碳交易規制下不同雙渠道的對比分析與契約協調

徐春秋，荊 雨

(鄭州大學 管理工程學院,河南 鄭州 450001)

一、引言

碳交易規制是一種運用市場經濟原理調節溫室氣體排放的碳排放政策。其具體表現為:政府分配給企業一定量的碳配額,如企業生產后有剩余,可以經碳交易市場賣出獲得收益,反之則需購入。碳交易規制通過改變企業盈利模式有效地促進了企業減排,與此同時,對多渠道的企業運營模式產生深刻影響。互聯網的普及帶動了網絡購物的發展,為迎合消費者的購物渠道偏好,多數企業紛紛開通網絡銷售渠道。如IBM、耐克、雅詩蘭黛等制造商,為擴大市場份額引入網絡銷售渠道[1],大型零售商如蘇寧、沃爾瑪、京東等,同時通過線上和線下兩種渠道銷售產品。因此,在滿足政府法律法規的前提下,如何確定雙渠道中供應鏈成員的定價與減排行為,在保證供應鏈主體利潤收益最大化的同時,又能節能減排,保護環境,對于企業管理者來說有著重要的現實意義。

結合當前雙渠道供應鏈的發展現狀與銷售模式,我們主要從以下三個方面構建雙渠道模型:(1)同時開通線上線下兩種渠道,直接將產品銷售給消費者；(2)將產品批發給零售商,零售商通過線上和線下渠道銷售產品；(3)將零售商的線下銷售渠道與本企業的網絡直銷渠道相結合等。探究碳交易機制對各種渠道結構的影響,哪種渠道更有利于減排,擴大市場規模以及如何設計契約使供應鏈達到協調等,正是本文所要解決的問題。本文的創新性主要體現在:在碳交易規制下,結合研究問題,建立幾種雙渠道結構模型,求解并進行對比分析(包括單企業雙渠道和多企業雙渠道之間的對比分析、多企業雙渠道之間的對比分析、消費者兩種偏好在各種雙渠道下的敏感性分析、碳交易相關參數的影響分析等)；探究政府制定碳交易價格的最優范圍；設計契約,以協調不同結構的雙渠道供應鏈。

二、文獻綜述

本文所要解決的問題是碳交易規制下不同雙渠道結構的對比分析。因此,與本文密切相關的研究有兩個方面。分別是碳交易規制下企業和供應鏈管理相關的研究、低碳環境下雙渠道供應鏈管理相關的研究。兩方面文獻為模型建立提供基礎,同時也說明了本文研究的必要性。

(一)碳交易規制下的企業和供應鏈管理相關研究

碳交易規制自實施以來,就引起了學術界的廣泛關注,其中一個方面就是關注其對企業和供應鏈帶來的影響。杜少甫等[2]通過將碳排放權引入到企業的運營優化模型中進行研究,分析了碳排放權對排放依賴型企業生產策略的影響。Benjaafar et al.[3]通過將各種碳排放規制(包括碳交易規制)引入到簡單的企業運營決策模型中,說明供應鏈上下游企業合作降低碳排放的重要意義。之后越來越多的學者將碳排放規制引入到供應鏈管理中,研究供應鏈上下游企業的最優定價、減排決策以及供應鏈的協調問題[4-5]。這些研究為我們在需求函數中引入碳減排水平的影響,在利潤函數中量化碳交易規制提供了很大的幫助；同時也說明關于碳交易規制下企業和供應鏈管理的研究仍然是當前學術界的熱點問題。但是,上述研究還都是對傳統線下供應鏈展開的研究,尚未考慮線下和線上渠道同時存在的情況。而隨著碳交易規制的推廣、互聯網的發展和消費者購物渠道的變化,碳交易規制下對雙渠道供應鏈的研究,也應該得到更多的重視。

(二)低碳環境下雙渠道供應鏈管理相關的研究

近年來一些學者關注到了環境問題與雙渠道供應鏈的結合。如Carrillo et al.[6]建立了確定和隨機兩種需求下的供應鏈模型,分析顧客環境偏好對雙渠道供應鏈帶來的影響,求解企業最優決策；Li et al.[7]假定線上和線下兩種渠道同價,研究了制造商是否開通網絡直銷渠道與綠色成本之間的關系。但是,上述研究還沒有考慮碳排放規制的引入。隨著研究的深入,一些學者逐漸將碳排放規制引入進來,研究碳排放規制給企業和雙渠道供應鏈帶來的影響。如Ji et al.[8]在碳交易規制下,研究了制造商的渠道選擇問題、上下游企業之間的減排和促銷合作問題、以及碳交易規制對供應鏈的影響問題；Ji et al.[9]對不同碳排放權分配機制下的企業運營決策進行了對比分析,分別站在企業和政府的立場上研究了幾種碳排放分配機制的影響；Xu et al.[10]也是在碳交易規制下研究了雙渠道供應鏈的定價、減排與供應鏈協調問題。Yang et al.[11]同樣在碳交易規制下,對比了制造商單渠道和雙渠道決策的情況和結果。以上研究與本文的研究比較接近,都是將碳交易規制與雙渠道供應鏈結合所做的研究；不同的是這幾篇文獻多是與單渠道情況相比考慮制造商何時開通直銷渠道的問題,沒有將幾種不同的雙渠道供應鏈作對比分析。楊磊等[12]對比分析了幾種不同的雙渠道供應鏈結構,但是其沒有考慮碳減排情況對需求的影響,沒有考慮契約對幾種雙渠道供應鏈的協調效果；范定祥等[13]雖然考慮了雙渠道供應鏈渠道協調的問題,但是未引入碳交易規制對雙渠道的影響。

