林纸一体化绿色供应链利益分配系统动力学仿真分析

岳庆如，张智光

(1.南京林业大学经济管理学院，江苏南京 210037；2.金陵科技学院商学院，江苏南京 211169)

党的十九大报告强调加快生态文明体制改革，建设美丽中国。随着我国生态文明建设步伐的推进，林业绿色供应链等涉及生态理念相关问题的研究热度也开始呈上升趋势。从世界上许多国家的林、浆、纸业的成功结合开始，就体现了林纸一体化（以下简称“林纸”）绿色供应链的基本思想［1］。林纸绿色供应链将供应链系统拓展到生态环境系统，有效结合林产经济子系统和生态环境子系统，推动林产经济子系统和生态环境子系统良性互动，林纸绿色供应链在发展过程中同时兼顾经济效益和生态效益。林纸绿色供应链通过林木种植、木材采运、制浆、造纸、纸制品生产、纸产品销售、利益分配、利益补贴原料生产等一系列环节，同时与木材加工业、农业、机械制造、化工、印刷、包装、物流、环境保护、资源回收等诸多产业紧密合作，形成良性循环和紧密合作的关系，供应链上节点企业间利益分配相关问题的研究一直是热点。针对林纸绿色供应链上的利益合理分配，是否可以实现整个供应链的价值增值，和制浆造纸企业、木材加工企业、林场和林农、其他市场主体、政府财政、社会资本等经济主体间的合作共赢，以及利益分配的关键环节和影响因素是什么等相关问题，本研究旨在构建林纸绿色供应链利益分配系统动力学模型，对以上问题展开研究，试图为林纸绿色供应链的产业与生态共生发展及价值增值提供决策参考。

1 文献回顾

跟随生态文明建设的步伐，绿色供应链相关问题已成为学者研究的热门话题。通过检索分析，林纸绿色供应链利益分配相关研究综述如下。

有一些学者对林纸绿色供应链结构等相关内容进行界定，如陈晓华等［2］界定了绿色供应链的内涵和特征，并提出绿色供应链管理机制。从绿色供应链角度出发，张智光等［3-6］研究了林纸一体化系统的结构模型和特性，并分别从宏观和微观两个角度研究了林纸一体化绿色供应链的运行模型，构建林业绿色供应链的共生模型、共生循环结构模型、运行机制模型等，系统研究了林业绿色供应链模式。林业绿色供应链得以拓展后，有学者对基于林纸一体化模式下如何构建造纸企业绿色供应链相关内容展开研究，如王进［7］研究了林纸一体化下造纸企业绿色供应链构建。当林纸绿色供应链结构和特性相关内容充分研究后，如何对其进行管理从而促进其发展的研究紧跟而来，如李正军等［8］基于对林-浆-纸产业链的分析，对其供应链协同管理机制和实施策略等内容进行了细致分析；而郑庆华等［9］对林纸绿色供应链相关研究内容进行拓展，用其管理思想指导林产物流的相关管理，建立了林业绿色供应链物流一体化的三维管理模型；刘俊［10］对林纸供应链原料供应管理可能存在问题展开研究。

当林纸绿色供应链结构、特性及管理相关内容得到界定后，供应链结构中不同参与主体间如何联结在一起是接下来要研究的内容，如郭承龙等［11］从成本角度探讨林业绿色供应链的形成动力；对不同参与主体间如何共存共发展，陈岩等［12］从信息共享机制、物质交换机制和能量分配机制几个方面构建了林业绿色供应链的共生界面，期望提高供应链的整体稳定性和竞争力；杨青［13］应用Lotka-Volterra模型测算林纸一体化绿色供应链的林纸产业与林业生态的共生关系。

