考虑碳排放和非均衡竞争环境的供应链策略

黄晓慧 何 娟

(西南交通大学交通运输与物流学院, 成都 611756)

随着经济的快速发展,环境污染成为全球性威胁,数据表明,碳排放增长与工业化进程趋于同步,生产制造是碳排放的重要来源[1].政府通过行政手段要求企业承担环保责任,消费者的购买偏好向环保产品倾斜[2-3],越来越多的利益相关者要求企业注重环保问题.因此,碳减排和企业经营决策变得密不可分.

实践中,2个供应商服务于同一零售商的竞争结构并不陌生,但减排要求下,企业竞争环境将面临新的挑战.首先,消费者不再局限于对价格敏感,还会关注碳排放信息,即市场需求受价格和碳减排双重影响.其次,面对碳减排的初步探索,企业生产或减排效率参差不齐,竞争优势改变.再者,企业的减排行动会增加成本,对资金水平提出更高要求.JDI和LG均为苹果手机屏幕供应商,但由于资金短缺,JDI未能快速完成向更节能的OLED显示屏转型,亏损严重,LG则以技术和成本优势获得了苹果认可.因此,考虑以运营能力和资金环境差异的非均衡竞争供应链为背景,分析企业的最优减排策略,探究非均衡竞争带来的连锁反应以及各参与主体的战略选择,具有一定的实践和理论价值.

近年来,学术界在竞争供应链决策研究中已取得长足进步,涉及上游制造商竞争[4]、下游零售商竞争[5]以及供应链竞争[6]等多种竞争结构,但文献多以企业均衡竞争为背景展开.然而,企业发展普遍存在异质性,包括成本[7-8]、发展能力[9]、分销渠道[10]及金融[11-12]等多方面.研究表明,企业对竞争对手异质性特征的战略反应会产生连锁效应,并向整个市场传递[13].Ma等[14]考察了新产品与再制造产品的竞争问题,Wu等[15]则研究了传统供应链和绿色供应链之间的竞争,但他们强调的是生产路径的选择差异,而企业运营能力和资金水平差异下的横向非均衡竞争对各参与方的影响机理仍显模糊.

低碳要求下,减排决策是低碳供应链管理中重点探究的问题,包括成本分担[16]、碳减排政策[17]、企业时间偏好[18]等因素对减排决策的影响.本文将研究进一步拓展至资金约束背景,考察融资行为的影响.另有学者将低碳供应链和竞争供应链结合,探究竞争环境下的减排决策问题.但无论是Zhang等[19]讨论碳限额与交易机制对竞争制造商产品设计和定价决策的影响,还是Meng等[20]在权力结构差异和碳税政策下对竞争企业产品选择的研究,均是以仅有2个竞争制造商的市场为基础,未将研究从制造层面延伸至整个供应链层面.

因此,本文在1个零售商和2个供应商组成的供应链系统中,考虑碳减排和资金约束背景,构建价格和碳减排双敏感需求的Stackelberg博弈模型,讨论生产成本、碳减排效率和资金水平差异下的非均衡竞争对企业决策和经济效益的作用机理,并考察零售商对异质性供应商的定价策略和合作模式的选择.

1 问题描述与假设

此外,本文还存在如下潜在假设：

1) 市场为完全竞争,无风险利率为零.

2) 企业面向下游的销售利润不可为负,即pi≥w≥ci(1+r).

3) 随着互联网技术的发展,供应链数字化水平和信息整合能力快速提升,一定程度上实现了信息透明化,并借鉴文献[4,14]中的信息对称背景,假设市场需求、生产成本、碳减排效率等均为共享信息.

2 模型求解与分析

2.1 2个供应商均存在资金约束

考虑供应商1和供应商2分别拥有自有资金B1和B2,且均存在资金约束,需向银行申请贷款融资,此时,2个供应商和零售商的最优化问题可表述为

(1)

(2)

通过逆向求解法,可以得到供应链成员的均衡决策.

引理12个供应商均存在资金约束时,供应链成员的最优决策分别为

由引理1可得,产品i的市场需求量为

供应链成员利润分别为

由引理1可知,供应商自有资金不足的负面影响将通过融资成本在供应链中传递,均衡决策与融资利率r高度相关,r越大,供应商的减排力度越低.另外,供应商和零售商协商的批发价格的增加意味着供应商可实现盈利的空间加大,故供应商会选择提高减排力度进行市场拓展,在获得更多市场需求的同时实现利润提升,而下游零售商同样会选择提高零售价格以保证利润.当然,企业最优决策和经济效益会受到自身运营能力的影响.

