消費者低碳偏好下基于收益共享契約的全渠道供應鏈協調研究

董興林，聶樂杰

（山東科技大學 經濟管理學院，山東 青島 266000）

近年來，網絡零售市場發展迅速，電子商務已成為最具活力的經濟形式之一。在美國，網絡零售行業從2010 年到2015 年的年增長率約為10%，2015 年的收益達到近3 000 億美元。2017 年，全球網絡零售部門的總收入為9 296 億美元，2013 年至2017 年的復合年增長率為16.2%。亞太地區的電子商務增長速度超過了發達國家。根據中國國家統計局的數據，2018 年中國網上零售交易額超過9 萬億元，同比增長25.4%。中國已成為世界上第一個萬億美元的電子商務市場。

在“電商時代”這個大背景下，眾多品牌公司順應時代潮流，通過開設線上網絡直銷渠道來開拓市場，同時通過傳統銷售渠道和網絡直銷渠道兩種模式銷售本企業產品。與傳統實體店相比，電子商務具有搜索方便、購買快捷、產品選擇豐富、渠道多樣等優勢，吸引了大量時間緊迫或遠離實體店的消費者。消費者行為的改變會影響渠道選擇決策。根據《紐約時報》的調查，超過42%的品牌制造商引入網絡直銷渠道來銷售產品。主要有三種模式：（1） 通過獨立的網絡零售商進行銷售。制造商將產品批發給網上零售商，然后由網絡零售商自主決定產品的銷售價格，如亞馬遜的雅詩蘭黛、阿瑪尼；（2） 廠商在電商平臺開設官方旗艦店。銷售和支付服務由各平臺以一定的提成提供，如天貓上的耐克、華為等；（3） 實力強大的制造商建立自己的網上商城，如格力、海爾。這些網上商城起著至關重要的作用。網絡零售渠道的興起打破了傳統渠道銷售市場的格局，傳統零售渠道與網絡直銷渠道的不斷競爭使得渠道沖突成為供應鏈中的常態問題。在消費者需求和新技術的雙重驅動之下，物流和供應鏈的運作形式也開始發生變化，全渠道供應鏈成為其新發展方向。全渠道意味著線上和線下營銷渠道的充分融合，并且能實時響應客戶的需求。然而在供應鏈發展的同時，也面臨著愈發突出的環境問題。隨著全球經濟的快速發展，溫室氣體排放對我們的社會和環境造成了巨大的影響。全球氣候變化對人類生存和健康造成了巨大威脅。中國是世界上最大的二氧化碳排放國。因此，越來越多的制造商開始生產低碳產品，如格力、美的等家電企業投資碳減排技術生產無氟空調，特斯拉等汽車制造商也在開發新能源汽車。在政府大力推行碳減排政策和消費者日益增長的低碳偏好需求的推動下，各個企業面臨的經營壓力不僅有來自渠道之間的競爭與沖突，更有解決碳減排機制下企業如何創新發展所帶來的難題。基于以上分析與當前經濟背景，本文考慮消費者低碳偏好影響下的供應鏈模式，并構建相應的全渠道供應鏈協調模型，分析該模式下決策者的最優定價決策，以達到供應鏈的資源協調與系統優化目的，并實現全渠道供應鏈成員的收益共享與合作共贏的局面。

1 文獻綜述

本文的研究涉及三個方面，第一部分是低碳環境下的雙渠道供應鏈。隨著社會文明的不斷進步和低碳教育的開展，消費者對低碳產品的偏好也不斷提升，對企業的碳減排工作造成一定影響。有數據表明，2012 年有80%的歐洲人愿意購買較貴的低碳產品，而這一數據在2008 年為50%。滿足消費者的低碳偏好已成為企業在激烈市場競爭中取得市場的重要保障。Du 等考慮了消費者的低碳偏好和碳減排成本，提出碳減排的Pareto 改進策略。Liu 等研究零售商之間的競爭與消費者的低碳偏好在制造商和零售商之間的關系，發現當消費者的環保意識上升，制造商和零售商均會受益。Zhang 等研究消費者低碳偏好在供應鏈中的作用，并假設制造商生產2 種產品（減排產品和不減排產品）。另一方面，針對低碳環境下雙渠道供應鏈的定價策略與協調機制，相關學者進行了研究與探索。Xu 等（2018）研究了強制碳排放控制下制造商主導的雙渠道供應鏈協調問題。Ji等（2017）考慮了在碳限額和消費者低碳偏好的影響下，只有零售渠道和雙渠道情況時候供應鏈成員的減排行為和渠道選擇問題。Yang 等（2018）研究了制造商主導的雙渠道供應鏈中再制造問題，以及基于碳限額的碳排放最優減排水平和定價策略。Ranjan 和Jha（2019）研究了雙渠道供應鏈中成員之間的定價策略和協調機制。Wang 等（2016）研究了供應鏈中的渠道選擇和定價策略，該供應鏈包括多渠道零售商和通過直接渠道和零售渠道銷售兩級差異化產品的制造商。Liu 等（2019）研究了低碳減排制造商的渠道選擇與渠道合作策略問題。Yu 等（2019）研究了消費者低碳偏好差異對制造商主導下雙渠道供應鏈定價策略的影響。Yang 等（2017）研究了以制造商為主導的雙渠道低碳供應鏈的渠道選擇與協調問題。Sun 等（2018）研究了考慮消費者渠道偏好和低碳偏好的低碳供應鏈減排策略。以上對雙渠道低碳供應鏈的研究主要集中在渠道選擇、協調和定價策略方面，未涉及全渠道供應鏈問題。

