低碳農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的動態(tài)博弈策略研究

姜 璐 （江西科技師范大學(xué)，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(yán)重的破壞，引發(fā)了一系列大規(guī)模、不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境問題，并嚴(yán)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(jìn)全球二氧化碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，國際社會已出臺多項(xiàng)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(shí)現(xiàn)碳中和峰值目標(biāo)。

在企業(yè)層面，隨著政府法規(guī)的出臺和企業(yè)的社會責(zé)任的影響，企業(yè)的環(huán)境管理實(shí)踐已經(jīng)從被動變?yōu)橹鲃印Ｔ诖吮尘跋拢W(xué)術(shù)界和工業(yè)界都對如何在排放法規(guī)下實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的碳減排目標(biāo)十分關(guān)注。全球環(huán)境問題不能由一個(gè)國家單獨(dú)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(yīng)鏈強(qiáng)調(diào)供應(yīng)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(yīng)鏈的整個(gè)生命周期中，應(yīng)當(dāng)考慮環(huán)境因素，以實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境方面的效益。從長遠(yuǎn)來看，建立低碳供應(yīng)鏈有助于企業(yè)降低成本，提高長期效益，而低碳供應(yīng)鏈的實(shí)踐也可以提高企業(yè)形象，履行社會責(zé)任。

企業(yè)不僅在內(nèi)部應(yīng)用低碳理念，還在供應(yīng)鏈伙伴之間開展了各種低碳合作實(shí)踐。供應(yīng)鏈合作減排已成為企業(yè)發(fā)展的一個(gè)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(yīng)鏈的積極倡導(dǎo)者。本質(zhì)上，減少碳排放的經(jīng)濟(jì)學(xué)問題是一個(gè)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(bǔ)貼以減少碳排放，這為企業(yè)提供了改善負(fù)外部性的動力。

對于企業(yè)來說，激勵(lì)他們改善影響環(huán)境的外部性負(fù)面影響，一方面，政府的補(bǔ)貼改變了企業(yè)經(jīng)營的外部環(huán)境，擴(kuò)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(jié)構(gòu)。

政府在引導(dǎo)企業(yè)碳減排行為和通過補(bǔ)貼政策幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)方面發(fā)揮著積極作用。因此，在政府補(bǔ)貼下支持供應(yīng)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(shí)現(xiàn)環(huán)境與績效的雙贏。

受現(xiàn)實(shí)商業(yè)問題的啟發(fā)，本研究對象是由負(fù)責(zé)開發(fā)低碳技術(shù)的商品制造商組成的低碳供應(yīng)鏈，包括負(fù)責(zé)開發(fā)低碳技術(shù)的商品制造商、負(fù)責(zé)綠色營銷的零售商以及負(fù)責(zé)制定有針對性的補(bǔ)貼政策的政府部門。具體而言本研究重點(diǎn)關(guān)注以下問題：當(dāng)政府以獨(dú)立的身份參與到低碳供應(yīng)鏈中時(shí)，哪些因素會影響其對供應(yīng)鏈成員的最佳補(bǔ)貼率？消費(fèi)者的綠色偏好和政府的干預(yù)如何影響供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)的低碳創(chuàng)新活動？關(guān)鍵的模型參數(shù)，特別是與減排和市場需求有關(guān)的因素，如何影響最優(yōu)結(jié)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(shè)計(jì)了三個(gè)差異性博弈模型，得出了制造商的最優(yōu)低碳技術(shù)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(bǔ)貼力度，以及制造商和零售商之間的最佳成本分擔(dān)比例。最后，通過數(shù)值計(jì)算和分析，對系統(tǒng)參數(shù)在低碳供應(yīng)鏈中的作用展開研究。