綜上,已有文獻主要聚焦分析碳交易政策下傳統供應鏈的決策、單一種類雙渠道供應鏈的定價決策與供應鏈協調問題,而本文在上述內容的基礎上,結合當前雙渠道的發展現狀對不同種類的雙渠道模式進行研究、對比分析,探究不同因素對雙渠道供應鏈均衡結果的影響,并創新合作方式對雙渠道供應鏈進行協調。因此,本文從實際背景出發構建由制造商、零售商及消費者組成的雙渠道閉環供應鏈模型并設計了兩部分定價合同,探究如何設計契約能夠協調供應鏈主體有效合作,為現實中的管理者提供一種新的雙渠道閉環供應鏈管理視角。

三、問題描述及模型假設

(一)問題描述

本文站在制造商的立場上研究三種類型的雙渠道。一是制造商雙渠道。制造商同時擁有線下和線上兩種渠道,銷售產品不經過零售商,如自產自銷的服裝企業。二是零售商雙渠道。制造商將產品銷售給零售商,零售商通過線上和線下兩種方式將產品銷售給消費者,如蘇寧、國美等。三是混合雙渠道。制造商通過線下零售商銷售和網上直銷兩種方式將商品銷售給消費者,如華為、三星、李寧等。三種渠道結構如圖1 所示。

圖1 三種渠道結構列示

制造商雙渠道這種自產自銷的模式不能很好地發揮專業分工的效果,所以適用的企業相對較少；一般情況下,這種模式在研究中更多地起到標桿的作用,用于分析企業協調的效果。零售商雙渠道和混合雙渠道中,存在多個利益主體,其各自決策的結果往往會產生雙重邊際化效應。因此文章在對比幾種情況下的減排和市場份額情況之后,會進一步研究契約在后兩種情況中的協調效果。

(二)模型假設

為建立模型,文中提出以下假設:

假設1:碳交易假設。為推動企業在生產過程中實施節能減排,初期政府分配給企業總量為E 的碳配額,企業在生產過程中的排放總量若大于這個額度,則需要從碳交易市場購買,若小于,則可以賣出。其中,企業單位產品的初始碳排放量為e0,單位碳價為pe。

假設2:需求假設。制造商和零售商所面臨的需求是減排水平和銷售價格的線性函數[14],零售渠道與網絡渠道的需求函數分別為:

其中,Dr和Do分別是傳統渠道和網絡直銷渠道的市場需求,市場總需求D=Do+Dr。ρ 是消費者對傳統渠道的偏好；1-ρ 為消費者對直接渠道的偏好；a 是基本市場需求,為相當大的正數；pr、po分別表示傳統渠道和直接渠道的銷售價格。b 表示消費者對所在渠道的價格敏感性；β 表示消費者低碳偏好；e 為產品的減排水平,是制造商的決策變量；δ 表示需求在兩渠道之間的轉換率,也表示兩渠道之間的價格競爭強度。

假設3:減排成本假設。借鑒相關文獻[9,12],假定制造商付出的減排成本是產品減排水平的二次函數,即C(e)=ke2/2,其中k 為減排成本系數,通常是一個相當大的正數。

假設4:雙渠道假設。為保證供應鏈為雙渠道結構,需滿足以下條件:(1)Dr＞0,Do＞0；(2)c≤w≤po、pr。前者保證兩個渠道都有需求,后者保證各個渠道的利潤邊際(c、w 分別表示產品的單位成本和批發價格)。

四、模型的構建與求解

為了對模型結果作對比分析,通過建立三種雙渠道結構下的供應鏈模型并運用Stackelberg 博弈理論進行逆向求解,均衡決策結果如命題1、命題2、命題3 所示。上標MS、RS、HS 分別表示制造商雙渠道、零售商雙渠道和混合雙渠道。

(一)制造商雙渠道(MS)