第二部分是全渠道供應鏈。針對全渠道供應鏈，學者已經進行了研究，如Bell 等研究了Showroom 對零售商的需求、運營效率的影響，還指出該策略能使零售商總需求增加。Rapp、Gao Fei 等也分別分析了Showroom 的特征及給企業帶來的競爭優勢，但全渠道的研究主要還是集中在“線上購買，線下取貨”（Buy Online and Pick up in Store，BOPS） 策略上，這一新興零售模式引起了眾多學者的關注，如Jin Ming 等對BOPS 服務區域大小的影響因素進行了分析，并對全渠道下的BOPS模式和ROPS 模式進行了對比研究。Gallino 等探討了實施BOPS 策略對線上線下渠道需求的影響，隨后又在文獻中分析了BOPS 策略引入對零售商整體銷售分布的影響以及在這些影響下庫存的管理問題。

另外，多數學者在理論框架下探討了企業實施BOPS 模式的影響。其中，Cao 等人（2016） 研究了“線上到門店”渠道對零售商最優決策和收益的影響，結果表明這一跨渠道策略并不總能夠使零售商受益。Gao 和Su 研究了BOPS 對全渠道運營的影響，他們認為對實體店內銷售良好的產品實施BOPS 可能不是有益的，并指出BOPS 通過提供關于庫存可能性的實時信息及減少購物的麻煩成本兩種方式影響消費者的選擇。Jin 等人通過構建理論模型，在考慮了取消訂單懲罰策略情況下，分析實施BOPS 項目的實體店零售商合適的服務區域，并與“線上訂單，線下支付并取貨（ROPS）”做了比較，認為：當訂單可以取消時，適度的取消訂單懲罰策略比寬松/嚴格的取消訂單懲罰策略對實施BOPS 的零售商更有利。Shi 等人探討了考慮預定的BOPS模式對消費者策略的影響。他們指出零售商的收益隨著知情消費者的比例增加而提高。

通過上述文獻綜述可以看出，部分學者開始研究供應鏈的低碳減排策略，但是學者們更關注供應鏈在低碳條件下的定價和減排策略問題，鮮有學者研究全渠道供應鏈在考慮碳減排、碳交易機制等低碳環境下的協調問題。基于此，本文在考慮消費者低碳偏好的影響因素下，分別構建全渠道供應鏈在集中決策和分散決策兩種模式下的博弈模型，通過設計收益共享契約模型實現全渠道供應鏈的協調與優化。本文的創新之處在于，在低碳環境下，既通過構建收益共享契約模型得到全渠道供應鏈達到協調優化的條件，又分析基于消費者低碳偏好下全渠道供應鏈的定價決策問題。

2 問題描述與模型假設

2.1 問題描述

在碳減排和碳交易機制的推動下，企業的可持續發展更多考慮國家節能減排政策和消費者日漸增長的低碳需求，為此企業在生產中開展自主減排工作。本文構建一個由制造商、零售商和消費者共同組成的二級全渠道供應鏈決策系統，制造商生產批發同一種低碳產品且在供應鏈中占據主導地位。假定制造商以w 的批發價格將低碳產品批發給零售商，同時以p的價格通過線上網絡渠道將產品銷售給消費者，而零售商以p的價格通過線下傳統渠道出售給消費者。