本文的主要貢獻(xiàn)有以下四點(diǎn)。第一，盡管一些關(guān)于低碳環(huán)境下政府補(bǔ)貼機(jī)制的文獻(xiàn)已經(jīng)探討了政府補(bǔ)貼的影響，但大多都未能將政府視為低碳供應(yīng)鏈建設(shè)活動參與者。與傳統(tǒng)研究不同的是，本文將政府補(bǔ)貼率作為控制變量，研究政府補(bǔ)貼與企業(yè)在不同博弈結(jié)構(gòu)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(bǔ)貼率。第二，目前，大多數(shù)研究是在單一周期內(nèi)進(jìn)行的，但研究供應(yīng)鏈的減排決策在多個(gè)周期內(nèi)更有意義。因此，本文研究政府補(bǔ)貼下的長期供應(yīng)鏈減排決策問題。第三，從動態(tài)結(jié)構(gòu)上來看，本文將零售商的主導(dǎo)地位和低碳促進(jìn)納入到政府和企業(yè)的博弈模型之中，使問題更切合實(shí)際。文章給出了制造商和零售商從減排成本分擔(dān)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(bǔ)貼、制造商減排和零售商促銷納入供應(yīng)鏈合作減排的動態(tài)框架，并描述了產(chǎn)品價(jià)格、減排量和商譽(yù)對市場需求的多重影響，這是對現(xiàn)有研究的進(jìn)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(chǔ)上減少40%。此外，中國的煙塵排放量達(dá)到1 165萬噸，工業(yè)粉塵排放達(dá)到1 092萬噸。另外，水污染問題也十分嚴(yán)峻，在中國七大水系中，水質(zhì)超過三類標(biāo)準(zhǔn)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(yán)峻。

環(huán)境保護(hù)意識薄弱，環(huán)境監(jiān)測水平低下也是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作中面臨的另一個(gè)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(shè)備缺乏、監(jiān)測人員水平有限有很大關(guān)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(guān)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(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)，積極宣傳國家環(huán)保政策方針。政府部門應(yīng)增強(qiáng)環(huán)保意識，積極引導(dǎo)農(nóng)產(chǎn)品市場，對產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理還涉及到生產(chǎn)者、消費(fèi)者等各方的利益，因此存在著供應(yīng)鏈管理行為的博弈行為，相關(guān)責(zé)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(shí)刻警惕，采取低碳生產(chǎn)模式，消費(fèi)者的低碳消費(fèi)意識也會得到增強(qiáng)。在相關(guān)供應(yīng)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(guān)方協(xié)調(diào)和優(yōu)化調(diào)整。當(dāng)今國內(nèi)綠色低碳供應(yīng)鏈發(fā)展的主要問題是認(rèn)知不清晰。

2 模型說明和假設(shè)

考慮到模型是由一個(gè)主導(dǎo)的電子平臺和一個(gè)跟隨的制造商組成；模型結(jié)構(gòu)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(jià)格等，消費(fèi)者通過電子平臺的電腦頁面或手機(jī)軟件瀏覽產(chǎn)品，獲得實(shí)際的產(chǎn)品圖片、規(guī)格、使用說明等相關(guān)信息。然后結(jié)合其他消費(fèi)者的評價(jià)，消費(fèi)者按需購買相應(yīng)的產(chǎn)品，并將貨款交給電子平臺。電子平臺將生成相應(yīng)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(fèi)者，消費(fèi)者收到產(chǎn)品并驗(yàn)貨后簽收。最后，電子平臺從貨款中扣除相應(yīng)的傭金，并將剩余的貨款轉(zhuǎn)給制造商以完成產(chǎn)品交易。從實(shí)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(xiàn)也都采用這種模式進(jìn)行供應(yīng)鏈決策分析。

圖1 低碳電子商務(wù)供應(yīng)鏈的模型結(jié)構(gòu)

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(wù)項(xiàng)目，如自助式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、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(fèi)用以入駐電子平臺，如保證金和網(wǎng)站聯(lián)盟推廣費(fèi)。這些費(fèi)用不需要在短期內(nèi)再次支付，而是一個(gè)固定的成本。因此，為了計(jì)算方便，這個(gè)固定成本被忽略了，但不影響模型的結(jié)論。

本文選擇了一般的低碳產(chǎn)品進(jìn)行研究。電子平臺為制造商提供服務(wù)，而電子平臺的服務(wù)水平直接影響到消費(fèi)者的購買意愿，并進(jìn)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(wù)作為主要的影響變量，并將其納入模型進(jìn)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(shè)1，根據(jù)胡曉蘭等的觀點(diǎn)，考慮到制造企業(yè)的減排技術(shù)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(shí)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(shù)的研發(fā)投入，而Id是零售企業(yè)的綠色營銷投入，這個(gè)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(shù)和市場推廣的成本投入滿足了邊際收益遞減的效應(yīng)。總成本等于運(yùn)輸成本，加上生產(chǎn)成本進(jìn)口再制造材料的采購成本，再加上進(jìn)口的運(yùn)輸成本，減去出口的銷售收入，加上進(jìn)口運(yùn)輸?shù)奶寂欧懦杀炯赢?dāng)?shù)毓S的碳排放成本。從材料回收設(shè)施Qcd到當(dāng)?shù)毓S的當(dāng)?shù)剡\(yùn)輸?shù)奶寂欧懦杀荆寂欧鸥郊淤M(fèi)或購買信用額度，如果超過當(dāng)?shù)毓S的總限額，收益等于收入加補(bǔ)貼。