制造商雙渠道的供應鏈中,制造商自產自銷所生產的產品,同時決定直銷渠道價格po、線下銷售價格pr和產品的減排水平e,這種情況下,制造商的利潤函數也即是整個供應鏈的利潤函數為:

求解制造商的最優化問題,可得命題1。

命題1:制造商雙渠道情況下,最優銷售價格、最優減排水平、各渠道市場規模和最優利潤分別為:

(二)零售商雙渠道(RS)

零售商雙渠道的供應鏈中,制造商仍然占有主導地位,制造商首先決定減排水平e 和提供給零售商的批發價格w；而后零售商同時決定兩個渠道的銷售價格po和pr。這種情況下,制造商與零售商的利潤函數分別為:

命題2:零售商雙渠道情況下,制造商和零售商的最優決策、市場規模、企業的利潤分別為:

(三)混合雙渠道(HS)

混合雙渠道的供應鏈中,制造商首先決定產品批發價格w、網絡直銷價格po和產品的減排水平e,而后零售商決定線下渠道的銷售價格pr。這種情況下,制造商和零售商的利潤函數分別為:

命題3:混合雙渠道情況下,制造商和零售商最優決策、市場規模和企業利潤情況分別為:

五、模型分析

命題1、命題2、命題3 分別給出了三種雙渠道供應鏈下的最優決策結果,接下來分四個方面對模型作解析分析。

(一)單企業雙渠道與多企業雙渠道的對比分析

由命題1、命題2、命題3 可知,多企業雙渠道與單企業雙渠道的決策結果之間存在差別,兩種情況下市場規模、減排情況以及供應鏈利潤之間的關系見推論1。

推論1 表明,單企業雙渠道與多企業雙渠道相比,無論是減排水平、總的市場規模還是供應鏈總體利潤,都具有較高的水平。從經濟博弈論的角度分析,這正是“雙重邊際化”作用的結果,即多個企業分別追求自身利潤最大化的結果往往使供應鏈總利潤損失[15]。

雖然單企業雙渠道供應鏈具有較好表現,但是這種情況并不適用于大多數企業。對制造商和產品的要求都較高。制造商要有足夠的運營能力可以獨立完成生產和銷售過程,產品更適合專賣店的形式而非大賣場的形式銷售。多數情況下,可以把這種單企業雙渠道看作是一種理想情況,作為契約協調的上線標桿。

推論2 表明,多企業雙渠道中減排水平eRS*和eHS*與生產成本c 和減排成本系數k 成反比。因此,若使eRS*和eHS*達到eMS*的水平,可設計降低制造商成本的契約,從而提高制造商減排的動機,最終實現供應鏈的協調。這也是本文下面設計契約的依據。

(二)多企業雙渠道之間減排與市場規模的對比分析

推論3 表明,當消費者更愿意通過線上渠道購買產品(即ρ 較小)時,制造商擁有線上渠道的供應鏈結構更有利于減排和市場規模的擴大；反之,零售商擁有線上渠道的供應鏈更有利于減排和市場規模的擴大。

(三)消費者偏好對企業和供應鏈的影響分析

推論4 表明,無論是哪一種類型的雙渠道供應鏈,消費者低碳偏好的提高,都有利于減排水平的提高,有利于企業和供應鏈利潤的提高。因此,政府仍然需要努力宣傳低碳理念,提高消費者的低碳意識。

推論5 表明:(1)制造商雙渠道和零售商雙渠道的供應鏈,減排水平不受消費者渠道偏好的影響；混合雙渠道的供應鏈,減排水平與傳統渠道偏好成反比。也即當兩種渠道同時由一個企業經營時,減排水平不受渠道偏好影響；由不同的企業經營時,消費者更愿意在制造商占有的渠道購買時,才能有利于減排水平的提高,反之將不利于減排水平的提高。(2)制造商雙渠道時,制造商利潤隨渠道偏好變化的趨勢是先降后升,在ρ=1/2 時是利潤最低點,即渠道偏好差別越大對制造商越有利；零售商雙渠道時,零售商利潤隨渠道偏好變化的趨勢與制造商雙渠道時制造商利潤隨渠道偏好的變化規律相同,制造商利潤不受渠道偏好的影響；混合雙渠道時,傳統渠道偏好的增加總是有利于零售商,不利于制造商。

因此,當雙渠道由同一企業運營時,企業應引導消費者在其偏好較大的渠道購買產品,以此獲得更多利潤。

(四)碳交易價格對減排和企業利潤的影響分析

推論6 表明,碳交易價格的提高有利于減排水平的提高。制造商利潤隨著碳交易價格的提高而提高,零售商利潤隨著碳交易價格的提高而降低。供應鏈整體利潤隨碳交易價格的增減情況要根據制造商和零售商對比情況。因此,在制定碳交易價格時,要兼顧減排水平、企業利潤情況。

