链与链竞争下绿色供应链的融资决策分析

张 冲 王亚仙 刘天亮

(1.南京邮电大学,江苏 南京 210003; 2.北京航空航天大学, 北京 100191)

0 引言

二十一世纪是人类社会快速发展的世纪,但社会经济发展的同时也带来了资源枯竭、环境污染、生态失衡等环境问题[1]。因此,在全球环境日益恶化的今天,人们越来越关注环境的可持续发展。如何减少碳排放量,发展绿色经济已经成为当前的热门问题[2]。根据中国产业信息网《2016年度中国绿色消费市场规模及发展情况分析》[3],截止到2015年年底,中国绿色消费者总数达6500万,近四年增长14倍;此外,86%的消费者认同自己的环保意识和行为相对几年前明显提升,75%的消费者曾在过去一年使用过节能环保产品[4]。除此之外,Papagiannakis等[5]指出,生产绿色产品是一种提高企业盈利能力和环境绩效的有效方法。在此背景下,越来越多的企业已广泛开展了绿色供应链管理,例如阿迪达斯、百事可乐和苹果等国际知名企业[6]。苹果公司在2016—2017年期间投资了约16.57亿美元用于绿色技术,如能效/可再生能源项目。苹果公司的绿色债券报告显示,对绿色技术的投资避免了约454200公吨的碳排放[7],极大的提高了苹果公司的环境绩效和品牌形象。

但是,在实践中,绿色投资的成本通常很高。在巴西进行的一项调查显示,昂贵的绿色投资成本是限制企业可持续发展最重要的因素[8]。当没有其他额外的激励政策时,供应链成员由于资金约束问题,很可能无法顺利采用绿色技术,从而失去市场竞争力,最终导致企业破产,特别是在环保建筑、冶金和化工等行业。因此,在目前的市场环境下,研究资金约束的制造商如何获得融资来完成绿色产品的生产问题显得尤为重要。国内外一些学者对于绿色供应链在资金约束下的融资问题进行了相关研究[9-11],但大部分都是基于假设零售商资金约束且制造商承担相应的绿色投资成本。然而,有趣的是,当制造商资金不足时,除了制造商通过融资承担绿色成本以完成绿色生产外,一些资金充足的零售商比如沃尔玛和玛莎百货等也会直接投资于制造商的绿色生产项目,即零售商也会承担制造商的绿色投资成本以掌握绿色水平的决策权。

关于绿色投资成本可能分别由制造商或零售商独自承担的情况,我们分别称之为制造商融资模式和零售商融资模式。即制造商和零售商可以分别从自身的利益出发,判断自己是否愿意承担绿色投资成本。例如全球最大的连锁零售企业沃尔玛百货有限公司,在与家乐福、好市多(Costco)等竞争的环境下,为了增加自己的竞争力,提出了沃尔玛全球的“10亿吨减排项目”。2018年该计划在中国正式启动,其目标是在2030年将其在全球业务价值链中产生的温室气体排放减少10亿公吨。为了实现这个目标,一方面,沃尔玛的制造商可以通过外部融资解决资金不足的问题,以生产更加环保绿色的产品。另一方面,沃尔玛也推出了“可持续供应链融资计划”,沃尔玛会选择一些制造商进行融资,直接投资于制造商的绿色生产项目。因此,从经济角度来看,有必要弄清楚谁(制造商或零售商)在参与采用绿色技术方面有更多的动机,以及哪一种融资方式可以进一步鼓励绿色供应链的发展。更重要的是,供应链与供应链的竞争对绿色技术投资的决策产生了重大影响。在这种背景下,企业的投资不仅影响其上下游供应链合作伙伴,也影响其竞争对手。鉴于上述现象和影响,探索竞争环境下绿色供应链的融资策略至关重要。

综上,本文围绕链与链竞争下的绿色供应链的融资策略问题开展研究,主要贡献有三个方面。首先,本文考虑了绿色供应链中制造商的融资问题。在现实生活中,生产绿色产品的制造商由于高昂的绿色投资成本经常面临资金约束问题,但只有很少的文献考虑这一点。其次,本文考虑古诺竞争模型中绿色供应链的融资决策。在现实的商业活动中,供应链与供应链的竞争对绿色技术投资的决策产生了重大影响,但是很少有文献从链与链竞争的环境下考虑绿色供应链的融资问题。第三,与之前大多数比较内部融资与外部融资的文献不同,我们重点关注了制造商和零售商分别承担绿色投资成本并进行绿色水平决策的情况,并通过分析比较研究哪一方在参与采用绿色技术方面有更多的动机。

