基于销售返利契约的低碳供应链协调策略研究.pdf-

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第３０卷第９期管理评论Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．９２０１８年９月ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＲｅｖｉｅｗＳｅｐ．，２０１８基于销售返利契约的低碳供应链协调策略研究李友东１夏良杰２王锋正３（１．内蒙古财经大学工商管理学院，呼和浩特０１００７０；２．天津财经大学商学院，天津３００２２２；３．内蒙古大学经济管理学院，呼和浩特０１００２１）摘要针对低碳供应链减排合作机制下的协调策略问题，引入销售返利机制，分别构建了制造商给消费者返利与收入共享契约、向下返利契约和制造商给消费者返利与减排成本分摊契约三种不同类型的契约模型，探讨在存在碳税和消费者低碳偏好情形下，销售返利契约对低碳供应链绩效的影响。假设在市场需求是线性的两阶段供应链中的制造商居于核心地位，运用博弈论模型，分别对所提出三种契约的有效性和灵活性进行分析研究。研究发现，在一定的条件下，制造商和零售商采用合适的协调契约形式可以获得更多的收益并能提高供应链的整体绩效，给出不同契约下双方的讨价还价空间并讨论了不同契约之间的相互关系。最后利用数值算例分析方法对结果进行了验证和说明。关键词低碳供应链；销售返利契约；碳税；供应链协调；博弈论收稿日期２０１６－０６－２３基金项目国家自然科学基金项目（７１５０２１２３；７１５６３０３３）；内蒙古自然科学基金项目（２０１５ＭＳ０７０９）；内蒙古大学高层次人才引进科研启动项目（１３５１４４）。作者简介李友东，内蒙古财经大学工商管理学院讲师，硕士生导师，博士；夏良杰，天津财经大学商学院副教授，硕士生导师，博士；王锋正，内蒙古大学经济管理学院副教授，硕士生导师，博士。引言温室气体排放（以下简称 “ 碳排放 ” ）已经成为世界瞩目的问题之一［１］。为了控制碳排放，世界各国和地区实施了各种不同的碳减排规制，包括碳交易、碳税、碳中和等。迄今为止，包括丹麦、荷兰、澳大利亚、法国、欧盟等经济发达国家和地区都不同程度地开征了碳税。作为发展中国家，中国也积极研究碳税政策，准备择时开征碳税。在碳规制约束下，企业的生产和服务活动的碳排放总量受到限制，进而导致碳排放的外部成本内部化，这必将对企业决策及其供应链运营产生重要影响。与此同时，公众的环保意识不断提高，ＢＢＭＧ意识消费者报告指出，现在的消费者更加注重社会价值和环境改善。该报告同时也发现６７％的美国人赞同购买环境友好型产品，５１％的人愿意为这些环保产品支付更高的价格［２］。因此，在供应链的运营过程中考虑产品的碳排放水平，通过供应链协调来解决产品生产制造过程中的碳排放问题日益受到广泛的认可。为了在激烈的市场竞争中获得竞争优势，供应链成员需要彼此之间密切合作配合，通过多种销售返利形式来提高竞争力，以便在满足政府和消费者日益提高的环保要求的基础上，降低整个供应链成本，提升供应链的绩效并获得更高的市场份额［３］。基于此，本文在同时考虑碳税、产品的减排水平和销售返利的情况下，研究制造商主导型低碳供应链协调决策和销售返利选择问题对指导低碳供应链的运营管理具有重要的意义。文献回顾随着气候变暖，环境和能源紧缺问题日益凸显，各国政府都在积极寻求解决的办法。