。同時，由于消費者對綠色產品的偏好，制造商投資生產綠色產品能同時增加直銷渠道和零售渠道的銷售量[7]。

2.1 信息不分享

在雙渠道綠色供應鏈中，若零售商不分享市場需求預測信息，則決策模型為:

(3)

求解得到信息不分享下的最優批發價格、零售價格、直銷價格以及綠色度為:

(4)

制造商和零售商的最優期望利潤分別為:

(5)

2.2 信息分享

在雙渠道綠色供應鏈中，若零售商與制造商分享需求預測信息，則制造商和零售商的預期利潤決策模型分別為：

(6)

解得到信息分享下最優批發價格、零售價格、直銷價格及綠色度為:

(7)

制造商和零售商的期望利潤分別為:

(8)

3 分析

此部分在第2部分模型構建和求解基礎上，以信息不分享模型為基準，分析零售商信息分享對綠色供應鏈績效的影響并提出激勵零售商信息分享的支付費用取值條件。

命題1信息分享策略對決策變量影響：

命題1表明若零售商對市場需求預測值大于潛在市場需求均值(也即A>a0)，信息分享將使得制造商和零售商制定較高的零售價格、直銷價格、批發價格以及綠色度；若零售商對市場需求的預測值小于潛在市場需求均值(也即A

命題2信息分享對制造商利潤的影響：零售商信息分享有利于制造商利潤增加。

命題2表明零售商信息分享總是有利于制造商利潤增加，即零售商市場需求預測信息對制造商的價值為正。這是因為制造商獲得需求預測信息后能更科學的決策價格和綠色度，獲得最大利潤。對于制造商而言，為了最大限度地獲得利潤，其應該爭取獲得市場需求信息。若零售商愿意分享預測信息，則可達到雙贏局面。若零售商不愿分享預測信息，則制造商可以通過支付信息費等措施激勵其分享。

命題3信息分享對零售商利潤的影響：

(1)當t∈(t0,t1)時，信息分享使得零售商利潤增加；

(2)當t∈(t1,+∞)時，信息分享使得零售商利潤減少。

已有研究表明，在雙渠道供應鏈中零售商信息分享使得自身利潤損失，而命題3表明在雙渠道綠色供應鏈中零售商信息分享有可能使得自身利潤增加，而是否增加與制造商綠色投資效率有關。當制造商綠色投資效率較高時，信息分享使得零售商利潤增加，此時制造商和零售商達到雙贏；而當制造商綠色投資效率較低時，信息分享使得零售商利潤減少，此時零售商沒有動機與制造商無償分享需求預測信息。這是因為制造商綠色投資能同時增加直銷渠道和零售渠道產品的銷售量，此時零售商和制造商均因制造商綠色投資獲益。同時，若制造商獲得市場需求信息，當制造商綠色投資效率較高時，有限資金投入能顯著提高銷售量，從而使得批發價格降低，零售商因制造商綠色投資的利潤增加額遠大于因信息分享損失的利潤額，從而使得零售商總利潤增加。當制造商綠色投資效率較低時，有限資金投入下銷售量增加幅度較小，批發價格的降低程度較小，零售商因制造商綠色投資的利潤增加額遠小于因信息分享損失的利潤額，從而使得零售商總利潤減少。研究表明零售商是否愿意與制造商信息分享，以及零售商是否應該對信息收費，這取決于綠色供應鏈中制造商綠色投資的效率。在當今綠色理念逐漸深入人心的市場環境中，零售商擁有需求預測信息時，制造商綠色投資的能力變得更有價值，因為它可以激勵零售商分享需求信息以達到雙贏。