1 文献回顾

为了实现环境的可持续发展,提高环境绩效,刺激制造商生产出对环境更加友好的产品,越来越多的学者都关注于绿色供应链的管理和应用。士明军等[12]研究了一个绿色供应链在不对称需求预测下的信息共享问题。研究发现,当绿色成本系数较高时,制造商可以通过一个讨价还价合同,促进零售商进行信息共享。曲优等[13]在考虑制造商和零售商均具有不同风险态度的基础上,研究了供应链最优的绿色研发投入和广告投入的决策问题。同时,提出了一个基于风险补偿的双向成本分担契约来协调不同风险态度下的供应链。江世英和李随成[14]分析比较了四种不同的博弈模型(制造商Stackelberg,零售商Stackelberg,Nash均衡和集中决策)下绿色供应链的产品绿色度,零售价格和批发价格。并进一步提出了一个收益共享契约来协调供应链。Huang[15]通过定价和再制造决策调查了绿色三级供应链的协调情况。Heydari等[6]研究了由制造商、分销商和零售商组成的三级双渠道绿色供应链的优化协调决策问题。曾伟等[16]则在考虑碳限额与交易机制的背景下构建了供应链的联合经济批量模型,分析了碳价和碳限额等因素对于供应链最优生产批量和最优订购批量决策的影响。王道平等[17]以政府对制造商碳排放情况进行奖惩为背景,研究了对新产品和再造品进行差别定价下的闭环供应链协调问题。研究发现改进的收益共享契约能够协调供应链,而且政府奖惩支付还可以在一定程度上提高供应链利润。但是上述文献都基于假设供应链的成员具有充足的资金,且考虑单个绿色供应链的管理和应用问题。

本文试图在链与链竞争的环境下研究绿色供应链的融资决策问题。链与链的研究最早由 McGuire[18]提出,他在考虑分别由一个制造商与一个零售商组成的两条供应链相互竞争的环境下分析了产品可替代性对于纳什均衡分销结构的影响。结果显示对于更具竞争力的产品,制造商更可能使用分散的分销系统。近几年,一些学者对链与链竞争的环境进行了进一步的研究,李晓静[19]将 McGuire等[18]的成果拓展到了闭环供应链领域,在基于链与链的竞争环境下,考察了两条供应链采取不同的直销和分销渠道策略时供应链利润的变化。李凯[20]则重点关注了链与链竞争的纵向市场结构下制造商的定价决策问题。比较分析了不同条件下线性定价、两部收费制和转售价格维持三种制造商定价形式之间的选择问题。王聪和杨德礼[21]从链与链竞争的角度分析了零售商采用线上线下同价O2O销售策略对供应链绩效的影响,其中既包括自身供应链的绩效也包括竞争供应链绩效。Fang和Shou[22]则在链与链竞争的基础上,讨论了两个供应链之间存在供应不确定性的古诺竞争模型。其中,假设除了需求和供应的不确定性外,供应链竞争中还存在许多可能的企业风险。Jamali和Rasti-Barzoki[23]首次探讨了两个双渠道供应链相互竞争下,两个替代产品(绿色产品和非绿色产品)的定价和绿色水平决策问题。结果显示,与分散场景相比,集中场景的绿色程度更高,对环境更有利。冯健等[24]以分别由一个制造商和一个零售商组成的两条对称竞争的供应链为对象,综合比较了两个销售周期内的合作广告和非合作广告博弈模型。结果显示两个销售周期内的商品价格分别受到竞争和广告长期效用的影响。

上述文献的研究重点多集中在绿色供应链的决策协调问题和竞争环境下供应链的经营决策问题上,在实践中,绿色制造商由于高昂的绿色投资成本经常面临资金不足问题。然而,只有少数学者研究了绿色供应链在资金不足时的融资决策问题。Wang等[9]在考虑碳排放限额交易制度下,研究了资本有限制造商的制造和再制造决策。结果表明,碳排放限制可以鼓励资本有限的制造商生产更多的再制造产品,以实现利润的最大化。Cao等[10]在考虑碳排放依赖的制造商存在资金约束的基础上,分析比较了银行融资和贸易信贷融资下的供应链绩效。研究发现,无论是否考虑碳减排方面的投资,供应商的贸易信贷融资对制造商来说都更为有利。Wu等[11]研究了由一个主要的制造商和一个资金受限的零售商组成的绿色供应链,比较分析了银行融资和贸易信贷融资,研究发现,贸易信贷融资的效果更为显著。周永圣等[25]在政府努力促进企业绿色供应链的实施与发展的基础上将银行的绿色信贷引入到绿色供应链中,通过建立银行与政府之间的博弈模型,分析了两方参与主体的进化稳定策略。Wu等[26]研究了具有融资风险的竞争供应链的非对称双寡头模型,重点关注了融资信息不对称对供应链绩效的影响。研究发现,对于传统的供应链来说,如果融资风险信息不完整,那么融资风险在确定最优数量和最优价格以及贷款利率方面发挥着重要作用。Yang等[27]研究了由一个制造商和两个资金有限的零售商组成的两级绿色供应链,然后分析了信贷策略对绿色供应链绩效的影响, 同时还建立了收入分成合同以协调绿色供应链的利润分配。