林纸绿色供应链内不同参与主体是利益共同体，学者围绕林纸一体化绿色供应链利益分配相关问题进行研究，如文科等［14］研究林纸一体化绿色供应链成员企业的利益分配；伶俐等［15］、汤向东［16］、徐志斌等［17］构建绿色供应链利益分配模型，通过模型分析试图提升供应链的整体效益，求出绿色供应链上净利润最优化求解的方法，并建立绿色供应链管理绩效评价体系，对供应链管理效果进行评价研究。在已有研究中，有很多学者以夏普利（Shapley）值法为基础，如储丽琴等［18］基于Shapley 值法研究绿色供应链企业利益分配协同机制；穆慧萍等［19］在采用Shapley 值法研究中综合考虑影响绿色供应链系统利益分配的多种因素；李巍巍等［20］和刘佩［21］对夏普利值进行修正，基于此构建利益分配协同模型，设计绿色供应链系统分配策略、设计联盟利益在各参与者之间进行公平分配的机制等。此外，龙江华等［22］基于不对称纳什（Nash）协商建立了绿色供应链系统利益分配模型。

基于已有研究分析可以发现，对林纸绿色供应链结构、特性等相关内容的研究，使得林纸绿色供应链研究范围得以拓展至如何构建以及如何对其进行管理；当林纸绿色供应链结构明确后，供应链参与主体间联结在一起的动力以及紧密合作的动力得到深入研究，即林纸绿色供应链内不同参与主体是利益共生关系；紧接着围绕林纸绿色供应链利益分配相关问题得到研究，已有研究更多集中于利益分配的方法、模型的研究，即怎么分配，而关于利益分配过程中的关键路线、关键影响因素未展开研究。因此，为了细致分析并弄清楚林纸绿色供应链利益分配的过程路线，并找出关键环节和关键影响因素，从而推进林纸绿色供应链的进一步发展，本研究采用系统动力学方法构建其利益分配系统动力学模型，就提出问题展开研究。

2 林纸绿色供应链利益分配系统动力学模型的构建

2.1 因果关系构建与变量选择

林纸绿色供应链涵盖森林培育、木材采运、制浆造纸、纸产品销售等众多环节，包含制浆造纸企业、木材加工企业、营林企业、销售企业等主体。为了建模简洁且明确，依据各主体在供应链中的地位和作用，本研究在构建系统动力学模型时，将林纸绿色供应链的构成环节及利益分配参与主体简化为造纸企业、营销企业、营林企业。通过梳理林纸绿色供应链利益分配各变量之间的关系，得到的因果关系如图1 所示。

图1 林纸绿色供应链利益分配系统因果关系

林纸绿色供应链利益分配中，主要的因果关系回路有：

（1）多主体共同收益→待分配新增收益→营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→制浆产量→纸产品产量→纸产品绿色营销、绿色消费量→营销主体初始收入→营销主体收入→多主体共同收益。

（2）多主体共同收益→待分配新增收益→营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→制浆产量→纸产品产量→纸产品绿色营销、绿色消费量→造纸企业初始收入→造纸企业收入→多主体共同收益。

（3）营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→原材料交易额→营林主体初始收入→待分配新增收益→营林主体收入。

（4）营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→制浆产量→纸产品产量→纸产品绿色营销、绿色消费量→营销主体初始收入→营销主体收入→多主体共同收益→待分配新增收益。

（5）营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→制浆产量→纸产品产量→纸产品绿色营销、绿色消费量→造纸企业初始收入→造纸企业收入→多主体共同收益→待分配新增收益→营林主体收入。

（6）营销主体收入→多主体共同收益→待分配新增收益→营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→制浆产量→纸产品产量→纸产品绿色营销、绿色消费量→营销主体初始收入→营销主体收入。

（7）造纸企业收入→多主体共同收益→待分配新增收益→营林主体收入→森林培育投入→造林面积→原材料与“三剩物”供应量→制浆产量→纸产品产量→纸产品绿色营销、绿色消费量→造纸企业初始收入→造纸企业收入。

2.2 系统动力学模型的流量图建立

因果关系图表现的是系统中各要素之间的交互作用和反馈关系，是模型结构分析的重要过程，同时也是仿真模拟过程的需要，但因果关系图无法区分不同变量的性质，且缺乏对系统整体运行过程的描述，因此开展定量研究需要对系统进行量化处理，绘制存量流量图。系统存量流量图使用直观的符号来表现各因素之间的逻辑关系，并运用函数方程式和数据来丰富变量之间的逻辑关系，这样可以进一步分析出变量的性质，确定系统的反馈模式以及控制规律。通过系统存量流量图，在情境设计时通过改变一些变量的参数，分析和预测不同情境下的反馈路径，以及对比一些变量的变化趋势。

