基于風險厭惡的綠色供應鏈決策優化

盧茂盛，李佳星，黃紅梅，柳 鍵

（1.江西財經大學信息管理學院，江西南昌 330032；2.江西師范大學現代教育技術中心，江西南昌 330022）

全球經濟快速發展的同時也給人類的生存環境造成了不可逆的損害，因此越來越多的企業積極構建綠色制造體系，借助綠色供應鏈生產、銷售綠色產品。隨著消費者低碳意識的不斷提高，綠色產品的市場需求日益擴大，這也促使綠色供應鏈中的低碳制造商加大綠色產品的研發和生產投入。新產品的開發一般會面臨很高的風險，如蘋果公司曾發布過一款名為牛頓（Newton）的掌上電腦，但是因為該產品在市場上找不到準確定位而需求量低，進而停止生產，蘋果公司為此承擔了巨額的虧損。新型綠色產品更是如此。新型綠色產品的開發是一個復雜、動態、創新的過程，市場信息的獲取、資源的配置利用、產品上市后經營環境的復雜多變令綠色產品的開發具有很強的不確定性，使得這一過程具有很大的風險，如果失敗，前期的投入便付之東流；同時，新型綠色產品在銷售階段也存在性價比低、消費者購買欲望不強的情況，導致實際的市場需求與預期相差甚遠。新型綠色產品無論是在研發生產還是銷售階段都面臨著不確定性因素的干擾，使得供應鏈參與者風險規避態度愈加強烈，這種心理特征會嚴重影響其經營決策行為，供應鏈的經濟效益與社會的環保效益也會隨之變化。因此，基于參與者風險規避傾向研究綠色供應鏈的運營就有重要的現實意義。

1 文獻綜述

與綠色供應鏈風險相關的研究主要包括綠色供應鏈決策優化和考慮風險態度的供應鏈決策兩方面。如，高舉紅等［1-2］研究了零售商主導的閉環供應鏈的定價、產品綠色度、銷售努力、回收率決策和零售商營銷策略選擇問題，并根據普通消費者和綠色消費者對新產品、再制造品和二手品的支付意愿及偏好程度對市場進行細分，研究不同的市場結構和消費者偏好程度對閉環供應鏈決策的影響；Cohen等［3］分析了設計消費者補貼政策時政府和供應商之間的相互作用，闡明了需求不確定性如何影響消費者補貼政策以及制造商價格和生產數量決策；張艷麗等［4］考慮消費者策略行為，構建了無政府補貼、政府補貼給制造商或政府補貼給消費者3 種情況下的綠色供應鏈決策模型，闡述了政府補貼對綠色產品制造商、普通產品制造商和零售商決策的影響機理；Zhu 等［5］研究了競爭環境下供應鏈中的綠色產品設計問題，探索了產品綠色度水平是如何受到供應鏈決策結構、綠色產品類型和市場競爭類型影響的；曾蔚等［6］構建了制造商再制造和再制造商的閉環供應鏈決策模型，對不同再制造模式的均衡結果進行比較，并分析了消費者綠色偏好對這兩種決策模型的影響；Zhao 等［7］建立了再制造商關于銷售價格、補貼分享比例的決策模型，探討了消費者環境偏好的影響，通過考慮消費者的環境偏好和政府補貼政策，提出決策模型來優化再制造商從供應鏈的回收中獲取的利潤；曹裕等［8］借助斯塔克爾伯格（Stackelberg）博弈模型研究了無政府補貼和單一補貼策略下綠色供應鏈決策，并對政府外部協調和供應鏈內部協調補貼策略對供應鏈決策的影響作了進一步探討；Hong 等［9］研究了綠色產品供應鏈中的批發價格、綠色營銷成本分攤和兩部制關稅合同，并分析了它們的環境績效。上述研究以綠色供應鏈為研究背景，探討了在不同的市場環境下供應鏈參與者的最優決策問題，但均忽視了決策者的決策受到其行為因素的影響，導致研究結論具有較明顯的局限性。

