基于供應鏈權力結構的綠色技術與區塊鏈采用策略研究

【摘" 要】論文以一個兩階段綠色供應鏈為研究對象，探究了基于不同權力結構的區塊鏈技術采用策略對企業決策、經濟效益與環境效益的影響。通過比較供應鏈中不采用區塊鏈技術、由制造商主導區塊鏈技術采用，以及由零售商主導區塊鏈技術采用3種模式，研究表明：綠色水平和追溯水平較高的產品更容易受到消費者青睞；在制造商主導區塊鏈技術的情境下，綠色水平和追溯水平達到最高，產品的綠色水平和信息透明度顯著提升；供應鏈中區塊鏈技術的應用能夠提升企業利潤，增加經濟效益，尤其在制造商主導區塊鏈技術采用的情況下，供應鏈整體利潤達到最大化。

【關鍵詞】區塊鏈技術；綠色技術；Stackelberg博弈

【中圖分類號】F274；F273.1" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文獻標志碼】A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文章編號】1673-1069（2024）10-0036-04

1 引言

隨著社會經濟的持續發展，綠色可持續性已成為國家的重要戰略之一。可持續發展的理念不僅成為企業在生產和銷售過程中必須考慮的關鍵因素，也日漸受到消費者的廣泛關注和認可。在此背景下，企業紛紛進行轉型升級，將綠色可持續理念深度融入其發展戰略，力求在實現經濟效益最大化的同時，兼顧環境和社會效益的統一。作為推動可持續發展的重要載體，綠色產品的供應鏈透明度、可追溯性和效率直接影響環境保護成效及消費者信任的建立[1]。據PHBS智庫報告，全球綠色產品貿易額從2007年的0.91萬億美元增至2020年的1.43萬億美元，并持續增長。我國自“十三五”以來，通過密切合作，已推廣近兩萬種綠色產品，保持全球綠色產品出口領先地位。然而，綠色產品供應鏈體系面臨一系列嚴峻挑戰，核心問題包括信息不對稱性加劇、信任機制缺失以及產品溯源機制的復雜性。這些因素不僅困擾了消費者的選擇和購買，還影響了綠色消費市場的健康發展。因此，探索并應用前沿技術以破解這些瓶頸，已成為推動綠色產品供應鏈朝著更加可持續方向發展的關鍵路徑[2]。

區塊鏈技術作為一種革命性的分布式賬本技術，憑借其去中心化、數據不可篡改和高度透明的特性，為綠色產品供應鏈管理的革新提供了強有力的技術支撐[3]。融合此技術，企業可構建全面追溯體系，實現供應鏈全程透明管理[4]。大幅提升了供應鏈的透明度的同時，使每一環節的綠色實踐都能被精準追溯和驗證[5]，同時顯著增強了供應鏈的公信力，為消費者提供更加可靠、透明的產品信息來源，從而有效激發綠色消費市場的活力與潛力[6]。區塊鏈技術的深度應用不僅是應對當前綠色產品供應鏈中諸多挑戰的創新策略，更是推動整個綠色經濟體系高效、透明、可持續發展的重要驅動力。

綠色技術概念首先由E. Brawn和D. Wield于1994年提出，他們將其定義為減少環境污染、降低能源及原材料消耗的技術、工藝或產品的總稱。隨后，綠色技術的理念被引入中國，逐漸成為企業在資源與環境規范約束下提升經濟效益的關鍵技術創新。

本文在考慮制造商的綠色產品批發價格、綠色投入水平、零售商的零售價格以及區塊鏈技術成本的基礎上，分別建立了制造商和零售商的最優決策模型。通過比較制造商不使用區塊鏈技術、自建區塊鏈平臺以及與區塊鏈溯源零售商合作的3種情況，分析了區塊鏈技術在降低企業成本、提升利潤空間方面的積極意義，并據此提出了相應的針對性建議。