学者们普遍认为，碳减排市场激励的最有效手段包括碳交易［４，５］和碳税［６］等。碳税是指针对二氧化碳排放所征收的税，是政府确定碳排放的价格后，由排放主体自行决定排放水平，政府按照排放主体的化石燃料燃烧后的排碳量进行征收［７］。其好处是征收碳税只需要额外增加非常少的管理成本就可以实现。与碳交易价格随着需求供给不同第９期李友东，等基于销售返利契约的低碳供应链协调策略研究２１９而变化相比，碳税中的碳排量价格则是保持相对稳定的，企业可以提前预知碳排放价格，分析碳税政策对企业运营管理的影响。Ｋｕｏ等［８］讨论了碳税对政府和企业的交互作用，分析比较了不同的碳税价格对产品的产量、企业的减排研发投入以及政府税收的影响。Ｈｕｉｓｉｎｇｈ等［９］调查了不同行业的减排技术创新和碳税政策干预对提高能源利用效率和减少碳排放的影响。值得一提的是，将碳税和供应链系统结合来研究环境改善问题在近几年才越来越受到人们的重视。程永宏和熊中楷［１０］分析了碳税政策下供应链最优减排策略、定价和协调策略。熊中楷等［１１］分析了碳税和消费者环保意识对供应链中碳排放的影响。在供应链契约研究中，针对收益分享和销售价格返利契约的研究文献较多［１２－１４］。许多学者利用供应链契约设计研究了低碳供应链问题。在需求同时受市场价格和排放水平影响的前提下，考虑碳排放成本内部化所导致的一系列运营新问题，包括供应链企业选择不同的契约设计对供应链减排合作的影响研究［１５，１６］，具有公平偏好的制造商向零售商提供两部定价契约的低碳供应链协调问题［１７］以及供应链企业减排优化问题等［１８］。为了提升供应链绩效，许多学者建议通过设计合理的供应链销售返利契约对供应链进行整合。Ｇｅｒｓｔｎｅｒ和Ｈｅｓｓ［１９］分析比较了消费者返利和零售商返利对渠道绩效的影响。Ｃｈｉｕ等［２０］研究发现一个设计合适的销售返利契约可以协调供应链，提高供需双方的期望利润并能降低合作各方的风险水平。秦娟娟等［２１］从供应商管理库存的角度研究了供应链下的两个协调机制促销成本分摊机制和销售返利机制，并对两种机制下的供应链协调问题进行了研究，分析这两个机制对供应链绩效的影响。Ａｙｄｉｎ和Ｐｏｒｔｅｕｓ［２２］比较了零售商销售返利和制造商直接给消费者返利两种情形，发现无论是制造商或零售商都不倾向于给合作伙伴一个特定的返利方式。通过梳理文献可以发现，很少有文献通过收益分享结合返利为视角来研究低碳供应链协调问题。另外大部分文献仅仅考虑了价格的影响，但是需求还受到其他因素的影响，诸如产品排放水平、碳税以及消费者环境偏好等［２３］。因此，更加符合实际的情形是制造商可以通过减排投入努力降低产品碳排放水平来扩大市场份额，同时减排带来的另外一个好处是降低企业的环境成本。但是李大元等［２４］研究发现理性企业其实并没有动力主动追求环境效益。故而需要考虑将政府环境政策（如碳交易、碳税等）和消费者偏好等影响需求的因素引入到产品中，从而使企业产生减排的动力，同时考虑构建新的契约关系来分析不同供应链主体之间的收益。本文将销售返利、碳税和减排水平这些因素考虑到模型中，提出了制造商主导下的低碳供应链协调问题及解决办法。该协调策略是基于零售商返利和消费者返利两种形式建立的。这两种形式区别在于零售商返利增加了每销售单位产品所获得的边际利润而消费者返利增加了消费者对产品的需求。