鑒于此，越來越多的學者將風險態度引入供應鏈決策問題，如Li 等［10］考慮了一個由風險中性的供應商和風險厭惡的零售商組成的雙渠道供應鏈，探討了分散決策和集中決策兩種情況下的均衡結果，并提出了風險分擔契約來協調雙渠道供應鏈以確保供應鏈成員實現共贏；史成東等［11］構建一個銷售商主導的低碳再制造閉環供應鏈，分析了隨機市場需求情境下制造商碳減排能力、政府碳稅政策、節點企業風險規避特性、契約參數的影響作用；Yang 等［12］從經典的推拉式報童模型出發，研究了企業的風險厭惡態度對供應鏈績效的影響；Zhou 等［13］考慮了兩級供應鏈中的廣告合作和訂購問題，建立了零售商最優訂貨量和代理商廣告投資的模型，揭示了需求不確定性和代理人風險厭惡對兩個代理的最優廣告、訂購策略的影響；傅端香等［14］借助博弈模型研究了政府補貼、制造商和零售商的風險規避對綠色供應鏈定價策略、產品綠色度、各參與者利潤以及整體利潤的影響；李波等［15］考慮由風險規避制造商和風險中性零售商組成的雙渠道供應鏈，針對消費者對不同渠道偏好的差異，使用Stackelberg 博弈模型研究定價策略問題；梁曉蓓等［16］構建政府與一個制造商和零售商構成的二級綠色供應鏈的三階段及兩階段博弈模型，探討了政府補貼和供應鏈成員風險態度對最優決策的影響；Jin 等［17］在一個三級供應鏈中建立了集成優化模型來研究供應鏈采購和分銷決策，該模型考慮了制造商對風險的厭惡和分銷商在供需不確定的環境下對公平度的關注；史思雨等［18］構建了單一風險中性制造商和單一風險規避零售商的雙渠道閉環供應鏈，分別研究零售商以銀行貸款和延期支付兩種手段應對資金約束問題時，參與者的最優定價以及回收率和零售商風險規避程度對決策的影響；張玉豪等［19］探討了制造商主導下零售商風險規避的3 種雙回收渠道閉環供應鏈模型，分析了零售商的風險規避行為對各博弈模型最優決策的影響。以上研究考慮了綠色供應鏈中存在的不確定性，闡述了基于供應鏈參與者風險態度的決策問題及其中的影響因素。

綜上可知，綠色供應鏈決策優化的研究體系已經比較完備，考慮參與者風險態度的供應鏈決策方面的研究雖然相對較少，但是也逐漸引起了學術界的重視，然而，目前鮮有學者考慮在市場需求存在不確定性的情況下同時研究制造商、零售商的風險態度對綠色供應鏈最優決策的影響以及優化問題。為了完善這方面的綠色供應鏈管理理論，本研究在低碳制造商和零售商之間構建Stackelberg博弈模型，探究在需求不確定情形下制造商和零售商的風險態度，以及一次性研發投入成本系數對供應鏈的經濟利潤與產品綠色度的影響機理，并探討其中可進一步優化的問題，以使供應鏈創造更高的經濟效益與環保效益。

2 問題描述與假設

構建包含單一低碳制造商 和單一零售商 的兩級綠色供應鏈。低碳制造商生產綠色產品供給零售商，零售商再將其銷售給具有綠色意識的消費者。本研究中涉及到的參數/變量如表1 所示。

表1 綠色供應鏈博弈模型的參數/變量的含義

基于以上問題描述及參數與變量設置，提出如下假設。

假設1：制造商與零售商間進行Stackelberg 博弈，制造商為領導者，零售商為追隨者，兩者的目標都是追求各自利潤最大化，博弈順序為：（1）制造商決定批發價和產品綠色度；（2）零售商觀測到制造商的決策后決定零售價格。該博弈運用逆向歸納法進行求解。

假設3：綠色產品的市場需求不僅受到價格的影響，還與消費者的綠色產品接受度有關，借鑒Swami 等［20］的研究方法，以反映由其他因素帶來的需求的不確定性，故設需求函數為。其

假設4：由于需求存在不確定性，制造商和零售商的風險態度對決策有著至關重要的影響，設制造商和零售商的效用函數分別為根據阿羅普拉特（Arrow-Pratt）結論和曹玉貴［21］的研究方法,制造商和零售商的風險成本分別為其中時，制造商與零售商風險中性；當時，制造商與零售商風險規避，且數值越大表示對風險的厭惡程度越高。

基于假設1～假設3，制造商與零售商的利潤函數分別為：

制造商與零售商的期望利潤分別為：

基于假設3 和假設4，參考張維迎等［22］對博弈論的研究，將制造商與零售商的確定性等價利潤定為各自期望利潤減去其風險成本，即：

3 模型分析

考慮3 種風險模式：（1）制造商風險規避和零售商風險中性；（2）制造商風險中性和零售商風險規避；（3）制造商風險規避和零售商風險規避。在此對變量上角標含義進行說明，其對應3 種風險模式的順序，如表示在第一種風險模式下最優的制造商確定性等價利潤，以此類推。