如图2 所示，本研究通过对林纸绿色供应链因果关系图及重要回路进行适当拓展及延伸以后，提炼出一些重要的变量，构建了林纸绿色供应链利益分配系统流图。其中，状态变量用矩形符号表示，指向状态变量的实线箭头表示状态变量的输入流，自状态变量向外的实线箭头表示状态变量的输出流［23］；速率变量反映了系统状态的变化速度或者决策幅度的大小，是数学意义上的导数；辅助变量是中间变量，能够用来描述复杂方程式中的一部分，简化速率变量的方程式；常量表示系统设定的仿真时间段内几乎不发生变化的量。在本研究中，状态变量是造林面积；速率变量包括成熟林面积增量、林地减少量；辅助变量及常量包括制浆产量、原材料与“三剩物”供应量、原材料交易收入、原材料价格、多主体共同收益、排污权交易额、排碳权交易额、林地减少率、林权交易价格、林权交易收入、林权交易量、森林培育投入、流通成本、纸产品产量、纸产品价格、营林主体初始收入、营林主体收入、营林投入产出比、营销主体初始收入、造林面积增量、造纸企业初始收入、采伐率、零售价格、待分配新增收益、营林主体分配的新增收益、营销主体分配的新增收益、造纸企业分配的新增收益、营销主体收入、造纸企业收入。

图2 林纸绿色供应链利益分配系统

3 系统动力学模型仿真

3.1 主要变量方程式和数据来源

为了进行系统动力学模型仿真，需要对状态变量、速率变量、辅助变量和常量建立规范完整的方程式来表现变量间的关系［24］；确定系统动力学方程式之后，还需要对模型中的参数进行赋值。不论是构建方程式过程中对相关变量的系数、常量的值进行确定，还是在模型仿真运行阶段对变量输入值进行调整的过程，参数的确定不仅需要借助一些数学分析模型和方法，如回归模型、预测模型、均值处理等，还需借鉴相关统计数据、调研数据等作为基础数据源。为能客观反映林纸绿色供应链利益分配的整体情况，本研究模型分析数据来自山东省一家以造纸为主导产业的企业，从其2010 年到2019年度年报中财务报表等相关内容计算与分析所得；销售主体相关数据来源于某著名电商平台调研；一些常量数据来源于网络和实地调研。笔者同时查阅相关资料、文献，咨询许多专家学者，对相关参数进行初始设定，并进行多次仿真模拟以最终确定模型。模型的主要变量及方程如表1 所示。

表1 林纸绿色供应链利益分配模型分析变量及计算方法

3.2 仿真结果及分析

3.2.1 不同变量的变化趋势

如图3 所示，通过系统动力学模型中造林面积、森林培育投入、营林主体收入、多主体共同收益等变量之间的因果关系树可以发现，营林主体的收入影响森林培育的投入，当营林主体投入更多的物资营林，则造林面积增量和造林面积也会显著增加，而造林面积又将影响供应链条上制浆造纸原料供应的质量和数量，持续稳定且低价的原料供应能保障制浆造纸企业的生产和供应链上其他主体的生产运作，使各主体获得稳定的收益并保障供应链的整体收益。

图3 林纸绿色供应链利益分配模型的变量因果关系树

在既定参数下，根据系统动力学模型仿真结果（见图4）可以看出，造林面积随着时间的发展呈逐年下降趋势；当造林面积过低、难以维持林纸绿色供应链发展所需原料供应时，势必影响制浆造纸企业的发展和运营，继而影响供应链上其他主体及供应链整体的稳定和发展，即造纸企业、营销主体、营林主体的初始收入随着造林面积的逐年缩减而减少。这与图3分析的变量之间影响作用路径是一致的。

图4 林纸绿色供应链利益分配中不同变量的变化趋势

3.2.2 仿真结果初步分析

（1）制浆造纸工业原料林的培育面临营林周期长、生产存在自然灾害等问题，造成营林主体收益见效慢、收益不稳定、总体收益不高等困境。

（2）造林是利益分配中的关键环节，而经过一段时间发展，造林面积将无法持续稳定地供应林纸绿色供应链参与主体的发展；当造林面积逐年减少，营林主体初始收入、造纸企业初始收入、营销主体初始收入等变量都受之影响。当营林环节不能持续保障制浆造纸主体的原料供应时，林纸绿色供应链各参与主体的联盟关系是不稳定的，存在瓦解的可能性，其中制浆造纸企业是系统的核心企业，当核心企业难以从联盟关系中获利，则预示着系统将瓦解。