综上所述,目前有少许论文考虑了绿色供应链资金约束下的融资问题,但都没有涉及链与链竞争环境下不同供应链成员分别承担绿色投资成本的研究。因此,论文研究比较了无融资模型,制造商融资模式和零售商融资模式下的绿色决策,并进一步揭示了不同融资模式对于绿色供应链绩效的影响。

2 问题描述与模型假设

本文主要在链与链竞争的环境下,研究决策者是否愿意通过融资来承担绿色投资成本。为了更清楚地分析和描述该问题,表1 描述了论文中相关参数和决策变量说明。

表1 符号说明Table 1Symbol description

同时本文做如下模型假设:

假设1考虑两条供应链的古诺竞争模型,其中每个供应链由一个制造商和一个零售商组成。其中第一条供应链生产传统产品,第二条供应链可以选择生产绿色产品。两条供应链首先进行制造商与零售商间的纵向博弈,然后表现为横向市场的竞争,形成两条供应链之间的竞争[20]。图1描述了论文研究的链与链竞争的结构。其中,两个供应链之间的竞争为Nash均衡。在Nash均衡中,参与者拥有相同的权力,即两条供应链的制造商和零售商同时做出自己的决策[23]。

图1 链与链竞争的结构图Figure 1Structure chart of chain and chain competition

假设2第二条供应链中的制造商资金有限,当生产传统产品时,制造商资金充裕可以满足零售商需求;但是当决定生产绿色产品时,较高的绿色投资成本导致资金有限的制造商无法完成绿色产品的生产。此时,制造商可以选择向银行等融资机构提出融资要求,资金充足的零售商也可以选择自己承担绿色投资成本以掌握产品绿色水平决策权。参考文献Xu等[28]、周艳菊等[29]和Heydari等[6],论文假设绿色投资成本为其中e是产品的绿色度,k表示绿色投资成本系数。C(e)满足C′(e)＞0和C″(e)＞0,即绿色研发成本是随产品绿色度水平的上升而加速增加的。相应的融资金额为

假设3供应链中的信息是对称的,供应链成员是风险中性和完全理性的。因此,他们将根据自身利益最大化的原则进行决策。

假设4参考文献Wu等[26]和Shi等[30],本文采用逆向需求函数代替需求函数,假设供应链是按订单生产的,即市场需求等于订单数量。每个供应链的反向需求函数如下:

其中第i条供应链中零售商的价格(pi)取决于三个方面:自身供应链的产品数量(qi)、竞争供应链的产品数量(q3-i)和产品的绿色水平(e)。 我们假设消费者具有环保意识,这可以被视为投资绿色生产的重要动机。由于消费者的绿色偏好,第二条供应链中产品的绿色水平是刺激该产品需求的重要因素。因此,产品的绿色等级越高,订货量越大。同时,对于第一条供应链来说,由于消费者个人意识和环保意识的增强,非绿色产品的订货量减少[23]。

3 模型分析

3.1 无融资模式(Non-financing Model,NF)

考虑第二条供应链选择不进行融资的情况,即相互竞争的两条供应链均选择生产传统产品作为基础的比较模型,在分散决策中,制造商和零售商均以利润最大化为目标。此时的事件发生顺序如下:首先,两条供应链的零售商同时决策自己的订购量qi(i=1,2)。此后,制造商将完成生产并交付qi。零售价格pi(i=1,2)由市场需求和销售情况决定,销售过程发生。此时制造商和零售商的利润函数为:

命题1在无融资模式下,可得最优解存在,且最优解为:

证明:首先求解式(4)关于q1和q2的一阶、二阶导数。由于二阶导数均小于0,所以令一阶导数为0,并联立求解可得到最优解为式(5)和式(6)。即命题1成立。

3.2 制造商融资模式(Manufacturer Financing Model,MF)

这一部分主要研究绿色供应链的制造商选择是否通过融资来完成绿色生产的情况。为了完成绿色产品的生产,第二条供应链的制造商需要向银行等外部金融机构申请贷款,贷款金额为L=ke2/2。我们假设融资存在一定的风险,即金融机构在对制造商进行考查后,以一个外生的概率贷款um∈(0,1)同意给予制造商融资,并把Im∈(0,1)作为贷款利率。这种情况在现实生活中也很常见,比如新能源汽车制造商往往需要大量银行贷款来扩大产能,生产节能产品,否则他们将无法体验规模经济[26]。

此时的事件发生顺序如下:(1)面临资金约束的绿色供应链中的制造商2首先在生产开始前确定其绿色努力水平,并申请贷款。(2)如果贷款申请通过,则两条供应链的零售商同时决策自己订购量qi,g(i=1,2)。此后,制造商将完成生产并交付产品。销售过程发生后,制造商2向金融机构偿还本金和利息。(3)如果贷款申请失败,则制造商继续生产传统产品。此时,两条供应链的零售商将同时决策自己的订购量qi,t(i=1,2),供应链的生产与销售过程完成。