在消费者有低碳偏好和制造商是碳排放主体的假设下，本文研究和比较了三种不同的协调契约的方法，即制造商给消费者返利与收益分享契约（ｓａｌｅｓ ⁃ ｒｅｂａｔｅａｎｄｒｅｖｅｎｕｅｓｈａｒｉｎｇｃｏｎｔｒａｃｔ，ＳＲ＆ＲＳ）、下游返利契约（ｄｏｗｎｗａｒｄｓａｌｅｓ ⁃ ｒｅｂａｔｅｃｏｎ ⁃ ｔｒａｃｔ，ＤＳＲ）和制造商给消费者返利与碳减排成本分摊契约（ｓａｌｅｓ ⁃ ｒｅｂａｔｅａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ⁃ ｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｓｔｓｈａｒｉｎｇｃｏｎ ⁃ ｔｒａｃｔ，ＳＲ＆ＲＣＳ），并证明这些契约方法在供应链协调中是非常有效的。在ＳＲ＆ＲＳ中，制造商提供返利给最终消费者且零售商分享其收益的一定比例来补偿制造商损失。在ＤＳＲ中，制造商通过降低批发价格为下游零售商提供返利，随后零售商也要减少其对消费者的零售价格以提高产品的市场需求量。在ＳＲ＆ＲＣＳ中，制造商向消费者提供销售返利和供应链成员都参与减排成本的分摊。本文试图通过这些协调机制的使用来检验对供应链的协调。本文基本内容如下第二部分对研究对象和问题进行了描述并给出了模型假设；第三部分对模型分不同的供应链结构进行了求解，主要研究和比较了三种不同的协调契约ＳＲ＆ＲＳ、ＤＳＲ和ＳＲ＆ＲＣＳ，在此分析基础上，总结不同的供应链驱动机理下的企业行为选择策略；第四部分进行算例研究；最后总结全文。本文的研究结果表明（１）在政府征收碳税和消费者对低碳产品存在偏好的假定下，引入销售返利分别构建制造商给消费者返利与收益分享契约、下游返利契约以及制造商给消费者返利与碳减排成本分摊契约三种不同类型的契约模型，可以消除渠道冲突，实现供应链收益的Ｐａｒｅｔｏ改善；（２）三种返利契约对渠道成员都有极强吸引力，但是制造商更喜欢给消费者返利与收益分享契约或下游返利契约，而零售商喜欢制造商给消费者返利与碳减排成本分摊契约。２２０管理评论第３０卷问题描述与模型假设本文考虑单一零售商和单一制造商组成的两级供应链结构。制造商占主导地位，可以选择返利对象和返利数量及减排投入，制造商将产品以批发价格ｐｍ提供给零售商，零售商将产品按市场价格ｐｒ卖给消费者，为了获得更多的利润，零售商有动机通过降低产品的市场价格从而给消费者一定的返利，或者与制造商一起分摊减排成本以及将增加收益与制造商分享，零售商的这些行为会提高消费者的需求从而提升销售额，因此制造商的返利策略会影响消费者的需求和零售商的销售积极性。考虑前文所提到的三种形式，即ＳＲ＆ＲＳ、ＤＳＲ和ＳＲ＆ＲＣＳ，在此问题下，对模型做如下假设（１）假定消费者有低碳偏好且市场对于低碳产品的需求具有确定性，由产品价格和减排水平线性决定。即用ｑ＝ａ－ｂｐ＋ σ ｅ表示［１４，１５］，其中ａ是产品的市场容量，ｂ是需求对价格的敏感系数， σ 市场需求对单位产品减排量的敏感性。（２）产品的碳减排成本Ｃ（ｅ）随着减排水平的提高而单调递增［２５］，本文设减排成本函数为Ｃ（ｅ）＝１／２ · η ｅ２， η 为减排成本系数且 η ＞０。（３）假设信息完全并且运输、采购及产品再定价没有时间间隔，即时发生，不考虑制造商和零售商的边际成本，制造商的生产能力足够满足市场需求，不产生缺货。（４）假设单位产品的碳排放总量为１，则产品的排放量为１－ｅ。政府对制造商按碳排放量征收碳税，税率为ｔ。本文中使用的其他符号说明如表１。