（3）营林主体收入是造林环节的关键影响变量，而营林主体初始收入及营林主体分配到的新增收益决定营林主体收入的多寡。营林主体收入决定了制浆造纸工业原料林培育的投入，而森林培育投入影响造林面积多寡，造林面积制约制浆造纸工业原料的供应，从而决定林纸绿色供应链中制浆造纸企业、木材加工企业、能源企业、物流企业、营销主体等的收入与发展运营，只有供应链健康、稳定、持续发展，林纸一体化才能创造出良好的生态效益和经济效益。因此，如何增加营林主体的收入是亟待研究的问题。

3.3 仿真结果进一步分析

3.3.1 营林主体收入对造林面积、多主体共同收益的影响

针对营林主体收入如何对造林面积、供应链整体收益产生影响及其影响作用到底有多大这个问题，通过分别调节造纸企业收入、营销主体收入、营林主体收入3 个变量，分别给其变量初始值一定额度的增量，通过系统动力学模型进行仿真。结果如图5、图6所示，可见在3个变量初始值同等增加的情况下，营林主体收入变量的调节对造林面积和多主体共同收益所带来的影响要远远大于另外两个变量的影响，而在造纸企业收入、营销主体收入初始值同等增加的情况下，对造林面积和多主体共同收益所带来的影响是一样的，且远小于营林主体收入引起的变化。

图5 林纸绿色供应链中不同主体收入对共同收益的影响

图6 林纸绿色供应链中不同主体收入对造林面积影响的仿真分析

3.3.2 原材料价格对营林主体收入的影响

营林主体初始收入由原材料交易收入、林权交易收入构成。在实际操作过程中，林权交易价格完全由市场需求和交易机制决定，难以控制，而原材料价格属于供应链内部交易价格，由造纸企业需求和市场交易行情所决定，存在一定调节空间。当把原材料价格提高时，营林主体收入也得到提高，且高于原材料价格调整前（见图7）；营林主体收入直接决定森林培育环节投入物资的多寡，从而影响林纸绿色供应链原料的供应，并决定了供应链上制浆造纸企业、木材加工企业、能源企业、物流企业、营销企业等的运营与发展。因此根据仿真结果，通过提高原材料内部交易价格来提高营林主体收入是有效的举措。

图7 林纸绿色供应链中原材料价格调整前后营林主体的收入变化

3.3.3 营林主体分配的新增收益对营林主体收入的影响

假设林纸绿色供应链参与企业对供应链作出的贡献和所承担的运营风险都是相等的，供应链参与企业平均分配新增收益，即营林主体分配到的新增收益等于待分配新增收益的1/3。通过增加营林主体分配的新增收益进行仿真，如图8 所示，营林主体的收入逐年增加，且高于营林主体分配新增收益变量调整前。因此根据仿真结果，通过提高营林主体分配的新增收益来提高营林主体收入也是非常有效的办法。

但是我们应该注意到，造纸企业的收入与营销企业的收入在调整营林主体新增收益后的数值低于调整前（见图9、图10），原因是因为增大了营林主体分配的新增收益而降低了造纸企业和营销企业分配的新增收益，但从图9、图10 中仍可以发现，调整变量后的造纸企业收入和营销主体收入仍然是逐年增长的。

图10 林纸绿色供应链中调整营林主体新增收益前后营销主体的收入变化

3.3.4 结果讨论

（1）在林纸绿色供应链的利益分配方案中应增加营林主体收入分配比例，当营林主体收入增加后，森林培育投入也会相应增加，从而制浆造纸工业原料林面积得到一定程度的增加，通过供应链的良性循环来推动林纸绿色供应链的可持续发展。