则第二条供应链中制造商和零售商的利润函数分别为:

则第一条供应链中制造商和零售商的利润函数分别为:

命题2在制造商融资模式下,可得最优解存在,且最优解为:

证明:我们利用逆向归纳法进行求解,根据决策顺序逆向求解成员的最优决策变量。证明过程与定理1类似。

3.3 零售商融资模式(Retailer Financing Model,RF)

这一部分主要研究绿色供应链中的零售商选择是否承担绿色投资成本来生产绿色产品的情况。例如,为了满足客户的需求,树立良好的品牌形象,一些大型零售商,比如沃尔玛和玛莎百货等,会选择直接决策产品的绿色水平并承担制造商的资金机会成本[30]。

我们假设资金充足的零售商会对制造商的信用评级以及其他方面进行考查,从而根据评价结果判断是否进行融资。此融资的概率是对制造商进行的多方面能力的综合评价后得到的一个概率,受到很多方面的影响且在销售前就已经确定。因此在论文中假设此概率为外生概率。即零售商以一个外生的概率Ir∈(0,1)同意给予制造商融资,并把Ir∈(0,1)作为资金机会成本。对于第二条供应链来说,如果资金充足的零售商选择自己给制造商融资,即零售商自己承担绿色投资成本,那么零售商将决策产品的绿色水平,让制造商按照要求生产绿色产品。

此时的事件发生顺序如下:(1)绿色供应链中的零售商2首先在生产开始前确定其绿色努力水平,同时对制造商进行资格评定。(2)如果制造商信用评级良好,则零售商2选择自己承担绿色投资成本。此时,两条供应链的零售商同时决策自己订购量qi,g(i=1,2)。此后,制造商将完成生产并交付产品。销售过程发展中,零售商2损失一部分资金机会成本。(3)如果制造商信用评级较低,则零售商2放弃承担绿色投资成本,则制造商继续生产传统产品。此时,两条供应链的零售商将同时决策自己的订购量qi,t(i=1,2),供应链的生产与销售过程完成。

则第二条供应链中制造商和零售商的利润函数为:

则第一条供应链中制造商和零售商的利润函数为:

命题3在零售商融资模式下,可得最优解存在,且最优解为:

证明:我们利用逆向归纳法进行求解,根据决策顺序逆向求解成员的最优决策变量。证明过程与定理1类似。

3.4 模型分析与比较

引理1在无融资模式和制造商融资模式下,最优订购量随着自身供应链的批发价格的增加而减少,随着竞争供应链的批发价格的增加而增加。同时最优订购量随着自身供应链的市场基本需求的增加而增加,随着竞争供应链的市场基本需求的增加而减少。

引理1表明,在不考虑其他外界条件影响的时候,产品的订货数量(市场需求)与自己的批发价格成反比,批发价格越大,订货数量越小,这符合经济学的一般规律。由于两条供应链之间存在竞争,所以对方的批发价格增加将导致自己的竞争力的提高,从而订购量会增加。除此之外,当两条供应链之间相互竞争时,增加市场的基本需求,抢占潜在市场是扩大竞争力的主要方法。所以,供应链决策者应该想办法扩大市场的基本需求,比如进行促销宣传活动来增加顾客的购买意愿,并尽量的降低自己的生产成本和批发价格,从而增加订购量,使供应链的整体利润增加。

证明:将求解得到的最优订购量对于批发价格和市场基本需求量求一阶导数即可证明。

引理2在制造商融资模式下,产品的绿色水平与顾客的绿色偏好和批发价格呈正比,与生产成本、绿色投资成本系数以及制造商的资金机会成本呈反比。

引理2表明,当第二条供应链的制造商选择是否融资时,较小的生产成本和较高的批发价格意味着制造商的收入增加,所以可以刺激制造商生产更高的绿色水平的产品。除此之外,顾客的绿色偏好越高,意味着顾客越愿意以更高的价格购买绿色产品,所以制造商会增加产品的绿色水平。绿色投资成本系数和制造商资金机会成本的增加意味着制造商的生产成本增加,所以制造商会降低产品的绿色水平以降低成本。为了增强产品的绿色程度,提高环境绩效,生产绿色产品的制造商可以为客户设定更高的批发价格,同时政府社会等机构也可以举办一些宣传推广等活动来增强顾客的环境意识,或者给生产绿色产品的制造商一些政策优惠补贴等以降低制造商的成本,提高环境绩效。

证明:将制造商融资模式下的最优绿色水平对于相关系数求一阶导数即可证明。

引理3在零售商融资模式下,产品的绿色水平与自己的批发价格呈反比,与竞争供应链的批发价格呈正比。同时与绿色投资成本系数呈反比,当满足条件(Ir+1)b4-8(1+Ir)b2+16Ir＜0时,产品的绿色水平与零售商的资金机会呈反比。