表１主要参数及其说明决策变量ｐｃ，ｐｍ，ｐｒ分别为不考虑返利时供应链集中决策价格、分散决策时批发价格和零售价格ｅｃ，ｅｍ分别表示不考虑返利时供应链集中决策的减排水平和分散决策时制造商的减排水平，０ ≤ ｅｃ，ｅｍ＜１ｅｉｒ表示考虑返利时制造商减排水平，０ ≤ ｅｉｒ＜１非决策变量 τ 单位产品的销售返利额 σ 市场需求对单位产品减排量的敏感性ｑｃ，ｑｄ分别表示不考虑返利时供应链集中决策和分散决策的市场需求 π ｃ， π ｍ， π ｒ分别表示不考虑返利时供应链集中决策利润、分散决策情形下制造商利润和零售商利润 π ｉｒ， π ｉｒｍ， π ｉｒｒ分别表示考虑返利时供应链集中决策、制造商和零售商的利润ｑｉｒ，ｑｓｒ，ｑｄｓｒ，ｑｒｃｓ分别表示考虑返利时集中决策情形、ＳＲ＆ＲＳ契约、ＤＳＲ契约和ＳＲ＆ＲＣＳ契约形式下的市场需求 η 制造商减排成本系数， η ＞０ｔ征收碳税的税率 λ ＳＲ＆ＲＳ契约下的收益分享因子，０ ≤ λ ＜１ π ｓｒｍ， π ｓｒｒ分别表示ＳＲ＆ＲＳ契约下制造商和零售商的利润 α ＤＳＲ契约下的制造商给零售商批发价格的返利因子，０＜ α ＜１ π ｄｓｒｍ， π ｄｓｒｒ分别表示ＤＳＲ契约下制造商和零售商的利润 θ ＳＲ＆ＲＣＳ契约下的零售商对制造商减排成本的分摊比例因子， θ ≥ ０ π ｒｃｓｍ， π ｒｃｓｒ分别表示ＳＲ＆ＲＣＳ契约下制造商的利润和零售商的利润模型建立及求解分析１、不考虑返利时的供应链集中和分散决策分析按照供应链分析的一般原理，在集中决策情形，只需要确定集中决策下的价格ｐｃ和减排水平ｅｃ。此时的利润函数为 π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）＝（ｐｃ－ｔ（１－ｅｃ））（ａ－ｂｐｃ＋ σ ｅｃ）－ η ｅ２ｃ／２（１）在分散决策中，制造商和零售商由于双边际效应会各自尽力使其利润最大化，制造商和零售商的利润分别为 π ｍ（ｐｍ，ｅｍ）＝（ｐｍ－ｔ（１－ｅｍ））（ａ－ｂｐｒ＋ σ ｅｍ）－ η ｅ２ｍ／２（２） π ｒ（ｐｒ）＝（ｐｒ－ｐｍ）（ａ－ｂｐｒ＋ σ ｅｍ）（３）第９期李友东，等基于销售返利契约的低碳供应链协调策略研究２２１在垄断或寡头垄断市场中，制造商在供应链中居于主导地位，从而可以建立制造商零售商的主从斯塔克尔伯格（Ｓｔａｃｋｅｌｂｅｒｇ）博弈模型，制造商有动机激励零售商以改变其行为。制造商作为主导者首先行动，零售商在获知制造商决策的基础上进行决策，双方以各自利润最大化为目标。在此博弈中，零售商首先根据制造商的批发价格确定其边际收益，然后制造商利用零售商的反应函数确定其边际收益。本文令Ｉ＝ σ ＋ｂｔ，Ａ＝２ｂ η －Ｉ２，Ｂ＝４ｂ η －Ｉ２，Ｃ＝ａ－ｂｔ，因此可得结论１。结论１当Ａ＞０时，（１）在集中决策和分散决策两种情境下，渠道利润函数关于价格和减排水平是凸的；（２）供应链利润、制造商和零售商各自的利润以及市场需求都随着 η 的增加而减少；（３）分散决策下制造商和零售商最优利润比 π ｍ／ π ｒ＝１＋Ａ／２ｂ η ，制造商获得了更多的利润。