基于區塊鏈和消費者敏感的供應鏈減排定價與模式選擇研究

杜嘉倩 梁喜

摘 要：針對制造商主導下的聯合減排問題，設計研究區塊鏈技術對成本分擔契約的影響，引入區塊鏈單位驗證費等參數，分析不同減排模式下區塊鏈技術和消費者敏感對碳減排量、定價和利潤的影響。研究發現：不采用區塊鏈技術，當零售商的成本分擔系數控制在一定范圍內時，聯合減排模式下的零售商利潤和供應鏈利潤都增加。采用區塊鏈技術時，聯合減排模式下的制造商利潤總是高于單獨減排模式，當成本分擔系數小于某一閾值時，聯合減排模式下的零售商利潤高于單獨減排模式。單位驗證費用只對批發價格有影響，對零售價格沒有影響。

關鍵詞：區塊鏈；消費者敏感；低碳供應鏈；成本分擔；聯合減排

中圖分類號：F274文獻標志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.10.026

Abstract： In response to the issue of joint emission reduction led by manufacturers， the paper designs and studies the impact of blockchain technology on cost sharing contracts， introduces parameters such as blockchain unit verification fees， and analyzes the impact of blockchain technology and consumer sensitivity on carbon emissions reduction， pricing， and profits under different emission reduction modes. Research has found that without the use of blockchain technology， when the cost sharing coefficient of retailers is controlled within a certain range， both retailer profits and supply chain profits under the joint emission reduction model increase. When using blockchain technology， the profits of manufacturers under the joint emission reduction model are always higher than those under the individual emission reduction model. When the cost sharing coefficient is less than a certain threshold， the profits of retailers under the joint emission reduction model are higher than those under the individual emission reduction model. The unit verification fee only affects wholesale prices and has no impact on retail prices.

Key words： blockchain; consumer sensitivity; low carbon supply chain; cost sharing; joint emission reduction

0? ? 引? ? 言

近年來，我國政府大力推進綠色低碳經濟發展，《關于積極推進供應鏈創新與應用的指導意見》提出要用新發展理念打造高水平綠色供應鏈。但是制造商偏于運用研究和直接制造低碳產品的方式來減少供應鏈上下游的碳排放（如華為），而大型零售商通常更喜歡通過培養消費者的低碳意識，增加消費者對低碳產品的購買，以此推動上游制造商采取低碳減排的生產方式（如沃爾瑪）。

縱觀市場，依舊存在信息不透明、不可溯源等一系列難題，考慮到區塊鏈具有的可追溯、公開透明等特點[1]，其能夠支持產品在整個供應鏈網絡中實現信息的全面傳遞[2]。

針對以上問題，張成堂等[3]分析了在半合作、合作模式下制造商和零售商分別為主導者時對減排效果和利潤的影響。KRU?等[4]在成本分擔契約下考慮合作博弈。劉俊華等[5]研究了銷售努力程度下的不同成本分擔模式。王一雷等[6]比較了低碳供應鏈下的批發價格契約和成本分擔契約。Tian[7]提出將區塊鏈技術運用到供應鏈中可以增加客戶對產品的信任度。Choi等[8]指出區塊鏈技術的實施有助于提高供應鏈透明度，但會降低供應鏈利潤。李劍等[9]基于區塊鏈技術研究了協同減排信息共享機制。

綜上所述，在碳排放的相關文獻中，很少涉及不同減排模式的縱向對比。在聯合減排的相關文獻中，很少有文獻考慮區塊鏈技術對決策的影響。在區塊鏈技術對低碳減排的影響文獻中，很少考慮到區塊鏈技術的定量研究。因此，本文引入區塊鏈單位驗證費用等特定參數，研究基于消費者低碳偏好和區塊鏈特定參數下的多種減排模式，為區塊鏈技術在低碳減排綠色供應鏈中的運用提供理論指導。

1? ? 模型描述和假設

1.1? ? 模型描述

以制造商和零售商構成的兩級供應鏈為研究對象，其中制造商為主導者，零售商為追隨者，服從Stackelberg博弈。

本文存在以下四個模型之間的對比。

ND模式：在此模式下，制造商沒有引入區塊鏈技術平臺，由制造商單獨減排，產生減排技術成本，制造商以一定的批發價批發給零售商，在生產低碳產品過程中產生生產成本。

NL模式：在此模式下，制造商同樣不引入區塊鏈技術平臺，采取聯合減排模式，此時由制造商和零售商共同承擔減排成本，制造商以一定的批發價批發給零售商，在生產低碳產品過程中產生生產成本。

BD模式：在此模式下，制造商引入區塊鏈技術平臺，使其擁有檢驗平臺的功能，對制造商生產的低碳產品進行真假檢驗，此過程由制造商單獨減排，制造商以一定的批發價批發給零售商，在生產低碳產品過程中產生生產成本。