引理3表明,在零售商融资模式下,当第二条供应链的批发价格较高时,零售商决策的绿色水平将会降低,而竞争供应链的批发价格较低时,零售商决策的绿色水平将会增加。这与引理2的结论不同。具体解释如下。对于制造商来说,批发价格越高则制造商的收入越高,因此制造商愿意制定一个较高的绿色水平。而对于零售商而言,批发价格越高则意味着成本越高,因此零售商会决策一个较低的绿色水平以减少成本投入。且零售商融资时由于零售价格与两条供应链的订购量均有关,所以零售商融资下会考虑到竞争供应链的相关决策。当第一条供应链的批发价格增加时,此时第二条供应链相对来说具有价格优势,因此第二条供应链的零售商更愿意增加产品的绿色水平以增加市场需求。除此之外,在一定条件下,当绿色投资成本系数和零售商的资金机会成本较高时,意味着零售商融资下承担的成本更高。因此,零售商会选择降低产品的绿色水平以降低成本,这与引理2的结论一致。通过上述分析,我们可以得到如下管理启示,当零售商进行融资时,除了引理2中提到的方法可以增加产品的绿色水平外,对竞争对手的市场信息进行调查和研究,可以更好的做出市场决策,以提高经济绩效和环境绩效。

证明:将零售商融资下的绿色水平分别对两条供应链的批发价格求导即可证明。

引理4在制造商融资和零售商融资模式下,当能够获得融资时,第一条供应链的订购量与产品的绿色程度呈正比,第二条供应链的订购量也与产品的绿色程度呈正比。

引理4表明,无论是制造商融资还是零售商融资模式,当第二条供应链获得融资时,随着产品绿色程度的增加,自己的订购量会增加,这是因为顾客有一定的环境意识,所以会更愿意购买绿色水平较高的产品以实现保护环境的目的。因此,绿色产品的销售量随着绿色水平的增加而增加。有趣的是,对于第一条供应链来说,即使两条供应链之间存在着竞争关系,但是绿色水平的增加也会导致传统产品的销售量增加。这是因为由于绿色水平增加,绿色产品的价格也会增加。而传统产品的价格会降低,因此在价格方面,传统产品拥有更大的竞争力,绿色偏好较低的顾客更愿意以较低的价格购买传统产品。所以传统产品的订购量也会增加。但是对于传统产品而言,即使订购量增加,但由于价格的大幅度降低,所以总体来说第一条供应链下零售商的利润是降低的。而生产绿色产品的第二条供应链则可以获得较高的利润。由此带来管理启示,当顾客的环境意识较强时,增加产品的绿色水平是增强供应链竞争力,抢占潜在需求市场的重要手段,同时还可以有效的提高环境绩效,树立良好的企业形象。

证明:把e作为一个整体代入到两种融资模式下的订购量中,并将订购量对于e求一阶导数即可证明。

4 数值算例

为了进一步分析制造商或者零售商是否有动机进行融资以生产绿色产品,并且哪一方更愿意去承担绿色投资成本。我们用数值算例更清晰的比较了不同融资模式下的绿色水平以及制造商和零售商绩效随着各个参数的变动情况,参考文献Heydari等[6]以及肖肖和骆建文[31],我们假设参数设置为:a1=a2=300,b=0.3,c=$10/单位,w1=$40/单位,w2=$45/单位,ur=0.7,um=0.5,Ir=Im=0.1,k=20,θ1=1,θ2=1.2。

4.1 制造商融资模式下和零售商融资模式下的绿色水平比较

图2描述了零售商融资模式下和制造商融资模式下获得的绿色水平差值随着相关系数的变化情况。首先,通过图2我们可以发现,零售商融资模式下的产品绿色水平高于制造商融资模式下的产品绿色水平。即零售商融资模式下能够使产品的绿色水平更高,对环境更有利。这是因为,零售商直接面对顾客进行销售,掌握更多的顾客信息,相对于制造商来说更能够从增加的需求中获取更高的利润。所以相比于制造商融资模式,当资金充足的零售商选择融资时,零售商融资模式能够更大限度的提高产品的绿色水平,从而提高产品的需求,增加自己的利润。因此可以得到管理启示,当生产绿色产品的制造商由于资金约束很难完成绿色投资时,制造商应该与零售商进行合作与谈判,说服零售商进行融资以扩大市场需求,从而实现双赢。同时,在提高环境绩效方面零售商也有投资的动机,零售商可以通过掌握的市场需求来向制造商要求产品绿色水平的决策权,以便更好的扩大市场需求,树立良好的品牌形象。

图2 两条融资模式下的绿色水平比较Figure 2Comparison of green level under two financing modes

然后,通过图2(a),我们发现两种融资模式下的绿色水平差值与第一条供应链的绿色偏好呈反比,与第二条供应链的绿色偏好呈正比。即当绿色供应链的顾客绿色偏好更强且竞争供应链的顾客绿色偏好更弱的情况下,零售商融资时的绿色水平与制造商融资模式下的绿色水平的差值更高。在这种环境下,零售商融资可以更大程度的改善环境,提高环境绩效,树立良好的品牌形象。所以零售商在选择融资时,既要努力增加自己顾客的绿色偏好,也要考虑竞争供应链的绿色偏好,以做出最优的决策。