2 模型建立及假設

假設兩階段綠色供應鏈中只有一個制造商M與一個零售商R。制造商M在供應鏈中占主導地位，將生產的綠色產品通過下游零售商銷售給消費者。如果制造商自建區塊鏈平臺，則需要承擔全部技術成本；如果制造商選擇與區塊鏈溯源零售商合作，則技術成本由零售商承擔。本文模型涉及的參數及含義如下：w表示制造商選擇的批發價格，w＞0；c表示成本，c＞0；e表示綠色投入水平，e＞0；p表示下游零售商提供給消費者的價格，p＞0；α表示消費者對綠色水平的偏好，α＜0≤1；β表示追溯水平偏好，β＜0≤1；I表示產品可追溯水平，I＞0。

假設1：制造商和零售商關于市場信息完全對稱，制造商生產低碳產品產量與市場需求量相等，且市場能夠完全出清。

假設2：市場需求由產品價格、綠色投入水平和區塊鏈技術成本共同決定。當供應鏈不采用區塊鏈技術時，市場需求函數為q=1-p+αe；當供應鏈采用區塊鏈技術時，市場需求函數為q=1-p+αe+βI。

3 基本博弈模型

此部分將分別建立不同策略下的博弈模型。為探討區塊鏈技術對供應鏈決策所帶來的影響，接下來首先建立供應鏈不采用區塊鏈技術的基本模型。

3.1 供應鏈中不使用區塊鏈技術

在本場景中，供應鏈不采用區塊鏈技術，市場需求函數可表示為：q=1-p+αe" " " " " " （1）

制造商作為博弈領導者，其決策順序為：制造商優先決策綠色投入水平e和批發價格w，零售商作為追隨者根據制造商的價格信息決定銷售價格p。此時可以分別列出制造商利潤函數與零售商利潤函數，采用逆向歸納法求解：

πM= q（w-c）-μe2" " " "（2）

-μe2表示制造商投入綠色技術而產生的額外成本。根據邊際成本遞增效應，隨著綠色投入水平的提升，投入成本會逐漸增加，而增速放緩，因此該成本采用二次型函數，從總利潤q（w-c）中扣除。

πR=q（p-w） （3）

對于式（3）求關于p的一階偏導數和二階偏導數，判斷πR是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：p=（4）

繼而求得最優零售價格下需求量為：q=（5）

將式（5）代入式（2）中得：

πM =" " " " "（6）

對于式（6）求關于w的一階導數和二階導數，判斷πM是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：

w=" （7）

將式（7）代入式（2）中得：

πM =-μe2" " "（8）

對于式（8）求關于e的一階導數和二階導數，當α2＜4μ時，πM是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：e = " nbsp; "（9）

將式（9）分別代入式（1）（4）和式（7）中得：

q=" " " " " " "（10）

w =" " " " " " "（11）

p =" " " " " " "（12）

將式（9）（10）（11）（12）分別代入式（2）（3）中可求出制造商最大利潤和零售最大利潤分別為：

π=" " " " " " " " " " " " " "（13）

π=" " " " " " " " " " " " " "（14）

3.2 制造商主導區塊鏈技術采用

制造商采用區塊鏈技術時需承擔技術成本，區塊鏈技術的采用能改善消費者對產品的信任，提升效用。此時的需求函數為：q=1-p+αe+βI" " " " " （15）

由于制造商在供應鏈中處于領導地位，二者的博弈順序為：制造商優先決策綠色投入水平e和產品可追溯水平I，進而決定批發價格w；零售商作為追隨者基于制造商的價格信息決定銷售價格p。此時可以分別列出制造商利潤函數與零售商利潤函數，采用逆向歸納法求解：πM= q（w-c）-μe2-κI2" （16）

-μe2-κI2表示制造商投入綠色技術和區塊鏈技術而產生的額外成本。根據邊際成本遞增效應，隨著綠色投入水平和產品可追溯水平的提升，投入成本會逐漸增加，而增速放緩，因此該成本采用二次型函數，從總利潤q（w-c）中扣除。