2.2 變量說明及模型假設

為使研究更加方便且模型具有應用意義和實踐價值，本研究假設模型如下：

（1） 假設市場基本需求恒定不變，市場需求函數是線性函數，且線下市場需求大于線上網絡需求。

（2） 假設由一個制造商、一個零售商和消費者組成全渠道供應鏈系統，零售商利用傳統渠道銷售產品，制造商同時通過批發渠道和網絡渠道銷售產品，制造商和零售商之間是完全信息博弈，制造商占據主導地位。

（3） 假定產品生產環節的減排工作由制造商完成，且不考慮產品銷售階段的碳減排工作。

（4） 由于在現實生活中，消費者通過線下零售渠道更能真切體驗產品的碳減排水平，所以在同樣價格下，消費者更傾向于通過線下零售渠道購買產品，故存在0＜k＜k。

（5） 由于供應鏈上下游在競爭過程中，自身渠道價格和其他渠道價格均會影響不同渠道下產品的需求量。為簡化計算過程，本研究假設自身渠道對價格的影響系數為1，其他渠道對價格影響系數為r。由于自身渠道設置的價格對市場需求的影響力度要高于競爭渠道價格，因此有0＜r＜1。

（6） 在實際經濟生活中，消費者在購買產品時考慮的首要因素為產品價格，所以本研究假設產品價格對市場需求的影響程度高于碳減排對市場需求的影響程度，故存在0＜k＜k＜1。

本文涉及的變量及其說明如表1 所示：

表1 變量及其說明

根據設置的變量符號以及相關學者研究，本文假設供應鏈中低碳產品的線下渠道和線上渠道的需求函數分別為：

為使問題具有現實研究意義，上式需滿足d＞0，d＞0。

上述需求函數表明，全渠道低碳產品的市場需求量不但受到傳統零售渠道價格和網絡直銷價格的影響，而且產品的碳減排水平亦會影響消費者對產品的購買意愿，且兩者呈正相關關系。本文假設兩種渠道的消費人群是穩定的，則有如下條件：

3 不同決策情形下供應鏈定價模型構建與分析

3.1 集中決策模式下全渠道供應鏈決策模型

在集中決策情況下，供應鏈中上下游參與成員以合作互助為經營理念，各企業將供應鏈視為一個整體。因此，最優定價策略必須從供應鏈的整體利益出發，以供應鏈總體期望利潤最大化為決策目標。此時整個全渠道供應鏈的利潤函數為：

定理1：集中決策條件下，在考慮消費者低碳偏好的全渠道供應鏈中，整個供應鏈在傳統零售渠道和線上網絡直銷渠道的最優定價分別為：

證明：對式（4） 求其關于p和p的二階偏導，得到關于（p,p）的海塞矩陣為：

由于0＜r＜1，故π是關于p和p的凹函數，同理可知該函數也是關于碳減排水平e 的凹函數，然而不是關于p、p和e的聯合凹函數。故對該函數求關于p和p的一階導數并令其為0，通過聯立求解可證明定理1 成立。

推論1：在集中決策模式下，產品的碳減排水平與產品需求量及碳減排成本成正相關。由于產品的碳減排水平與線下傳統渠道的需求量之間的聯系更加密切，因此傳統零售價格隨碳減排水平變化率大于線上網絡直銷價格隨其變化率。

將式（5） 代入式(4)，即得集中決策模式下全渠道供應鏈的利潤為：

3.2 分散決策模式下全渠道供應鏈決策模型

在分散決策模式下，供應鏈中的制造商和零售商追求自身期望利潤的最大化。本文考慮Stackelberg 博弈模型下全渠道供應鏈采取分散決策，制造商作為Leader 先決策，控制供應鏈的主要價格水平；零售商作為Follower，且依照制造商提供的最優價格決策后行動，確定最優渠道價格以確保自身利潤的最大化。

首先，制造商確定最優批發價格w、網絡直銷渠道的產品價格p以及產品的碳減排水平e。其次，零售商根據制造商的決策結果確定傳統零售渠道的最優產品價格p。利用逆向歸納法，計算該博弈過程中相關決策變量的解。

在分散決策模式下，零售商的利潤函數為：

制造商的利潤函數為：

定理2：消費者低碳偏好下基于收益共享契約模型、且制造商為Stackelberg 博弈領導者的全渠道供應鏈采取分散決策模式時，零售商在線下傳統零售渠道的最優定價決策和制造商在線上網絡直銷渠道的最優定價以及最優批發價格為：