六、契約設計

由推論2 可知,降低制造商成本的契約,有望實現供應鏈協調。因此,可以考慮的契約有成本分擔契約、兩部定價契約等。兩部契約具有執行相對容易的特點,只需零售商提供固定費用F 給制造商,雙方便可以固定的價格進行交易,從而實現供應鏈協調。而成本分擔契約需明確區分減排成本、生產成本等,執行相對較難。因此,本文選擇兩部定價契約(用上標T 表示)。

(一)零售商雙渠道的契約設計

零售商雙渠道時,存在兩部定價契約情況下,制造商和零售商利潤函數分別為:

求解上述決策問題,可得命題4。

(二)混合雙渠道的契約設計

混合雙渠道時,存在兩部定價契約情況下,制造商和零售商利潤函數分別為:

求解上述決策問題,可得命題5。

七、算例分析

設置實驗對契約協調前后的決策效果進行對比。參數取值滿足假設條件,具體取值如下:a=1,b=0.6,δ=0.5,c=0.05,pe=0.25,e0=0.5,E=0.5。β=0.4,k=3.5,pe=0.25,ρ=0.4。

1.轉移支付區間的敏感性分析。通過作圖更直觀地觀察零售商雙渠道和制造商雙渠道在契約協調的過程中固定補償費用的取值,以及該費用隨消費者渠道偏好、低碳偏好、減排投資成本系數及單位碳交易價格的變化情況。結果如圖2～圖5 所示。

由圖2～圖5 可以發現:(1)零售商雙渠道中消費者渠道偏好不能影響固定補償費用,混合雙渠道中兩者正相關；(2)消費者低碳偏好與固定補償費用正相關；(3)減排成本系數、碳交易價格與固定補償費用負相關。這說明企業可根據消費者偏好情況、減排成本情況、碳交易價格等調整固定補償費用,實現供應鏈協調。

圖2 傳統渠道偏好ρ 對補償費用F 的影響

2.契約有效性分析。三種模型契約協調前后的決策結果如表1 所示。

圖3 消費者低碳偏好β 對補償費用F 的影響

表1 協調前后的決策結果對比分析

圖4 減排成本系數k 對補償費用

圖5 碳交易價格pe 對補償費用F 的影響

由表1 可以看出:(1)協調前,混合雙渠道時的供應鏈利潤、減排水平和需求都優于零售商雙渠道時的結果,且混合雙渠道時零售商價格都更低。這說明在沒有契約協調的情況下,混合雙渠道在減排水平和利潤實現方面有更好的表現。(2)協調后,多企業雙渠道供應鏈都能夠達到單企業雙渠道最優時的水平。兩部定價契約具有很好的適用性。

八、結論與展望

本文主要研究了在現行的碳交易制度下,制造商雙渠道、零售商雙渠道以及混合雙渠道供應鏈模型的定價、減排、收益等的決策問題。通過計算、對比分析得出以下結論:

1.在帶入諸如碳交易價格、碳配額總量以及初始排放量等一系列現行碳交易機制下的參數進行計算時,制造商雙渠道模型作為高度垂直集中的決策結構,其整個供應鏈減排水平與利潤收益都高于后兩種模型。基于此,我們為零售商雙渠道、混合雙渠道模型設計了供應鏈的契約協調機制去協調整個供應鏈的利益。

2.雙渠道供應鏈在協調的過程中,協調下的批發價與零售商支付的固定補償與雙方的議價能力相關。因此,供應鏈上的主體在減排問題上應該加強合作,使談判結果在雙方可以接受的范圍內,最終實現雙贏。

3.本文在對碳交易政策下的雙渠道供應鏈進行分析時發現,消費者低碳偏好、碳交易價格及減排投資成本對供應鏈的減排水平及利潤收益影響較大,且前兩者對減排企業會產生正向影響,減排成本與企業利潤負相關。同時,消費者對線上線下渠道的消費偏好不同,供應鏈上主體利益受的影響也有所區別。因此,在實際的工作中,除了制造商在生產過程中需要不斷研發減排新技術外,處于供應鏈下游的零售商也應進行綠色產品等宣傳,增強消費的環保意識,促使消費者轉向購買低碳產品。且政府在低碳生產中也扮演著重要角色,應當對減排企業進行政策補貼、技術支持,并加大社會低碳宣傳力度。

本文是將碳交易機制引入雙渠道研究的初步嘗試,利用差異定價于不同的雙渠道模型進行研究,得出的一系列決策、協調機制供讀者參考。除此之外,關于低碳環境下的雙渠道研究,還有許多非常值得研究的問題,如閉環供應鏈中的消費者搭便車行為[16]、大數據模式下消費者購買歷史對不同渠道定價的影響[17]以及創新低碳雙渠道供應鏈上不同主體合作機制[18]等都是今后值得進一步研究的內容。