证明（１）由式（１）关于决策变量价格ｐｃ和减排水平ｅｃ求偏导，有 ∂ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｐｃ＝（ａ＋ｂｔ）－２ｂｐｃ＋（ σ －ｂｔ）ｅｃ（４） ∂ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｅｃ＝（ σ －ｂｔ）ｐｃ＋ｔ（ａ－ σ ）＋（２ σ ｔ－ η ）ｅｃ（５）由式（４）和式（５）可得 ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｐ２ｃ＝－２ｂ， ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｅ２ｃ＝２ σ ｔ－ η 和 ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｐｃ ∂ ｅｃ＝ ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｅｃ ∂ ｐｃ＝ σ －ｂｔ，利用多元函数极值求解法，可得到 ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｐ２ｃ · ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｅ２ｃ－ ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｐｃ ∂ ｅｃ · ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｅｃ ∂ ｐｃ＝Ａ，由于 ∂ ２ π ｃ（ｐｃ，ｅｃ）／ ∂ ｐ２ｃ＜０，因此，当Ａ＞０时，海塞矩阵负定，联立（４）（５）两式，可得在集中决策下满足Ａ＞０条件时的最优解为ｐ ∗ ｃ＝［ η （ａ＋ｂｔ）－ｔ（ａ＋ σ ）Ｉ］／（２ｂ η －Ｉ２）和ｅ ∗ ｃ＝（ａ－ｂｔ）Ｉ／（２ｂ η －Ｉ２），相应地，最优产量为ｑ ∗ ｃ＝ｂ η （ａ－ｂｔ）／（２ｂ η －Ｉ２），最优利润为 π ∗ ｃ＝ η （ａ－ｂｔ）２／［２（２ｂ η －Ｉ２）］且 ∂ ｑ ∗ ｃ／ ∂ η ＜０， ∂ π ∗ ｃ／ ∂ η ＜０。同样分散决策情形也能得到类似的结论。即当满足Ａ＞０时，集中决策和分散决策情形下的渠道利润存在最优值。（２）以制造商主导的分散决策情形下，利用Ｓｔａｃｋｅｌｂｅｒｇ博弈，制造商的决策以自身收益最大化为中心，而追随者零售商需要考虑制造商的决策后再决定其行为，按照动态决策顺序的解法，首先需要解决零售商的决策变量，即市场价格ｐｒ，然后将其代入制造商的利润函数来确定制造商的决策变量ｐｍ和ｅｍ，从而最终确定零售商的价格。由式（３）可得零售商的利润关于价格的偏导为 ∂ π ｒ／ ∂ ｐｒ＝ａ＋ｂｐｍ＋ σ ｅｍ－２ｂｐｒ（６）令 ∂ π ｒ／ ∂ ｐｒ＝０，可得ｐｒ＝（ａ＋ｂｐｍ＋ σ ｅｍ）／２ｂ（７）将式（７）代入（２）化简可得制造商的利润函数为 π ｍ（ｐｍ，ｅｍ）＝［（ｐｍ－ｔ（１－ｅｍ）］（ａ－ｂｐｍ＋ σ ｅｍ）－ η ｅ２ｍ／２（８）式（８）关于决策变量ｐｍ和ｅｍ求偏导并令其等于零，可得Ｓｔａｃｋｅｌｂｅｒｇ博弈下，分散决策获得最优值为ｐｍ＝［２ η （ａ＋ｂｔ）－ｔ（ａ＋ σ ）Ｉ］／（４ｂ η －Ｉ２）和ｅｍ＝Ｉ（ａ－ｂｔ）／（４ｂ η －Ｉ２）。代入式（７）可得ｐｒ＝［ η （３ａ＋ｂｔ）－ｔ（ａ＋ σ ）Ｉ］／（４ｂ η －Ｉ２）。