πR=q（p-w）" " " " " " " "（17）

對于式（15）求關于p的一階偏導數和二階偏導數，判斷πR是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：p=" " " （18）

繼而求得最優零售價格下需求量為：q= （19）

將式（19）代入式（16）中得：

πM=" " （20）

對于式（20）求關于w的一階偏導數和二階偏導數，判斷πM是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：w=（21）

將式（21）代入式（20）中得：πM=

繼而求得πM關于e和I的海塞矩陣：

H==" " " （22）

當一階順序主子式＜0，且二階順序主子式-＞0時，海塞矩陣負定，存在最優綠色投入水平e和區塊鏈技術成本I，使制造商獲得最大收益。聯立關于e和I的一階偏導方程可得最優解e*和I*：

e=（23）

I=（24）

繼而求得最優解w*和p*：

w=（25）

p=（26）

將式（23）（24）（25）（26）分別代入式（15）（16）（17）中可求出最優需求量，制造商最大利潤和零售商最大利潤分別為：

q=

π=-

π=

3.3 零售商主導區塊鏈技術采用

制造商與區塊鏈溯源零售商合作，技術成本由零售商承擔。此時的需求函數為：q=1-p+αe+βI（27）

由于制造商在供應鏈中處于領導地位，二者的博弈順序為：制造商優先決策綠色投入水平e，進而由零售商決策追溯成本I，已知技術成本的前提下制造商制定批發價w，零售商作為追隨者根據制造商的價格信息決定銷售價格p。此時可以分別列出制造商利潤函數與零售商利潤函數，采用逆向歸納法求解：πM=q（w-c）-μe2 （28）

-μe2表示制造商投入綠色技術而產生的額外成本。根據邊際成本遞增效應，隨著綠色投入水平的提升，投入成本會逐漸增加，而增速放緩，因此該成本采用二次型函數，從總利潤q（w-c）中扣除。

πR=q（p-w）-κI2 （29）

-κI2表示零售商投入區塊鏈技術而產生的額外成本。根據邊際成本遞增效應，隨著產品可追溯水平的提升，投入成本會逐漸增加，而增速放緩，因此該成本采用二次型函數，從總利潤q（p-w）中扣除。

對于式（29）求關于p的一階偏導數和二階偏導數，判斷πR是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：p=" " （30）

繼而求得最優零售價格下需求量為：q=（31）

將式（31）代入式（26）中得：

πM= （32）

對于式（32）求關于w的一階偏導數和二階偏導數，判斷πM是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：w=" " " " " " " （33）

將式（33）代入式（30）和式（31）中得：

p=" " " " " " " （34）

q=" " " " " " " （35）

將式（33）（34）（35）代入式（29）中得：

πR=" " " " " " " （36）

對于式（36）求關于I的一階偏導數和二階偏導數，當β2＜8κ時，πR是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：I*=" " " " " " " （37）

將式（33）（34）（35）代入式（28）中得：

πM= （38）

對于式（38）求關于e的一階偏導數和二階偏導數，當α2＜4μ時，πM是一個concave函數，有最大值；令一階偏導數為零，進一步求得：e= （39）

進而求得最優追溯水平為：I= （40）

最優批發價格為：w= （41）

最優零售價為：p= （42）

將式（41）（42）分別代入式（35）（36）（38）中可求出最優需求量，零售商最大利潤和制造商最大利潤分別為：

q= （43）

π=- （44）

π=- （45）

4 對比分析

命題1. 外生參數對制造商利潤的影響為：＞0，＞0，＞0，＞0，＞0，＜0，＜0，＜0，＜0，＜0。

證明：對消費者綠色水平偏好α，追溯水平偏好β，綠色投入成本系數μ和追溯成本系數κ，分別求π、π、π關于α、β、μ、κ的偏導，易證：=＞0恒成立，同理得，＞0，＞0；=＞0恒成立，同理得＞0；=-＜0恒成立，同理得＜0；=-＜0恒成立，同理得＜0，＜0。