BL模式：在此模式下，制造商引入區塊鏈技術平臺，使其擁有檢驗平臺的功能，對制造商生產的低碳產品進行真假檢驗，此過程由零售商以成本分擔模式參與到聯合減排，由制造商和零售商共同承擔減排成本。

1.2? ? 基本假設

不考慮碳配額購買和出售的實際價格，即碳交易金額不影響企業利潤[10]。

供應鏈只生產單一低碳產品，制造商只是在生產環節進行碳排放。

市場上具有低碳偏好的消費者，并為了購買低碳產品可支付更高的價格。

表示為單位產品減排量，表示碳減排成本系數，此時減排技術投入成本表示為[11]。

產品的檢測和評估需要時間，在不采用區塊鏈技術的情況下，產品檢測與評估所需時間為，采用區塊鏈技術的情況下，產品檢測與評估所需時間為，并且[12]。

在不采用區塊鏈技術的情況下，產品的真實性用來表示，則表示認證為假的概率，而采用區塊鏈技術可以保證產品一定為真，即[12]。

產品檢驗與評估需要時間和檢驗結果為假概率的敏感系數分別為、。

f表示在采用區塊鏈技術的情況下，零售商支付的單位驗證費用。

F表示制造商引入區塊鏈技術一次性需支付的固定費用[13]。

不采用區塊鏈技術時，市場需求為，采用區塊鏈技術時，市場需求為。

表示產品在市場上潛在需求量，表示單位零售價格對消費者需求的影響，表示零售商分擔減排投資成本比例。

2? ? 不采用區塊鏈的減排結構

2.1? ? 制造商單獨減排（ND模式）

制造商、零售商、供應鏈利潤函數如下。

（1）

（2）

（3）

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（4）? ? ? （5）

（6）? ? ? ? ? （7）

（8）? ? ? ? ? （9）

（10）

2.2? ? 成本分擔下的聯合減排模式（NL模式）

制造商、零售商、供應鏈利潤函數如下。

（11）

（12）

（13）

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（14）? ? ? ? ? ? ? （15）

（16） （17）

（18）

（19）

（20）

2.3? ? 兩種模式對比

命題1：當不采用區塊鏈技術時，，，，；，，，。

命題1表明在ND模式和NL模式下批發價和零售價都隨著消費者低碳偏好系數k的增大而增大，同時也隨減小而減小。

命題2：在制造商單獨減排下，，； ，；

在成本分擔聯合減排模式下，，；，。

命題2表明，不采用區塊鏈技術的情形下，單獨減排模式和聯合減排模式下的變化趨勢一樣，當系數、增大時，制造商的批發價和零售商零售價都隨之減小。

命題3：，，，；；

當時，；當時，。

命題3表明，當零售商參與到聯合減排后，與制造商單獨減排相比，聯合減排模式下的減排水平會得到提升，與制造商單獨減排相比，聯合減排之后制造商的利潤會增加，當成本分擔比例小于某一閾值時，零售商利潤與ND模型相比，NL模型下零售商利潤會增加，反之降低。

3? ? 采用區塊鏈的減排結構

3.1? ? 制造商單獨減排（BD模式）

制造商、零售商、供應鏈利潤函數如下。

（21）

（22）

（23）

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（24）? ? ? ? ? ? ? （25）

（26）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （27）

（28）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（29）

（30）

3.2? ? 成本分擔下的聯合減排模式（BL模式）

制造商、零售商、供應鏈整體利潤函數如下。

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（34） （35）

（36）? ? ? （37）

（38）

（39）

（40）

3.3? ? 兩種模式對比

命題4：在采用區塊鏈技術時，，，，；，，，。

命題4表示，在BD模式和BL模式下，批發價和零售價都和消費者低碳偏好系數成反比關系，隨著系數的變大而減小。

命題5：在制造商單獨減排下，，；，在成本分擔的聯合減排模式下，，；，。

命題5表明，在BL模式下，無論是制造商單獨減排模式還是聯合減排模式，在產品檢驗與評估所需時間的系數、增加時，批發價和零售價都隨之減小；單位驗證費用變大，批發價變小，但是和單位驗證費用無關。

命題6：制造商單獨減排下，，，，，，；成本分擔的聯合減排模式下，，，，， ，。

命題6表明，采用區塊鏈技術時，包括制造商、零售商和供應鏈總利潤在內的所有供應鏈成員，利潤和單位驗證費用無關，零售商的利潤和所繳納的使用技術成本費用無關，由于制造商是引入區塊鏈技術的主體，其主體利潤隨著固定成本的增大而減小。

命題7：，，，；；當時，；當時，。

命題7表明，采用區塊鏈技術之后，成本分擔下的聯合減排模式的減排量、批發價格、零售價格和銷售量均大于制造商單獨減排模式。分析得知，BL模式下的制造商利潤也會得到增加。當成本分擔比例小于某一閾值時，BL模式下的零售商利潤大于BD模式下的零售商利潤。這表明，當零售商進行成本分擔之后，利潤的增加激發了制造商低碳減排的積極性，這樣生產出的低碳產品更加吸引具有低碳環保意識的消費者，使整體需求量提升。