为考察生产成本的影响,假设供应商1的生产成本低于供应商2的生产成本,碳减排效率和自有资金水平无差异,即c1

命题1当2个供应商均存在资金约束时,低生产成本的供应商会投入更多的减排力度,获得更高的零售价格、更多的市场份额和经济效益.

证明根据引理1可得

命题1表明,在竞争环境下,高生产成本并不意味着高零售价格,因为生产成本提升会降低供应商利用碳减排行动来拓展市场的积极性,而零售商会对产品2设定一个较低的销售价格来吸引消费者.然而,相比产品1,即使产品2零售价格更低,其市场需求量依然处于劣势地位.可见,相比销售价格,碳排放水平对消费者购买行动的影响更为明显,低碳环保产品将获得更大的市场份额.尽管供应商1付出了更多的碳减排投资,但市场份额增加的正面效应可覆盖减排成本增量,得到比供应商2更高的经济效益.这说明,在碳排放敏感需求下,供应商依然可以通过降低生产成本来增加企业利润,这与不考虑低碳制造的供应链相似.

为考察碳减排效率的影响,假设供应商1的碳减排效率高于供应商2的碳减排效率(供应商1碳减排成本系数更低),生产成本无差异,即c1=c2=c且η1<η2.对比可得到如下结论.

命题2当2个供应商均存在资金约束时,高减排效率的供应商会制定更高的减排力度实现市场拓展,占据竞争优势.

命题2证明方法类似于命题1.命题2 表明,供应商1减排效率优势会通过更高的减排力度传递至消费市场,协助其进行市场拓展,获得比供应商2更高的经济效益.

2.2 仅有一个供应商存在资金约束

2个竞争供应商的资金状况存在较大差异的情形也较为常见,当竞争者变为资金充足者时,二者的成本结构不同,供应链成员如何制定最优决策是本节探究的主要问题.假设供应商1存在资金约束,供应商2资金充足,供应链成员均以利润最大化为决策目标,则最优化问题可表述为

(3)

(4)

(5)

通过逆向求解法,可得到如下结论.

引理2当供应商2变为资金充足者时,供应链成员的最优决策分别为

由引理2可得,2种产品的市场需求为

供应链成员的利润分别为

通过引理2可知,供应商2变为资金充足者时,不再需要付出额外的融资成本,其减排决策也不再受利率r的影响,但供应商1的减排决策仍受自身资金约束的影响,与r成负相关,即二者决策不再等同.在碳减排敏感下,二者的市场份额也会发生偏移.

推论1当2个供应商资金水平高度不均衡时,其自身生产成本的提升或碳减排效率的降低依然会导致较低的减排力度、零售价格和市场需求.

证明根据上述分析,易得

即无论供应商是否存在资金约束,减排力度均随其生产成本和碳减排成本系数的增加而递减.同理,亦得产品零售价格和市场需求与供应商的生产成本和碳减排效率的关系.证毕.

推论1表明,供应商最优决策会受其自身条件影响,具体来说,生产成本增加,供应商利用碳减排行动来拓展市场的动力降低.同时,较低的碳减排效率(碳减排成本系数较大)也会消耗供应商的减排动力.高排放会使市场需求受到影响,零售商需制定更低的零售价格以吸引消费者,但价格战并不能弥补高碳排量造成的需求损失.

2个供应商的资金水平高度不均衡带来的成本结构差异必然导致企业运营决策和经济效益的不同.为考察各参与主体在其中一个竞争者资金环境改善前后的差异,将2种情形进行比较.

命题3供应商2变为资金充足者时会加大其减排力度,市场需求增加,在原资金水平高度约束时实现利润增长.

命题3表明,供应商2由资金约束状态转为资金充足者时,会选择加大减排投资以拓展市场,虽然市场份额增加,但资金环境改善能否带来更高的利润还受到其原资金水平的限制.供应商2的原资金水平高度约束时,由于资金环境改善大量释放的融资成本可覆盖加大减排力度带来的成本增量,利润提升,否则,融资成本减少量无法弥补减排成本增量,利润受损.另外,供应商2资金环境改变不仅会影响其自身的运营决策,对供应链中的其他利益相关者也会造成影响.

命题4供应商2变为资金充足者时,供应商1即使不改变减排力度,其市场份额和利润也会被侵蚀,零售商利润得到增长.

证明供应商1的减排力度、市场需求和利润变化为

零售商利润的变化为

[(2w-2c2-c2r)g1η1+2η2(w-c1-c1r)g1]+

由命题3和命题4可知,单一供应商资金环境改善对2个竞争者的影响不同,讨论2个供应商资金水平高度不均衡时的差距,得到如下结论.