將式（10） 代入制造商的利潤函數式（8） 有：

對上式分別關于p以及w 求其一階導數并令其為0，通過計算求解得到：

將式（11） 代入式（10） 即可得到：

定理2 得以證明。

將式（11） 和式（12） 代入制造商和零售商的利潤函數即可求得分散決策模式下其利潤分別為：

推論2：在集中決策模式下，產品的碳減排水平與零售商的零售價格成正相關，亦與制造商的批發價格和網絡直銷價格成正相關。由于產品的碳減排水平與線下傳統渠道的需求量之間的聯系更加密切，因此傳統零售渠道價格隨碳減排水平變化率大于網絡直銷渠道價格隨碳減排水平變化率。

推論3：通過與集中決策下全渠道供應鏈相比可以看到：分散決策模式下全渠道供應鏈中網絡直銷渠道價格p不變，但是線上網絡直銷渠道的需求量d增加；傳統零售渠道價格p提高，線下傳統零售渠道的需求量d反而降低，且分散決策模式下整個全渠道供應鏈的利潤減少。

證明：

通過對兩種決策模型以及模型求解結果進行對比分析得出：集中決策模式下全渠道供應鏈的整體最優利潤高于分散決策模式下全渠道供應鏈的最優利潤。這是由于分散決策模式下的供應鏈中，制造商和零售商均以自身利潤最大化為目標進行決策，導致出現“雙重邊際化效應”，最終造成產品價提高、企業利潤降低的局面。基于以上結論，作為供應鏈的主導者——制造商必須采用合理有效的契約類型，設計恰當的協調機制，并用作激勵零售商與其持續積極合作的保障，以期實現兩者的互利共贏以及供應鏈整體利潤的最大化。

4 考慮消費者低碳偏好的全渠道供應鏈收益協調研究

假設制造商將低碳產品以相當低廉的價格批發給零售商，同時以網絡零售的方式在線上提供給消費者。為加強雙方的合作力度與范圍，以及實現雙方對全渠道供應鏈線上利潤的協調分配，制造商與零售商之間構建收益共享契約模型。契約內容為制造商為激勵零售商繼續與其合作，將部分線上直銷渠道所獲利潤以λ 0＜λ＜（ ）1 比例分享給零售商；而零售商為獲得更低的產品批發價格，將部分線下零售渠道所獲利潤以φ 0＜φ＜（ ）1 比例分享給制造商。在該契約模型中，制造商作為主導者通過不斷調整λ 和φ，在保證自身利潤不會減少的前提下，提高零售商的利潤，最后協調優化整個供應鏈。契約協調模型如圖1 所示。

圖1 全渠道供應鏈收益共享契約協調模型

定理3：在構建收益共享契約模型后，全渠道供應鏈若想實現協調，契約參數必須滿足如下條件：

證明：加入收益共享契約模型后，制造商和零售商的利潤函數分別為：

聯立式（18） 到式（20），通過計算得：

定理3 說明若通過加入收益共享契約模型協調雙渠道供應鏈的協收益，制造商和零售商必須使用并遵守契約內容中的契約參數｛λ, φ ｝，且使得契約參數λ 和φ 滿足一定條件。該定理同時表明收益共享契約能夠協調供應鏈成員的利潤并達到帕累托改進狀態，實現供應鏈成員合作共贏。

推論4：產品的碳減排水平e 與收益共享契約參數λ 成正相關關系，契約模型的構建必須考慮碳減排水平的影響。

推論5：通過本研究設計的收益共享契約模型協調，存在契約參數φ∈0,（ ）1 使得零售商的利潤等于其分散決策模式下的利潤，且φ∈0,（ ）1 時，零售商所得收益達到帕累托狀態，且不低于分散決策模式下所得利潤。

推論6：通過本研究設計的收益共享契約模型協調，存在契約參數φ∈（0,1 ）使得制造商的利潤等于其分散決策模式下的利潤，且φ∈（0,1 ）時，零售商所得收益達到帕累托狀態，且不低于分散決策模式下所得利潤。

證明同推論5。

5 算例證明

由于模型的求解過程與結果較為復雜，難以清晰直觀的得出結論，因此本文引入具體數值并進行算例分析來驗證模型的可靠性。

利用MATLAB 軟件進行數字仿真過程，得到圖2 至圖9 所展示的仿真結果。其中在圖2 中，零售商會因為ρ 的變大來提高其零售價格，目的是增加邊際利潤，制造商反而會降低其網絡制造渠道的產品價格，目的是擴大該渠道的價格優勢。除此之外，零售商在分散決策模式下確定的零售價格大于其在集中決策模式下的最優定價。從圖3 可以看出，ρ 與零售商的最優利潤成正相關，反而與制造商的利潤成負相關，另外，供應鏈在分散決策模式下的整體利潤低于其在集中決策下的整體利潤。