4? ? 區塊鏈技術對減排模式決策的影響分析

4.1? ? WD與YD模式對比

命題8：當時，。

當時，。

當時，。

當時，。

當時，。

當時，? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

其中，。

命題8表明，制造商選擇單獨減排模式時，當系數β大于某一閾值時，與不引入區塊鏈技術時相比，引入區塊鏈技術下的批發價和零售價都會增長，不然就會變小。這可能是因為當對制造商生產出來的低碳綠色產品進行真假檢驗時，若系數較大，說明消費者在等待供應鏈產出合格真產品的過程中會付出較長的時間，消費者十分在意多出的時間成本，在這種情況下，低碳偏好的消費者寧愿花費更高的價格來抵消原本需要付出的時間成本；當系數β小于某一閾值時，區塊鏈技術會帶動供應鏈全體成員的利潤變大，當制造商付出的區塊鏈技術固定成本費用小于某一閾值時，區塊鏈技術同樣會帶動整個供應鏈的效益增加。

4.2? ? WL與YL模式對比

命題9：當時，。當時，。

當時，。當時，。當時，。

當時，。

其中，。

命題9表示，在零售商成本分擔的聯合減排模式下，當系數β小于某一閾值時，引入區塊鏈之后的批發價、單位減排量和零售價都會變大，反之，會變小，這表明，當系數β較小時，說明整個平臺對低碳綠色產品的檢驗時間會變短，同時也可以保證產品的真實性，就會吸引到更多的低碳偏好消費者。當系數β大于某一閾值時，區塊鏈技術會帶動供應鏈全體成員的利潤變大，這也側面反映出只有投資區塊鏈技術產生的固定費用成本控制在可控范圍內時，才會調動供應鏈引入區塊鏈技術的積極性。

5? ? 算例分析

為討論的敏感分析，假設其余各參數值為，，，，，，，，。

當大于某一閾值時，由圖1（a）可以得出，制造商利潤存在以下關系：BL模式＞NL模式＞BD模式＞ND模式；由圖1（b）可以得出，零售商利潤存在以下關系：BL模式＞NL模式＞BD模式＞ND模式；由圖（c）可以得出，供應鏈總利潤存在以下關系：BL模式＞NL模式＞BD模式＞ND模式。

6? ? 結論與啟示

本文針對二級單渠道供應鏈系統，在考慮低碳減排模式的基礎上，引入區塊鏈的多個相關參數，在制造商主導的博弈下研究分析了區塊鏈技術對于減排模式選擇的影響，得到的結論主要如下。

第一，采用區塊鏈技術時，單位驗證費只會影響批發價使其產生波動，對零售價不會產生影響。和BD模式對比，BL模式下的碳減排量、批發價格、零售價格都增加。BL模式下的制造商利潤總是高于BD模式，當成本分擔系數小于某一閾值時，BL模式下的零售商利潤高于BD模式，BL模式下的供應鏈總利潤高于BD模式。

第二，不采用區塊鏈技術時，NL模式下的碳減排量、批發價格、零售價格、市場需求量和制造商利潤都高于ND模式，當成本分擔系數小于某一閾值時，NL模式下的零售商利潤和供應鏈利潤都增加。

第三，單獨減排模式，當制造商投資區塊鏈技術平臺所支付的技術固定費用較小時，采用區塊鏈技術下所產生的碳排放、制造商利潤、零售商利潤和供應鏈總體利潤都更高。

第四，聯合減排模式下，當產品檢驗結果為假的敏感系數較小時，采用區塊鏈技術下所產生的碳排放、制造商利潤、零售商利潤和制造商總體利潤都更高。

上述結論對于區塊鏈技術在低碳減排模式中的應用有如下啟示。

第一，對于制造商來說，是否采用區塊鏈技術的決策與減排模式沒有關系，不管零售商成本分擔比例有多小，制造商都傾向于選擇聯合減排模式；當制造商決定引入區塊鏈技術平臺后，選擇聯合減排模式更有利于企業長遠發展。如果減排模式固定，制造商是否做出引入區塊鏈技術平臺的決策，主要取決于消費者對產品檢驗與評估所需要的時間和制造商投入區塊鏈技術的固定費用的大小。

第二，對于零售商來說，不管制造商是否引入區塊鏈技術檢驗平臺，當成本分擔比例較小時，選擇聯合減排模式都是最優決策，反之，不參與聯合減排是最優決策。當減排模式固定時，如果消費者對產品檢驗與評估所需要的時間較小時，選擇引入區塊鏈技術檢驗平臺下的模式更有利。

第三，對于供應鏈整體來說，無論制造商是投入使用區塊鏈技術，都是聯合減排模式優于單獨減排。當減排模式固定時，無論是單獨減排模式還是聯合減排模式，都是制造商投入使用區塊鏈技術平臺之后的利潤更高。

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