因为 ∂ ２ π ｍ／ ∂ ｐ２ｍ · ∂ ２ π ｍ／ ∂ ｅ２ｍ－（ ∂ ２ π ｍ／ ∂ ｐｍ ∂ ｅｍ）２＝ｂ η －Ｉ２／４，若要 π ｍ和 π ｒ满足凸性，需要 ∂ ２ π ｍ／ ∂ ｐ２ｍ · ∂ ２ π ｍ／ ∂ ｅ２ｍ－（ ∂ ２ π ｍ／ ∂ ｐｍ ∂ ｅｍ）２＞０，即Ｂ＞０。因此，当Ｂ＞０时，制造商的利润函数批发价格和减排水平是凸的。此时的最优利润如表２所示。易证分散决策下制造商和零售商的利润也会随着 η 的增加而减少。表２无返利时集中和分散决策主要参量表分散决策集中决策变量值变量值ｐｒ［ η （３ａ＋ｂｔ）－ｔ（ａ＋ σ ）Ｉ］／Ｂｐｍ［２ η （ａ＋ｂｔ）－ｔ（ａ＋ σ ）Ｉ］／Ｂｐｃ［ η （ａ＋ｂｔ）－ｔ（ａ＋ σ ）Ｉ］／ＡｅｍＩ · Ｃ／Ｂ π ｍ η Ｃ２／（２Ｂ）ｅｃＩ · Ｃ／Ａ π ｒｂ η ２Ｃ２／Ｂ２ π ｍ＋ π ｒ η Ｃ２（６ｂ η －Ｉ２）／（２Ｂ２） π ｃ η Ｃ２／（２Ａ）ｑｄｂ η Ｃ／Ｂｑｃｂ η Ｃ／Ａ２２２管理评论第３０卷（３）显然，在分散渠道中，总利润和市场需求都低于集中决策，如果供应链成员独自决策使其利润最大，并不能使系统协调。在表２可以得知，在价格和减排努力水平下， π ｍ／ π ｒ＝１＋Ａ／２ｂ η ，即 π ｍ／ π ｒ＞１。即 π ｍ＞ π ｒ，可以看出在分散决策情形时，制造商可以获得更多的利润份额。本文以制造商为供应链核心企业，研究和验证两种形式（制造商给消费者返利和制造商给零售商返利）能否消除分散决策系统的双边际效应。由于制造商是供应链核心企业，因此制造商制定其减排水平后零售商会根据这一情况来确定其市场价格。这一价格是消费者用于判断从产品的减排水平所获得的额外收益（心理账户）的一种参考价格［２６］。故而我们需要讨论在政府征收碳税的前提下，制造商和零售商分别各自制定自己的价格时，什么样的最优返利和减排水平才能协调供应链２、考虑返利情形的集中决策分析在存在返利值为 τ 和减排水平ｅｉｒ的情形下，供应链利润为 π ｉｒ（ τ ，ｅｉｒ）＝［ｐｒ－ τ －ｔ（１－ｅｉｒ）］［ａ－ｂ（ｐｒ－ τ ）＋ σ ｅｉｒ］－ η ｅ２ｉｒ／２。其中 τ 为供应链系统提供给消费者的销售返利数量，对其关于 τ 和ｅｉｒ求导，令ｄ π ｉｒ（ τ ，ｅｉｒ）／ｄ τ ＝０和ｄ π ｉｒ（ τ ，ｅｉｒ）／ｄｅｉｒ＝０可得 τ ＝２ η Ｃ（ｂ η － σ Ｉ）／（ＡＢ）（９）ｅ ∗ ｉｒ＝Ｉ · Ｃ／Ａ（１０）供应链的需求量和利润分别为ｑ ∗ ｉｒ＝ｂ η Ｃ／Ａ和 π ∗ ｉｒ＝ η Ｃ２／（２Ａ），由此可得结论２。结论２供应链系统提供给消费者的返利值 τ 、减排水平ｅｉｒ和分散决策情形下的最优零售价格ｐｒ，可以实现低碳供应链协调；当Ａ＞０时， π ∗ ｉｒ关于 τ 和ｅｉｒ是凸的且最优减排水平与集中决策结果相同。从上面分析可以得出，当返利额 τ ＝ｐｒ－ｐｃ，即渠道成员在分散决策价格下提取的返利额 τ 可以在这一系统中达到协调，尽管在考虑分散决策情形的零售商定价使得制造商和零售商合作实现最大利润，但是返利额必须由制造商直接提供给消费者，因为制造商是供应链的主导方，这一策略是可行的。在合作框架下，制造商和零售商的最优利润分别由下面两个方程确定 π ｉｒｍ＝［ｐｍ－ τ －ｔ（１－ｅｉｒ）］［（ａ－ｂ（ｐｒ－ τ ）＋ σ ｅｉｒ］－ η ｅ２ｉｒ／２和 π ｉｒｒ＝（ｐｒ－ｐｍ）［ａ－ｂ（ｐｒ－

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