通过图2(b),我们发现两种融资模式下的绿色水平差值与制造商资金机会成本呈正比,与零售商资金机会成本呈反比。即当制造商资金机会成本更高且零售商资金机会成本更低的情况下,零售商融资时的绿色水平与制造商融资模式下的绿色水平的差值更高。此时,零售商融资可以更大程度的改善环境,树立良好的品牌形象。

4.2 u和I对两条供应链下的制造商利润的影响

图3(a)描述了第一条供应链的制造商利润随着融资概率的变化情况。为了便于分析,我们假设在制造商融资模式下横坐标为制造商融资概率,在零售商融资模式下横坐标为零售商融资概率。所以两种融资模式下制造商的利润均随着融资概率的变化而变化。

图3 两条供应链的制造商利润随着u的变化情况Figure 3The change of manufacturer′s profit with u in two supply chains

首先,通过三种情况下的比较,我们可以发现,第一条供应链的制造商在零售商融资的情况下能够获得最高的利润。比较融资情况与不进行融资的情况,可以发现无论是制造商融资还是零售商融资都会导致制造商利润的增加,且随着融资概率的增加而增加的更多。除此之外对制造商的利润来说,零售商融资模式比制造商融资模式更有利。这是因为由于引理4我们知道,无论是制造商融资还是零售商融资,第一条供应链的订购量与绿色水平呈正相关。所以融资与不融资情况比较,我们知道在融资情况下产品的绿色努力水平大于0,高于不融资模式。所以融资模式下第一条供应链的订购量更高,且制造商的批发价格和成本保持不变,所以订购量的增加导致利润的增加。且融资概率越大,制造商的利润水平越高。除此之外,由图2可知,零售商融资模式下的绿色水平高于制造商融资模式下的绿色水平。所以零售商融资模式下第一条供应链的订购量高于制造商融资模式下的订购量。因此,零售商融资模式对于第一条供应链的制造商来说是最优的。

图3(b)描述了第二条供应链的制造商利润随着融资概率的变化情况。可以发现,制造商在零售商融资的情况下可以获得最高的利润。然后与无融资的模型相比,制造商融资模式可以使制造商的利润轻微的增加,这说明制造商生产绿色产品比生产传统产品更优,即制造商是有融资动机的,不过比起零售商融资的情况,制造商更有动机去说服零售商进行绿色生产融资。这是因为零售商融资模式下由于零售商资金充足,直接面向顾客,所以愿意为了增加需求而更大限度的增加产品的绿色水平,零售商可以从增加的需求中获取更多的利益。而制造商融资模式下制造商由于缺乏顾客需求信息,所以需求只能增加较小部分但要承担较高的资金投资成本和融资成本,因此制造商自己的融资动力很小,但有较强的动力令零售商进行融资。且在两种融资模式下融资概率越大对提高制造商的利润越有利。

图4(a)和图4(b)分别描述了两条供应链下的制造商利润随着资金机会成本的变化情况。为了便于分析,我们假设在制造商融资模式下横坐标为制造商的资金机会成本,在零售商融资模式下横坐标为零售商的资金机会成本。所以两种融资模式下制造商的利润均随着资金机会成本的变化而变化。

图4 两条供应链的制造商利润随着I的变化情况Figure 4The change of manufacturer′s profit with I in two supply chains

我们可以发现三种情况下制造商的利润比较与图3相同。即对第一条供应链的制造商和第二条供应链的制造商而言,在零售融资的情况下获得最大利润,然后制造商融资模式优于无融资模式。相关的解释与图3的解释相同。但融资模式下,二条供应链中制造商利润均随着资金机会成本的增加而降低。这是因为由于引理2和3,我们知道产品的绿色水平与资金机会成本呈负相关。所以随着资金机会成本的增加,产品的绿色水平降低,导致两条供应链的订购量降低,从而利润下降。结合图4和图3,我们可以得到以下管理启示。

在竞争的条件下,当第二条供应链的制造商缺乏资金难以完成绿色产品的生产时,此时最好的方法是与零售商进行合作,说服零售商承担绿色投资成本并决策产品的绿色水平,这对两条供应链的绩效均有利。除此之外,制造商和零售商应该增加自身的融资概率,同时降低资金机会成本,以获得更高的利润。如果零售商不愿意进行融资,那制造商自己是有融资动力的,选择融资以生产绿色产品可以获得比无融资情况下更高的利润,所以对制造商来说,零售商融资优于制造商融资,制造商应该建立良好的信用评级,与零售商合作,劝说零售商进行融资以获得更高的经济绩效和环境绩效。