命題1表明，消費者的綠色偏好程度與追溯偏好水平對制造商的利潤水平及市場需求展現出正向的驅動效應；相反，綠色投入的成本系數與追溯實施的成本系數則對制造商的利潤及市場需求構成負向制約。這是由于消費者綠色偏好程度的加大會促使制造商增加綠色投入，以滿足市場需求，進而提升市場份額和品牌形象，獲得更高利潤；消費者對產品溯源信息及生產過程透明度的需求日益增強，傾向于利用區塊鏈等先進技術來驗證產品的安全性和真實性。這種追溯偏好激勵制造商部署追溯體系，以增強消費者信任度，進而促進銷量的增長與利潤的提升。而綠色技術與追溯系統的研發成本、運營成本、維護成本等較高，增加了產品生產總成本，若不能通過提高售價或增加銷量進行有效補償，將壓縮企業的利潤空間。制造商在強化綠色與可追溯戰略的同時，應注重成本控制與優化，積極探索供應鏈協同機制，與零售商等合作伙伴共享技術成果以降低個體投入。

命題2. 當制造商主導區塊鏈技術采用時，綠色投入水平達到最優狀態，產品環保程度高。

證明：e-e=-

=-＞0

e-e=-

=-＞0

e-e=-

=＜0

命題2表明，e＞e＞e，即制造商主導區塊鏈技術采用時，產品綠色投入水平達到最優狀態。制造商主導供應鏈權力結構時，能夠有效整合供應鏈上下游的資源與信息，從原材料采購到生產制造、物流配送各環節優化資源配置，實現綠色發展。制造商企業應充分發揮供應鏈中的核心作用，加大綠色技術研發投入，積極與下游企業合作，密切關注市場動向，通過推廣綠色產品踐行可持續發展的社會責任，提升品牌形象與消費者好感度。

命題3. 當制造商主導區塊鏈技術采用時，追溯水平較零售商主導區塊鏈技術采用時更高，產品信息透明度更高。

證明：I-I=＜0，即I＜I，因此制造商主導區塊鏈技術采用時，產品的追溯水平更高。

命題3表明，就產品可追溯水平而言，制造商主導區塊鏈技術采用策略是更優的選擇，能夠高效推動供應鏈實現透明化發展。與命題2類似，制造商在供應鏈權力結構中處于核心位置，能夠有效地整合供應鏈上下游的生產信息，確保其在供應鏈各環節中的連貫性和準確性，從而提升產品可追溯水平。企業應制定統一的技術標準和規范，充分利用制造商在供應鏈權力結構中的主導作用，加快數字化轉型，確保供應鏈各節點在信息處理和數據交換上的一致性，為產品可追溯性和信息透明度提供有力保障。

5 結論

本文運用Stackelberg博弈方法研究了綠色產品供應鏈中制造商和零售商，對基于供應鏈權力結構的區塊鏈與綠色技術采用策略進行探討。通過建立模型，使用逆向歸納法求出最優決策下制造商、零售商相關變量參數，分別對同等條件下不使用區塊鏈技術、制造商主導區塊鏈技術采用及零售商主導區塊鏈技術采用3種情況下的綠色水平、可追溯水平、收益情況等結果進行對比分析，得出如下結論：

消費者的綠色偏好程度與追溯偏好水平對制造商的利潤水平及市場需求展現出正向的驅動效應；相反，綠色投入的成本系數與追溯實施的成本系數則對制造商的利潤及市場需求構成負向制約。在供應鏈權力架構中，制造商主導區塊鏈技術采用時，將促使綠色發展水平與追溯能力達到最優狀態，使得產品更加環保且信息透明度得以完善。制造商在供應鏈權力結構中處于主體地位時，能夠有效整合供應鏈上下游的資源與信息，從原材料采購到生產制造、物流配送各環節優化資源配置，實現綠色發展。為了吸引更多消費，制造商主動采用區塊鏈技術，以增強產品在運輸及銷售全鏈條中的透明度與可追溯性，從而確保從采購到交付的各環節均嚴格符合環保標準。

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