命題4信息分享對綠色供應鏈利潤的影響：

(1)當γ∈(0,γ1)且θ∈(0,θ1)且t∈(t0,t2)時，零售商信息分享使得供應鏈利潤增加；

(2)當γ∈(0,γ1)且θ∈(0,θ1)且t∈(t2,+∞)時，零售商信息分享使得供應鏈利潤減少；

(3)當γ∈(0,γ1)且θ∈(θ1,1)時，零售商信息分享使得供應鏈利潤增加；

(4)當γ∈(γ1,1)時，零售商信息分享使得供應鏈利潤增加。

命題4表明零售商信息分享對綠色供應鏈利潤的影響與渠道間競爭強度、直銷渠道市場份額和制造商綠色投資效率三個參數有關。當競爭強度和直銷渠道市場份額均較小時，若此時制造商綠色投資效率較低，則信息分享使得供應鏈整體利潤減少；若此時制造商綠色投資效率較高，則信息分享有利于供應鏈整體利潤增加。當競爭強度較小且直銷渠道市場份額較大時，信息分享有利于增加供應鏈整體利潤。當競爭強度較大時，信息分享總是有利于供應鏈整體利潤增加。這是因為當渠道間競爭強度和直銷渠道市場份額均較小時，制造商較高的投資效率促使有限資金投入下零售渠道和直銷渠道的銷售量顯著增加，一方面降低了零售商因信息分享造成的利潤損失，另一方面增加了制造商的利潤，供應鏈整體利潤增加；若制造商綠色投資效率較低，零售商的信息分享決策加強了雙重邊際效應，制造商利潤增加幅度不足以彌補零售商因信息分享造成的利潤損失，信息分享使得供應鏈整體利潤減少。當競爭強度較小且直銷渠道市場份額較大時，制造商因獲得市場需求信息增加的利潤遠大于零售商因信息分享損失的利潤，供應鏈整體利潤增加。若競爭強度較大，供應鏈直銷渠道增加的收益能彌補零售渠道的損失，從而使得供應鏈整體利潤增加。從結論可以看出對整個綠色供應鏈而言，零售商信息分享并非總是有益的，這是因為信息分享一方面能指導供應鏈成員更科學的決策，一方面也增加了雙重邊際效應。因此在做決策時應整體考慮競爭強度、直銷渠道市場份額以及綠色投資效率的相互影響。

以上分析了零售商信息分享對綠色供應鏈績效的影響。由命題1和2可知，零售商信息分享總是有利于制造商利潤增加，但當制造商綠色投資效率較低時，信息分享使得零售商自身利潤減少，此時其沒有動機無償分享需求預測信息。制造商為了獲得更多利潤，可以通過支付一定信息費用等方式激勵零售商分享需求信息。支付的信息費用W需要滿足以下條件:

(9)

命題5零售商信息分享的條件：(1)t∈(t0,t1)。(2)t∈(t1,+∞)且W∈[-ΔΠR,ΔΠM]。

命題5表明若制造商綠色投資效率較高，零售商總是與制造商分享需求預測信息；若制造商綠色投資效率較低且制造商支付信息費用滿足一定條件時零售商亦會與制造商分享信息。此時達到雙贏局面，制造商和零售商利潤均因信息分享得到提高。命題5給制造商的決策提供了參考依據。也即當零售商沒有動機分享預測信息時，其可以選擇支付信息費用，也可以選擇提高綠色投資效率等措施激勵零售商信息分享。

4 數值仿真

4.1 數值分析

此部分用數值分析模型及結論的正確性，分析綠色供應鏈中零售商信息分享對供應鏈績效的影響。令k=0.6,μ=2,a0=100,β=0.5,γ∈(0,1)可得圖2～7。

令ΔΠM=0,θ=0.4,t=t0,γ∈(0,1),t∈(0,0.04)，可得零售商信息分享策略對制造商利潤的影響(如圖2所示)：在可行域Ω={(γ,t)|γ∈(0,1),t∈(t0,+∞)}中零售商與制造商分享預測信息總是有利于制造商利潤增加(ΔΠM>0)，如圖2中區域A所示。

圖2 γ和t對制造商利潤的影響

圖3 γ和t對零售商利潤的影響

令ΔΠR=0,θ=0.4,t=t0,γ∈(0,1),t∈(0,1)，可得零售商信息分享策略對零售商利潤的影響(如圖3所示)：其中可行域Ω包含區域B和區域C。在區域B中制造商綠色投資效率較高，信息分享使得零售商利潤增加(ΔΠR>0)，此時零售商有動機與制造商分享市場需求預測信息；在區域C中制造商綠色投資效率較低，信息分享使得零售商利潤減少(ΔΠR<0)，此時零售商沒有動機與制造商分享市場需求預測信息。

圖4 γ和θ對供應鏈利潤的影響

圖5 θ=0.05時,γ對θ供應鏈利潤的影響

圖4～圖6分析了零售商信息分享對綠色供應鏈利潤的影響。令ΔΠSC=0可得零售商信息分享策略對供應鏈整體利潤的影響受渠道間競爭強度、直銷渠道市場份額及制造商綠色投資效率三個參數共同影響。當直銷渠道市場份額較小(如圖4區域D、E、F所示)時，信息分享對綠色供應鏈的價值還受到制造商綠色投資效率的影響(如圖5、圖6所示)。當競爭強度較小且制造商綠色投資效率較高 (如圖5區域K所示)時，信息分享對綠色供應鏈的價值為正，供應鏈整體利潤增加(ΔΠSC>0)；當競爭強度較小且制造商綠色投資效率較低(如圖5區域J所示)時，信息分享對綠色供應鏈的價值為負，供應鏈整體利潤減少(ΔΠSC<0)；當渠道間競爭強度較大(如圖5區域I所示)時，信息分享使得供應鏈整體利潤增加(ΔΠSC>0)；當直銷渠道市場份額較大時(如圖4區域G和H所示)，信息分享不受渠道間競爭強度和制造商綠色投資效率的影響，在可行域Ω內總是使得供應鏈整體利潤增加(如圖6區域L所示)。可以看出數值仿真結果與前述結論一致。