4.3 u和I对两条供应链下的零售商利润的影响

图5(a)和图5(b)描述了两条供应链的零售商利润随着融资概率的变化情况。由图5(a)可以发现,对第一条供应链中零售商的利润而言,无融资的情况最优,然后制造商融资的情况优于零售商的融资的情况。相关的解释如下。通过前面的分析,我们知道第一条供应链的订购量与绿色水平呈正相关,所以融资情况下的订购量更大。但是由于零售商之间还存在价格竞争和产品绿色水平的竞争,所以第一条供应链的产品价格随着绿色水平的增加而降低。因此即使融资情况下的订购量更高,但由于价格的大幅度降低,零售商的利润降低。且零售商融资模式下产品的绿色水平更高,所以相比于制造商融资,第一条供应链的价格更低,所以利润更低。且零售商的利润随着融资概率的增加而降低。因此对于第一条供应链的零售商来说,竞争供应链选择无融资模式对自己更有利。

由图5(b)中的第二条供应链中零售商的利润变化,可以发现,零售商在零售商融资的情况下可以获得最高的利润。然后与无融资的模型相比,发现制造商是有融资动机的,不过比起零售商融资的情况,制造商更有动机去说服零售商进行绿色生产融资。相关解释与图3的解释相同。

图5 两条供应链的零售商利润随着u的变化情况Figure 5The change of retailer′s profit with u in two supply chains

所以,综合来说,不同供应链的零售商的最优融资模式不同。对于第一条供应链的零售商来说,竞争供应链的无融资模式可以使零售商的利润最优。而对于第二条供应链的零售商来说,选择自己进行绿色投资是最优的决策。零售商可以利用自己的顾客需求信息和定价权来更大程度的使自己从绿色产品中获益。结合图3和图4,可以发现在第二条供应链中,零售商融资既对零售商有利也对制造商有利,因此可以提高第二条供应链的整体利润,增加供应链的竞争力。

图6(a)和图6(b)分别描述了两条供应链的零售商利润随着资金机会成本的变化情况。我们可以发现三种情况下第一条供应链中零售商的利润比较与图5相同。即对第一条供应链的零售商而言,在无融资的情况下获得最大利润,然后制造商融资模式优于零售商融资模式。相关的解释与图5的解释相同。不同的是,两种融资模式下零售商的利润随着资金机会成本的增加而增加。这是因为由引理2和3可知,绿色水平随着资金机会成本的增加而降低。所以随着资金机会成本的增加,第一条供应链的订购量降低,但价格增加,从而导致零售商的利润增加。

由图6(b)可知,对于第二条供应链的零售商而言,零售商融资模式下可以获得最大的利润,且制造商融资模式优于无融资模式。这是因为零售商融资模式下产品的绿色水平高于制造商融资模式下的绿色水平,从而零售商在自己承担绿色投资成本的情况下可以从增加的市场需求中获利。且较小的资金机会成本对于第二条供应链中零售商的利润更有利。这是因为引理3指出零售商资金机会成本较小时,产品的绿色水平更高,所以零售商更能够从增加的需求中获益。结合图5,我们可以得到以下管理启示。

图6 两条供应链的零售商利润随着I的变化情况Figure 6The change of retailer′s profit with I in two supply chains

在竞争的条件下,当第二条供应链中的制造商缺乏资金,难以完成绿色产品的生产时,此时对于第二条供应链的制造商和零售商来说,选择零售商融资模式是均衡融资模式。除此之外,制造商和零售商应该增加自身的融资概率,同时降低资金机会成本,以获得更高的利润。因此为了更好地提高环境绩效,实现供应链的双赢,制造商应该与零售商进行合作,双方构建良好的合作关系,增加零售商的融资概率,同时降低零售商的资金机会成本。

4.4 θ1和θ2对第二条供应链的零售商和制造商利润的影响

图7(a)和图7(b)分别描述了第二条供应链的零售商和制造商的利润随着第一条供应链的顾客绿色偏好的变化情况。因为第一条供应链的利润变化情况与前面类似,因此在这一部分我们重点关注第二条供应链的利润变化。比较无融资与零售商融资的情况,我们可以发现对零售商来说,零售商始终有融资动力。但零售商融资模式下的利润随着第一条供应链的顾客绿色偏好的增加而降低。这是因为由图2可知,零售商融资模式下的绿色水平与第一条供应链的顾客绿色偏好呈反比。所以当竞争供应链的顾客绿色偏好较低时,零售商更愿意自己融资以获得较高的利润。比较零售商融资与制造商融资的情况,可以发现当顾客的绿色偏好较小时,零售商更愿意自己进行融资,以通过掌握决策权来获取更多的利润。当顾客的绿色偏好比较大时,零售商决策的绿色水平较低,此时零售商只能从绿色产品的生产中获得较少利润,所以在这种环境下零售商更愿意制造商去进行融资。

图7 绿色供应链中零售商和制造商的利润随着θ1的变化情况Figure 7The change of retailer′s and manufacturer′s profits with θ1 in the green supply chain