推论2若不考虑生产成本和减排效率差异,当供应商2资金充足时,供应商2的减排力度、产品零售价格和市场需求均会高于供应商1,但能否获得利润优势取决于供应商1的资金约束程度.

证明当c1=c1=c,η1=η2=η时,供应商1和供应商2的减排力度、产品零售价格、市场需求及利润的差值分别为

只有当B1≤c(a-b1w+b2w)时,供应商2才可获得高于供应商1的经济效益.证毕.

命题4和推论2显示,对资金约束的供应商1而言,竞争对手变为资金充足者会对其造成一定的负面影响.但相比供应商1,资金优势并不一定会使供应商2获得更高利润.从零售商视角,供应商资金环境改善可助其实现利润增长.因此,实践中零售商选择合作伙伴时更偏好于资金充足的供应商.

3 模型拓展

上述基准模型假设零售商对2个非均衡竞争的供应商实行差异化定价策略,通过面向消费市场的零售价格差异来直接传递信息.为证明结果的可行性,本节将零售商以相同价格对2个供应商的产品进行销售以及零售商只与其中的优势供应商合作的2种情形作为拓展,以验证零售商定价及合作模式的选择.

3.1 零售商定价策略的选择

通过逆向求解法可得,2个供应商均存在资金约束时,供应链成员最优决策为

仅有一个供应商存在资金约束时,供应链成员最优决策为

将最优决策代入至更改后的式(1)～(5)中便可得到供应链成员利润,对比可得如下命题.

命题5零售商总会选择差异化定价策略以获得更高利润,同时避免供应商向两极分化发展.

证明基于利润视角,对于供应商均为资金约束的情况,当c1

当c1=c2=c且η1<η2时,有

当仅有一个供应商存在资金约束时,令c1=c2=c,η1=η2=η,企业利润的变化为

证毕.

命题5表明,零售商根据供应商的生产成本、碳减排效率和资金水平的不同来制定差异化的销售价格可得到更高的利润.对于竞争的供应商而言,同等定价会使生产成本、碳减排效率或资金水平更优的供应商获得更高的收益,劣势供应商利润更低.这是因为无差异的零售价格会降低消费者对弱势供应商的产品体验,从而倾向于更环保的产品,加快了优势供应商的发展,使弱势供应商受到抑制.差异化定价策略可通过价格差异直接向消费者传递产品信息,满足不同偏好的消费者对产品的需求.

3.2 零售商只选择单一供应商的情形

为验证零售商对于非均衡竞争供应商的选择,本节将讨论零售商只选择单一供应商的情形.当零售商终止与生产成本较高或者碳减排效率较低的供应商2的合作,市场中不再存在竞争,优势供应商1将占据全部市场份额,需求量为D=2a-b1p+g1Δe.此时,供应链成员的最优化问题可表述为

πS=w(2a-b1p+g1Δe)-[c1(2a-b1p+

(6)

πR=(p-w)(2a-b1p+g1Δe)

(7)

通过逆向求解法,可得供应链成员的最优决策为

市场需求量为

供应商和零售商利润分别为

4 数值分析

上述模型分析了在资金约束和碳减排双重压力下的竞争供应链决策模型,研究了供应商运营能力(生产成本和碳减排效率)和资金水平的影响.本节拟通过数值仿真来分析：① 供应商生产成本和碳减排效率的作用机理；② 资金环境改善带来的成本结构变动对各参与主体的影响；③ 零售商定价策略的选择；④ 零售商对供应商合作方案的选择.根据本文研究内容,设定参数如下：a=400,e=20,b1=15,b2=9,g1=15,g2=8,w=20,B1=500,r=0.2.

4.1 生产成本和减排效率的作用机理

生产成本和碳减排效率直接影响企业的减排和定价决策,进一步在市场需求和利润中得到体现.表1展示了2个供应商均存在资金约束时生产成本和减排效率的影响.

由表1第2～4行可以发现,供应商1生产成本递减会激励其加大减排力度,利润也有所增长.第5～7行显示,随着供应商1碳减排效率提升(减排成本系数递减),供应商1利润虽没有变化,但其减排力度和市场占有率递增,供应商2市场占有率和利润降低.这说明,供应商提升减排效率的动力并非直接实现利润提升,而是通过更优的减排投入拓展市场,获得更高的市场占有率,进而抑制竞争者(供应商2)的发展,以此占据竞争优势.另外,结合表1第2～9列的变动趋势来看,即使在零售价格有所增加的情况下,更高的减排力度也可为供应商争取更高的市场份额.这说明碳减排敏感需求下,供应商主要通过碳减排行动重新瓜分市场,而非依靠传统的价格战争夺市场,因此低碳环境下的供应商要将减排行为作为新的竞争要素.如果技术条件允许,应尽力提升生产效率和碳减排效率以制定更优的减排策略,在实现市场拓展的同时避免市场份额和更多利润被竞争对手获取.