圖6 θ=0.4時,γ和t對供應鏈利潤的影響

4.2 靈敏度分析

上節數值分析中研究了渠道間競爭強度、直銷渠道市場份額以及制造商綠色投資效率三個變量對信息分享前后綠色供應鏈中制造商、零售商以及供應鏈績效的影響。由于在研究中固定了參數直銷渠道市場份額θ，而著重研究了渠道競爭強度和制造商綠色投資效率的影響，因此本節補充說明參數θ的靈敏度分析，以求研究直銷渠道市場份額對綠色供應鏈績效的影響，如圖7～圖10所示。其中，圖7為參數θ不同取值下信息分享對制造商的價值的影響；圖8為參數θ不同取值下信息分享對零售商的價值的影響；圖9～圖10為參數θ不同取值下信息分享對供應鏈整體的價值的影響。

從圖7可以看出，無論參數θ如何變化，信息分享對制造商價值為零時的曲線總在可行域Ω={(γ,t)|γ∈(0,1),t∈(t0,+∞)}之外，也即其變化并不影響信息分享對制造商的價值判斷。在可行域內信息分享對制造商的價值總是為正(ΔΠM>0)，制造商利潤增加。

從圖8可以看出，無論參數如何變化，信息分享對制造商價值為零時的曲線總在可行域之內，也即其變化并不影響信息分享對零售商的價值判斷。當綠色投資效率較高時(t∈(t0,t1))，信息分享對零售商的價值總是為正(ΔΠR>0)，零售商利潤增加；當綠色投資效率較低時(t∈(t1,+∞))，信息分享對零售商的價值總是為負(ΔΠR<0)，零售商利潤降低。

圖7 θ不同取值對制造商利潤的影響

圖8 θ不同取值對零售商利潤的影響

圖9 θ=0.05(左)、θ=0.1(中)、θ=0.2(右)時,γ和t對供應鏈利潤的影響

圖10 θ=0.4(左)、θ=0.6(中)、θ=0.8(右)時,γ和t對供應鏈利潤的影響

圖9～圖10分別為直銷渠道市場份額θ=0.05、θ=0.1、θ=0.2、θ=0.4、θ=0.6、θ=0.8時對供應鏈利潤的影響。可以看出當直銷渠道市場份額θ較小時，信息分享對綠色供應鏈的價值為零時的曲線總在可行域之內，此時需求信息對綠色供應鏈整體的價值受競爭強度和綠色投資效率的影響。當競爭強度較弱且綠色投資效率較低時，信息分享對綠色供應鏈的價值為負(ΔΠSC<0)，綠色供應鏈利潤減少；而在其他情況下，信息分享對綠色供應鏈的價值總是為正(ΔΠSC>0)，供應鏈利潤增加(如圖9所示)。當直銷渠道市場份額θ較大時，信息分享對綠色供應鏈價值為零時的曲線總在可行域之外，也即其變化并不影響信息分享對供應鏈的價值判斷，信息分享總是使得供應鏈利潤增加(ΔΠSC>0)，如圖10所示。

5 結論

本文運用博弈論方法研究了零售商信息分享對雙渠道綠色供應鏈績效的影響。首先構造了零售商信息分享和信息不分享兩種情形下的供應鏈決策模型，然后以信息不分享模型為基準，求解得到貝葉斯均衡解及預期利潤并進行對比分析。最后給出零售商信息分享的條件。最后用數值仿真分析了重要參數對供應鏈績效的影響，并對參數進行了靈敏度分析。

本文主要研究結論有：(1)若零售商的需求預測值較為樂觀，信息分享能使得制造商更有動機提高產品綠色度，反之則降低。(2)在雙渠道綠色供應鏈中，制造商總是從信息分享中獲益。(3)零售商是否有動機與制造商分享需求預測信息，以及零售商是否應該對信息進行收費取決于制造商綠色投資的效率。當制造商綠色投資效率較高時，零售商有動機分享信息，反之則不會分享。(4)對綠色供應鏈整體而言，零售商信息分享的影響取決于渠道間競爭強度、直銷渠道市場份額和制造商綠色投資效率。在多數情形下，零售商信息分享有利于綠色供應鏈整體利潤增加，但當競爭強度和直銷渠道市場份額較小，同時制造商綠色投資效率較低時，零售商信息分享使得整個綠色供應鏈遭受損失。(5)在實踐中制造商可以通過提高綠色投資效率和支付一定信息費用等方式來激勵零售商分享預測信息，從而提高自身利潤、改善整個供應鏈的績效。(6) 本文的研究結論回答了綠色供應鏈中零售商在什么情況下愿意信息分享，及其信息分享對制造商和供應鏈績效的影響等問題。(7)本文研究結論表明在當今需求預測信息非常普遍的商業環境中，制造商綠色投資的能力變得更有價值，其可以通過影響零售商的信息分享決策達到增加自身利潤的目的，也可以成為實現雙贏局面的重要激勵措施。

本文僅研究由一個制造商和一個零售商組成的二級綠色供應鏈，在現實中制造商和零售商均有很多，進一步研究可考慮多個制造商或多個零售商競爭情形下零售商的信息分享策略。另外，本文只考慮了零售商進行需求信息預測情形，今后可以研究零售商和制造商同時進行需求信息預測情形。