圖2 ρ 對最優價格的影響

圖3 ρ 對供應鏈利潤的影響

分散決策模式下，制造商和零售商以自身所獲利潤最大化為前提確定最優定價。假設該模型中ρ 取0.45，其余參數保持不變。由圖4 可以看出，碳減排水平e 與制造商的最優網絡直銷渠道價格、最優產品價格以及零售商最優零售價格之間是線性函數關系，且都是正線性關系。碳減排水平對不同渠道價格的影響程度不同，其中e 對最優零售價格的影響系數最大，對最優批發價格的影響系數最小。

圖4 e 對最優價格的影響

從圖5 可以看出，分散決策模式下，制造商和零售商的最優利潤與碳減排水平e 之間是非線性函數關系，且e 對制造商最優利潤的影響程度要高于其對零售商最優利潤的影響程度。

圖5 e 對制造商和零售商利潤的影響

為探究收益共享契約協調模型協調全渠道供應鏈收益的有效性，假設該模型中ρ 取0.45，其余參數保持不變。從圖6 可以看出，制造商所獲利潤會因契約參數φ 的增大而增加，零售商所獲利潤反而降低。另外，在契約模型的協調下，供應鏈整體利潤最終與集中決策模式下其整體利潤相同，其結果為2 458.08，這說明該契約模型協調收益的有效性。

圖6 φ 對利潤的影響

由圖7 可知，當φ∈（φ,φ）時，不但全渠道供應鏈整體利潤實現協調，而且制造商和零售商所獲利潤均會增加，實現決策成員的利潤目標，從而達到參與者的共贏局面。計算得φ=0.8905，φ=0.9452，因此當φ∈（0.8905,0.9452 ）時，雙渠道供應鏈實現完美協調。

圖7 φ 對利潤差的影響

本文為探究碳減排水平對收益共享契約模型協調有效性的影響，假設φ 取0.9，從圖8 可以看出，契約參數λ 會隨著碳減排水平e 的提高而增大，這表明在設計契約參數時要考慮碳減排水平的影響。為研究碳減排水平對供應鏈利潤的影響，假設φ取0.9，從圖9 可以看出，當e 在區間0,3.（ ）5 時，隨著碳減排水平的提高，供應鏈利潤增加；當e 取3.5 時，雙渠道供應鏈的利潤取最大值，其結果為2 469.06。當e＞3.5 時，雙渠道供應鏈的利潤會由于e 的提高反而降低，直到利潤為0。因此，供應鏈中的企業為增加利潤，實現其可持續發展，應該確定合理的碳減排水平，制定恰當的碳減排措施。

圖8 e 對契約參數的影響

圖9 e 對供應鏈利潤的影響

6 結 論

本文主要考慮消費者低碳偏好影響下，研究制造商在進行自主減排工作時全渠道供應鏈基于收益共享模型的協調問題。首先，本文探究集中決策模式下全渠道供應鏈的最優決策。其次，針對制造商主導下的全渠道供應鏈，研究分散決策模式下制造商和零售商的最優定價決策。隨后，根據決策結果構建了基于收益共享的全渠道供應鏈協調模型。最后，根據算例計算結果證明了契約模型協調的有效性，并分析研究了渠道偏好程度以及碳減排水平對供應鏈企業利潤的影響。

本文通過研究得出以下結論：（1） 不管是集中決策模式還是分散決策模式下，碳減排水平對制造商網絡直銷價格的影響程度都小于其對零售商零售價格的影響程度。（2） 若契約參數滿足式（15），全渠道供應鏈則處于協調狀態，且供應鏈以及決策成員的利潤達到帕累托改進。（3） 碳減排水平必須保持在合理的高度，碳減排水平不斷提高并不會使得供應鏈利潤一直增加，當達到一定高度后，供應鏈利潤反而會減少。（4） 碳減排水平會影響產品的價格、需求量和企業的利潤，因此供應鏈企業應該制定合理有效、科學恰當的碳減排措施，達到降低碳排放量、提高企業利潤的目的，實現企業經濟效益、生態效益和社會效益的有機統一。然而本文存在一定的局限性，本文只考慮了制造商存在碳減排行為，對于零售商擁有自主減排行為以及制造商和零售商同時存在碳減排行為下全渠道供應鏈的協調問題將是下一步的研究方向。