表1 2个供应商均存在资金约束下生产成本和减排效率的影响

4.2 资金环境改善的影响

资金环境改善会通过直接和间接影响改变供应商的利润：直接影响体现在资金环境改善会降低供应商的融资成本,间接影响是指供应商资金量提升通过减排决策变动影响收益.资金环境改善对企业的最终作用取决于直接影响和间接影响的相对强弱.

表2展示了供应商2资金环境改善对各参与主体的影响.取c1=c2=8、η1=η2=10,并结合上述参数设定可得，B2=1 700为供应商2资金充足的临界值.存在资金约束的供应商2资金量小幅提升并不会改变各参与主体的运营决策,融资成本降低可使其利润呈上升趋势.随着资金水平不断改善,供应商2不再存在资金约束时,其利润变动与原资金约束程度有关.资金高度约束的供应商2变为资金充足者时融资成本降低的正面效应覆盖了减排成本增量,直接影响占据主导地位,利润增加；资金约束程度较低的供应商2变为资金充足者时融资成本降低量不能弥补减排成本增量,间接影响占主导,利润不增反降.但供应商2成为资金充足者时带来的成本结构变动会侵蚀供应商1的市场份额和利润,使自身获得竞争优势,抢占更高的市场份额.因此,处于成长期的供应商可通过自身优势吸引更多的资金注入,快速实现市场拓展,抢占先机.

表2 供应商资金环境改善的影响

4.3 零售商定价策略的选择

对于运营能力不同的2个供应商提供的产品,零售商可制定相同或不同的零售价格,而定价策略会影响企业利润.图1和图2分别展示了2个供应商生产成本和碳减排效率差异下零售商定价策略变动对各参与者利润的影响.图1显示,随着供应商2生产成本的增加,供应商1的成本优势越发明显,同等定价策略增加了供应商1的利润,但抑制了供应商2的发展,2个供应商向两极分化发展.相比差异化定价策略,零售商在同等定价策略下利润总是更低,且随着供应商生产成本差距的增加,同等定价策略的劣势越发明显.类似地,图2中,相比差异化定价策略,同等定价策略同样降低了零售商利润,使减排效率更优的供应商1受益更多,供应商2更难盈利.因此,面对2个非均衡竞争的供应商,零售商应该制定差异化定价策略,通过不同的零售价格向消费市场传递信息,以满足不同偏好的消费者需求.

图1 生产成本差异下零售商定价策略的影响

图2 减排效率差异下零售商定价策略的影响

4.4 零售商对供应商的选择

利润的高低是零售商与供应商合作方案选择的关键.当c1=8时,由图3可知,供应商2的生产成本高于供应商1,相比只与具有成本优势的供应商1合作的情形,只要2个供应商的生产成本差距不会过于悬殊,供应商的竞争行为可为零售商带来更高的利润.类似地,根据图4可知,当η1=6时,供应商2的碳减排效率比供应商1更低(碳减排成本系数更高),但零售商应该选择与2个供应商同时合作,而不是仅与碳减排效率相对较优的供应商1合作.这说明,一定条件下,供应商的竞争行为可以为零售商带来更高的利润.但不难发现,2个竞争供应商之间的差距越小,零售商的利润就越高.因此,面对非均衡的供应商,零售商应该保持供应商之间的竞争关系,同时要避免2个供应商的差距过大,即相近水平的供应商竞争是零售商的最优选择.

图3 生产成本差异下零售商合作策略的影响

图4 减排效率差异下零售商合作策略的影响

5 结论

1) 供应商较低的生产成本可激励其加大减排力度,获得更高的市场份额和利润.

2) 碳减排效率的提升不会直接为供应商带来利润增长,但可通过高减排力度实现市场拓展并削弱竞争对手的实力,以此占据竞争优势.

3) 资金约束的供应商应考虑资金环境改善的直接和间接影响.资金约束程度较高时,资金环境改善的直接影响占主导,供应商利润增加；资金约束程度较低时,间接影响占主导,供应商利润降低.

4) 对于上游供应商的非均衡竞争,零售商应保持市场的竞争关系,选择与2个水平相近的供应商同时合作,并制定差异化定价策略以满足不同消费者的需求偏好,这也有利于供应商市场的健康发展.