3.1 制造商風險規避和零售商風險中性

其次，分析制造商的決策選擇。將式（9）代入式（7），得到制造商確定性等價利潤為：

已知：

求解零售商的最優決策，將式（16）（17）代入式（9），得出零售商的最優零售價為：

進一步地，將式（16）（17）（18）代入式（7）（8），得出制造商和零售商最優確定性等價利潤分別為：

3.2 制造商風險中性和零售商風險規避

類似于以上第一種情形下的求解過程，可得制造商最優產品綠色度和批發價分別為：

零售商的最優零售價為：

制造商和零售商最優確定性等價利潤分別為：

3.3 制造商風險規避和零售商風險規避

零售商的最優零售價為：

制造商和零售商最優確定性等價利潤分別為：

基于上述3 種風險情形下的最優決策結果，可得以下命題：

命題1當制造商風險規避和零售商風險中性、制造商風險中性和零售商風險規避以及制造商和零售商均風險規避時，消費者對綠色產品的接受度越高，產品綠色度、制造商利潤和零售商利潤越高。

命題1 表明，當消費者對綠色產品的接受程度普遍提高時，制造商為了吸引更多消費者，會增加對綠色產品的研發生產投入以提升產品綠色度，并且會適當提高批發價格來彌補產品綠色度提高帶來的成本增加，零售商也會因此提高零售價格。在市場需求方面，綠色度引起的需求擴張大于零售價上漲導致的需求緊縮，故總的來看需求仍呈上升趨勢。此外，提高批發價和零售價使得制造商和零售商的邊際利潤增加。綜上，產品綠色度、制造商和零售商的利潤會隨消費者綠色產品接受度的上升而增加。

命題2當制造商風險規避和零售商風險中性、制造商風險中性和零售商風險規避以及制造商和零售商均風險規避時，一次性研發投入成本系數越大，產品綠色度、制造商利潤和零售商利潤越低。

命題2 表明，一次性研發投入成本系數增大意味著綠色產品研發難度上升，提高產品綠色度會付出更多的成本，制造商考慮到自身利潤會適當降低產品的綠色度，進而使得消費者的購買欲望降低。對此，零售商和制造商會降低價格刺激消費，但這一舉措并不能抵消綠色度降低導致的需求減少，故需求隨一次性研發投入成本系數的增大而減少。此外，制造商和零售商的邊際利潤也隨之減少。綜上，產品綠色度、制造商和零售商的利潤與一次性研發投入成本系數呈負相關關系。

命題3當制造商風險規避和零售商風險中性時，制造商風險厭惡系數越大，產品綠色度和制造商利潤越低。

命題3 表明，當制造商的風險厭惡系數變大時，制造商對風險的敏感程度提高，為了降低潛在風險帶來的損失，制造商會減少在產品綠色度方面的投入以免得不償失。由命題2 可知，產品綠色度降低會減少制造商的利潤。綜上，制造商風險厭惡系數越大，產品綠色度和制造商利潤越低。

命題4當制造商風險中性和零售商風險規避時，零售商風險厭惡系數越大，產品綠色度和制造商利潤越高。

命題4 表明，當零售商的風險厭惡系數變大時，零售商對風險的敏感程度提高，為了規避風險、擴大銷量，零售商會采取低價促銷的銷售策略；制造商觀察到需求擴大后，會加大在產品綠色度方面的投入，并提高批發價格使其邊際利潤提高。綜上，零售商風險厭惡系數越大，產品綠色度和制造商利潤越高。

命題5當制造商和零售商均風險規避時，產品綠色度、制造商利潤與制造商風險厭惡系數呈負相關關系，與零售商風險厭惡系數呈正相關關系。

命題5 表明，在同時考慮制造商和零售商的風險厭惡系數時，較高的零售商風險厭惡系數和較低的制造商風險厭惡系數對產品綠色度及兩者利潤是有利的。其原因可由命題3 和命題4 結合得出。