（2）提高林纸绿色供应链中的原材料价格和营林主体分配的新增收益，都能够非常有效地提高营林主体收入。

（3）林纸绿色供应链中营林主体分配的新增收益是通过联盟合约约定公平合理的补贴额度，由供应链的核心企业牵头，所有企业参与协商的探讨决定，所以营林主体分配新增收益的调节在实际操作中比较可控，但是应该注意到，从仿真结果可见，由于其他企业是根据自愿原则补贴扶持营林企业发展，引起调整营林主体新增收益后的企业收入低于调整前。所以在实际操作过程中，其他企业对于营林企业的补贴额度不能一成不变，应该通过前期调查、后期反馈，在联盟参与企业共同商讨的基础上每年重新约定合理的补贴额度。

4 结论与建议

4.1 研究结论

4.1.1 仿真结果证明森林培育环节的重要性

林纸绿色供应链利益分配系统动力学模型仿真结果证明了森林培育环节的重要性。营林主体的收入决定森林培育投入的多少，森林培育环节投入多寡影响着造林面积的增减，而造林面积影响工业原料的供应量，从而影响林纸绿色供应链上物流、信息流的流动性及其价值的增值。森林培育环节的森林资源沿着林纸绿色供应链结构流动不断提升价值，驱动着林纸绿色供应链向前发展，最终推动社会经济的可持续发展。

4.1.2 仿真结果证明提高营林收入的重要性

影响森林培育环节投入多少的调节因素有原材料价格、营林企业分配的新增收益，通过林纸绿色供应链利益分配系统动力学模型仿真结果得出，提高原材料价格和营林主体分配的新增收益都非常有效地提高了营林主体收入、造林面积、多主体共同收益等变量值。当营林主体收入增加，提高森林培育投入来扩大工业原料林造林面积，从而推动林纸绿色供应链良性发展。

4.1.3 仿真结果证明有效利益分配的重要性

林纸绿色供应链利益分配将供应链结构融入社会经济大系统价值分配链条，并为林纸绿色供应链发展提供运行的经济驱动力，公平合理的利益分配机制能促进林纸绿色供应链的良性循环，林纸绿色供应链的良性发展又反过来保障稳定且持续的利益分配。公平且合理的利益分配可以充分调动林纸绿色供应链各参与企业的积极性，进而推动林纸绿色供应链良性发展、个体利益及整体利益共同增加。

4.2 对策建议

4.2.1 扶持营林主体，加大森林培育环节的投入

森林培育环节的物资投入和过程管理都是由林纸供应链中的营林主体负责，所以为了加大森林培育环节的投入，需要扶持营林主体的发展。在林纸绿色供应链联盟进行利益分配时，应加大考虑营林企业作出贡献的分配比重；政府相关管理部门应制定相应的政策法规等，通过生态补偿来扶持营林企业的发展，并提供自然育林、森林分类经营等技术上的支持，为营林企业的森林培育提供资金、措施、技术等支持。通过内外力量的共同支持，促进林纸绿色供应链经济效益和生态效益共同提高，实现顺应生态文明要求、产业与生态互利共生的发展目标。

4.2.2 合理调整原材料价格和营林企业的新增收益

在林纸绿色供应链发展过程中，供应链核心企业及其他参与企业都应意识到营林企业这个角色的重要性，为了联盟共同利益及企业个体利益，联盟制定利益分配方案时应合理制定原材料价格和营林企业新增收益的分配比例，从而合理调整营林企业的收入。

4.2.3 制定公平合理的利益分配方案

一个设计良好的联盟合约应该是遵照相关法律、合同框架范围设计的，林纸绿色供应链各参与主体在共同协商的基础上，通过联盟合约明确各自的权利和责任、利益分配方案、激励和惩罚措施以及矛盾解决和协调办法等，以保障供应链整体和个体利益及其稳定发展的实现；联盟合约中还应明确供应链各参与主体、利益分配的计算方法、计算依据、时间节点等内容，确保利益分配过程、结果公平合理。利益分配问题是林纸绿色供应链发展的关键问题，利益分配方案是否合理且有效还需要制定反馈机制对其进行评价，通过对利益分配方案的反馈，可调整供应链的运行效率、对利益分配方案进行优化并保障供应链联盟关系的稳定，因此在联盟合约内约定公平合理的利益分配方案可以有效保障林纸绿色供应链的良性发展及其整体和个体利益的实现。