假設(shè)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(shí)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(shí)間的減排技術(shù)投入，G是指生產(chǎn)企業(yè)在T時(shí)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(gè)一階線性微分方程，表明產(chǎn)品的減排效果隨著時(shí)間的推移而增加，減排效果是一個(gè)動態(tài)變化的過程，隨著減排設(shè)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(diǎn)。

假設(shè)3， 沒有政府補(bǔ)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(biāo)進(jìn)行決策。

而整個(gè)供應(yīng)鏈的目標(biāo)函數(shù)如下：

兩家企業(yè)都根據(jù)完整的信息進(jìn)行決策，任何時(shí)候的折現(xiàn)率在任何時(shí)間點(diǎn)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(shè)T和S為拉格朗日乘數(shù)，與拉格朗日乘數(shù)相關(guān)。 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(jìn)一步解釋決策參數(shù)之間的關(guān)系，并更直觀地提出結(jié)論。在這一節(jié)中，選擇一個(gè)具體的案例，通過它來進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)。

新能源汽車的推廣和應(yīng)用可以減少交通部門對化石燃料的依賴，同時(shí)也是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)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(yīng)鏈。

通過分析制造商提供的報(bào)告，設(shè)定了參數(shù)值并進(jìn)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(shù)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(shù)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(guān)的敏感參數(shù)設(shè)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(bǔ)償，被假定為ρ=0.9。

圖1反映了以下兩點(diǎn)：(1)無論企業(yè)間是否存在研發(fā)激勵(lì)機(jī)制，有政府參與的制造業(yè)和零售業(yè)的回報(bào)率要高于沒有政府參與的相應(yīng)回報(bào)率，而引入政府補(bǔ)貼可以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)和零售業(yè)企業(yè)收益的帕累托改進(jìn)。(2) 政府補(bǔ)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(lì)了制造企業(yè)的減排技術(shù)研發(fā)，更進(jìn)一步刺激了制造企業(yè)的減排技術(shù)研發(fā)投入，這也導(dǎo)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(jìn)，而制造企業(yè)減排技術(shù)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(guān)系如下：集中式?jīng)Q策收益=研發(fā)激勵(lì)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(shí)的關(guān)系，具體如下：

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

因此，圖1表明了以下兩點(diǎn)：無論是否存在補(bǔ)貼，合作控制的企業(yè)聯(lián)盟可以實(shí)現(xiàn)充分的信息交流，并能使供應(yīng)鏈的利益達(dá)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(bǔ)貼，研發(fā)激勵(lì)型決策下的企業(yè)整體效益達(dá)到了完全合作型決策下的整體效益，這說明政府的補(bǔ)貼策略改變了三種決策方式下供應(yīng)鏈效益大小的傳統(tǒng)關(guān)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(guān)系如下：

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

有政府補(bǔ)貼的研發(fā)激勵(lì)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(shí)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(fèi)者對減排產(chǎn)品的喜愛度，有助于實(shí)現(xiàn)整個(gè)商品價(jià)值的收益最大化。

4 結(jié) 論

本文構(gòu)建了政府、制造企業(yè)和零售企業(yè)三個(gè)博弈主體在無限時(shí)間內(nèi)合作減排技術(shù)研發(fā)、綠色營銷和補(bǔ)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(jié)論：

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

當(dāng)政府參與博弈時(shí)，兩個(gè)企業(yè)在研發(fā)激勵(lì)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(bǔ)貼政策也會改變兩個(gè)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(bǔ)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(lì)決策的情景下，政府補(bǔ)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(bǔ)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(dǎo)的研發(fā)激勵(lì)決策下，制造業(yè)企業(yè)的技術(shù)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(shí)現(xiàn)了供應(yīng)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(rèn)為是獲得環(huán)境改善收益的有效途徑，但在現(xiàn)實(shí)中，由于信息、技術(shù)和政策的限制，這種戰(zhàn)略在實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的充分合作方面面臨著困難。因此制定科學(xué)、合理的橫向技術(shù)研發(fā)政策和激勵(lì)合同來平衡企業(yè)間的利益，對供應(yīng)鏈的長期合作管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。