命題6在制造商風險規避和零售商風險中性情況下，若零售商利潤與制造商風險厭惡系數呈負相關關系；反之，則呈正相關關系。

命題6 表明，在只考慮制造商風險厭惡系數對零售商利潤影響的情況下，若消費者對綠色產品的接受度較高，制造商越厭惡風險，零售商利潤越低；若消費者對綠色產品的接受度較低，制造商越厭惡風險，零售商利潤越高。原因在于消費者對綠色產品的接受度足夠高時，產品綠色度是影響需求的主要因素，制造商為了規避風險會降低產品綠色度，從而導致市場需求降低，并且其風險厭惡程度越大，綠色度降低的幅度越大，需求緊縮的幅度越大，對此，零售商只得調低零售價格刺激消費，但效果甚微，市場需求和零售商邊際利潤均呈下降趨勢，故零售商總利潤會隨制造商風險厭惡系數的提高而下降。消費者對綠色產品的接受度低時，同理可證。

命題7在制造商風險中性和零售商風險規避情況下，若零售商利潤與零售商風險厭惡系數呈正相關關系；反之，則呈負相關關系。

命題7 表明，在只考慮零售商風險厭惡系數對零售商利潤影響的情況下，若消費者對綠色產品的接受度較高，零售商利潤會隨其風險厭惡系數的增大而提高；若消費者對綠色產品的接受度較低，零售商利潤會隨其風險厭惡系數的增大而降低。類似于命題6，消費者對綠色產品的接受度足夠高時，綠色度是影響需求的主要因素。并且，由命題4 可知，該情況下零售商的風險厭惡系數越大，產品綠色度越高。故零售商無論是否降低價格，對市場需求的影響微乎其微，需求都會隨著綠色度的提高而上升，因此零售商完全可以提高零售價格進一步擴大利潤空間。即當消費者綠色產品接受度足夠高時，零售商利潤會隨其風險厭惡系數的增大而提高。消費者對綠色產品的接受度低時，同理可證。

命題8在制造商風險規避和零售商風險規避情況下，若制造商風險厭惡系數越大則零售商利潤越低；若，零售商風險厭惡系數越大則零售商利潤越高。其中，

命題8 表明，同時考慮制造商和零售商風險厭惡系數情況下，當消費者對綠色產品的接受度足夠高時，零售商利潤與制造商風險厭惡系數成反比、與零售商風險厭惡系數成正比。其原因可由命題6和命題7 結合得出。

4 算例分析

為了更加直觀地呈現研究結果，通過具體算例進行解析，算例的參數設置如表2 所示。當研究某一參數對相關結果的影響時，該參數為自變量，不再服從預先設定的參數取值；當制造商或零售商風險態度為中性時風險厭惡系數為0，持風險規避態度時風險厭惡系數為0.6。

表2 算例分析的參數設置

（1）消費者綠色產品接受度對產品綠色度及制造商與零售商利潤的靈敏度分析，如圖1 所示。可見在3 種情形下，產品綠色度、制造商和零售商利潤隨消費者綠色產品接受度的上升而提高。

圖1 對及的影響

（2）一次性研發投入成本系數對產品綠色度及制造商與零售商利潤的靈敏度分析，如圖2 所示。可見在3 種情形下，產品綠色度、制造商和零售商利潤隨一次性研發投入成本系數的上升而下降。

圖2 對及的影響

（3）制造商風險規避和零售商風險中性情形下制造商風險厭惡系數對產品綠色度及制造商與零售商利潤的靈敏度分析，如圖3 所示。可見在制造商風險規避和零售商風險中性情形下，產品綠色度、制造商和零售商利潤隨制造商風險厭惡系數的上升而下降。

圖3 對與的影響

（4）制造商風險中性和零售商風險規避情形下制造商風險厭惡系數對產品綠色度及制造商與零售商利潤的靈敏度分析，如圖4 所示。可見在制造商風險中性和零售商風險規避情形下，產品綠色度、制造商和零售商利潤隨零售商風險厭惡系數的上升而提高。

圖4 對與的影響

（5）制造商風險規避和零售商風險規避情形下兩者風險厭惡系數對產品綠色度及制造商與零售商利潤的靈敏度分析。由圖5、圖6 可知，在制造商風險規避和零售商風險規避情形下，產品綠色度和制造商利潤與制造商風險厭惡系數呈負相關關系、與零售商風險厭惡系數呈正相關關系。

圖5 、對的影響

圖6 、對的影響

而由圖7 可見，當制造商風險厭惡系數較低時，零售商利潤與制造商風險厭惡系數負相關、與零售商風險厭惡系數正相關；當制造商風險厭惡系數較高時，零售商利潤與制造商風險厭惡系數、零售商風險厭惡系數均呈負相關關系。這是因為在足夠高的消費者綠色產品接受度下，過高的制造商風險厭惡系數會導致低水平的產品綠色度，此時零售商無論如何調整零售價格都不會抵消產品低綠色度引起的需求緊縮，并且還會使得零售商邊際利潤降低，故在較高的制造商風險厭惡系數下，零售商利潤與其自身風險厭惡系數負相關。

圖7 、對的影響

5 結論

本研究在以制造商為領導者、零售商為追隨者的綠色供應鏈基礎上，研究了制造商和零售商風險態度對綠色供應鏈最優決策的影響。研究發現：

（1）在制造商風險規避和零售商風險中性、制造商風險中性和零售商風險規避以及制造商和零售商均風險規避情形下，產品綠色度、零售商利潤和制造商利潤與消費者對綠色產品的接受度成正比、與綠色產品一次性研發投入成本系數成反比。

（2）在制造商風險規避和零售商風險中性時，制造商越厭惡風險，產品綠色度、制造商利潤和零售商利潤越低。

（3）在制造商風險中性和零售商風險規避時，零售商越厭惡風險，產品綠色度、制造商利潤越高。

（4）制造商和零售商均對風險持規避態度時，零售商越厭惡風險，產品綠色度和制造商利潤越高；制造商越厭惡風險，產品綠色度和制造商利潤越低。

（5）在制造商風險規避和零售商風險中性、制造商風險中性和零售商風險規避以及制造商和零售商均風險規避情形下,當消費者對綠色產品的接受程度足夠大時，零售商利潤與制造商風險厭惡系數呈負相關關系、與零售商風險厭惡系數呈正相關關系。

現實中，制造商與零售商對風險一般均持規避態度，且綠色供應鏈的目的是使制造商和供應商在獲取最大利潤的同時最大限度地提高產品的綠色度，故根據以上結論得到啟示如下：

（1）針對綠色產品推出先試后買的銷售模式。在消費者購買綠色產品之前，零售商給予消費者短期試用機會。雖然這給零售商帶來額外的服務成本，但是可以讓消費者擁有真切的使用感受、在消費者中建立良好的口碑，有助于普遍提高消費者對綠色產品的接受程度，從而擴大市場需求，由此帶來的利潤增加可以彌補前期由試用導致的額外服務成本。這種營銷手段在綠色新產品登陸市場時較為常見，如愛馳汽車有限公司提供新能源汽車的租賃試用服務，為用戶提供為期不等的租賃服務，如果用戶決定購車將可免去試用期租金，這種體驗極大地提高了消費者對新能源汽車的認可度，有利于新能源汽車廠商實現更高的經濟效益和新能源汽車的推廣。

（2）制造商與零售商之間建立綠色產品研發成本分擔契約。產品綠色度的提高會增加制造商與零售商的利潤，零售商可以在保證利潤不下降的情況下分擔一部分綠色研發成本，以達到合作共贏的目的。成本分擔契約在現實低碳供應鏈運作中非常普遍，如天津濱海新區公共交通有限公司、天津市公交集團、廈門金龍聯合汽車工業公司、廣西玉柴機器集團有限公司和天津中德傳動公司建立了一個汽車節能產業鏈，并共同分擔其中的研發和生產成本，實踐證明這種協調方式確實能夠提升產品的綠色度以及供應鏈整體的經濟效益。

（3）制造商與零售商之間建立股權合作關系。為了使制造商和零售商均獲得較為可觀的經濟利潤，需要降低制造商的風險厭惡程度、提高零售商的風險厭惡程度。在零售商單向持有制造商股份的情況下，當制造商發生虧損，零售商可以分擔其中的一部分損失。這種合作關系將一部分風險從制造商轉移給了零售商，能夠有效地降低制造商的風險厭惡程度、提高零售商的風險厭惡程度。在供應鏈管理實踐中，上下游企業間的股權合作比較常見，如在2015 年年底，中遠集團、中國寶武鋼鐵集團和中國船舶工業集團之間通過股權合作進行業務協調，加強了企業間的合作，實現了資本、技術、銷售和創新的協同效應。

此外，本研究中未涉及消費者對綠色產品接受度服從某種概率分布時對制造商和零售商風險態度的綠色供應鏈決策情況的考慮，未來可將其納入到模型框架中進行深入討論。