从第二条供应链中制造商的角度考虑,与前面的结论相同,我们发现与无融资的情况相比,制造商自己融资是可以增加自己的利润的。但增加的利润幅度很小,所以制造商的融资动机较小。与零售商融资的情况相比,制造商明显更希望零售商进行融资,因为在零售商进行融资下产品的绿色水平更高,制造商可以获得更高的利润。除此之外,第一条供应链的顾客绿色偏好越低,零售商的利润越高。所以可以得到管理启示,分析调查竞争供应链的顾客信息,掌握竞争供应链中顾客的绿色水平对于第二条供应链的融资策略选择具有一定的影响。

图8(a)和图8(b)分别描述了第二条供应链的零售商和制造商的利润随着自身供应链中顾客绿色偏好的变化情况。因为第一条供应链的利润变化情况与前面类似,因此在这一部分我们重点关注第二条供应链的利润变化。比较无融资与零售商融资的情况,我们可以发现零售商始终有融资动机,因为在竞争供应链中顾客有一定绿色偏好的情况下,即使自身供应链中顾客的绿色偏好较低,但生产绿色产品相对来说依旧可以增加供应链的竞争力,所以零售商融资模式下的利润始终大于无融资模式下的零售商利润。除此之外,零售商的利润随着自身供应链中顾客的绿色偏好程度逐渐增加,与制造商融资的情况相比,发现零售商更愿意自己去融资尤其是当顾客的绿色偏好比较大时。这是因为顾客的绿色偏好可以增加绿色产品的销售量,因此在绿色偏好比较大时,零售商更愿意自己去融资以掌握绿色水平的决策权,从而从增加的销售量中获得更高的收入。如果绿色偏好较小,则零售商的融资动力降低。

图8 绿色供应链中零售商和制造商的利润随着θ2的变化情况Figure 8The change of retailer′s and manufacturer′s profits with θ2 in the green supply chain

从第二条供应链中制造商的角度考虑,与前面的结论相同,我们发现,与无融资的情况相比,制造商选择融资是可以增加自己的利润的,但增加的利润幅度很小,所以制造商的融资动机较小。与零售商融资的情况相比,制造商明显更希望零售商进行融资,因为在零售商进行融资下产品的绿色水平更高,制造商可以获得更高的利润。除此之外,对制造商而言,自身供应链中顾客的绿色水平越高,对自己的利润越有利。所以第二条供应链的制造商和零售商应该更仔细的调查自身供应链中顾客的绿色偏好程度,因为当顾客的绿色偏好程度较大时,零售商更愿意制造商融资,但制造商融资模式对制造商而言只能增加较小部分的利润。因此,第二条供应链的制造商和零售商应该相互合作,努力通过宣传推广等活动增加顾客的环境意识,使零售商愿意进行融资,达到实现双赢的目的。

4.5 均衡融资模式选择

通过对上面数值算例的分析,我们可以得到在竞争环境下,两条供应链成员的均衡融资模式选择,总结如下。

(1) 在竞争环境下,对于第一条供应链的零售商而言,第二条供应链采取无融资模式是均衡融资模式。

综合上述分析,我们发现在竞争环境下,第一条供应链的零售商应该设法引导第二条供应链放弃融资,生产传统产品。此时第一条供应链的零售商可以获得最高的利润。这是因为绿色产品在当今的市场环境中拥有更广阔的客户群体,绿色产品的生产可以给零售商带来更高的价格和利润。因此,在第一条供应链已经确定生产传统产品的情况下,只有设法让资金约束的第二条供应链也生产传统产品,第一条供应链的零售商面临的竞争才会最小,利润才会最高。因此,在竞争的环境下,对于第一条供应链的零售商而言,均衡的融资模式是无融资模式。

(2) 在竞争环境下,对于第一条供应链的制造商而言,第二条供应链采取零售商融资模式是均衡融资模式。

综合上述分析,我们发现在竞争环境下,第一条供应链的制造商在第二条供应链选择零售商融资模式下可以获得更高的利润,这与零售商的选择不同。原因主要是在于零售商之间存在激烈的价格竞争和产品绿色水平竞争。对于零售商来说,第二条供应链绿色水平的增加将导致自己的零售价格大幅度下降,从而导致利润的下降。而对于制造商来说,由于不直接面对市场,所以制造商的价格保持平稳不变。而第二条供应链的绿色水平增加将会引起第一条供应链的订购量增加,从而导致制造商的利润增加。因此,在竞争的环境下,对于第一条供应链的制造商而言,均衡的融资模式是零售商融资模式。

(3) 在竞争环境下,对于第二条供应链的制造商而言,采取零售商融资模式是均衡融资模式。

综合上述分析,我们发现在竞争环境下,第二条供应链的制造商应该设法令零售商融资,这对于制造商来说最优。首先,在竞争环境下,第二条供应链想要抢夺市场,拥有更强的竞争力,就应该选择融资去生产绿色产品。而制造商融资和零售商融资模式的最大区别在于承担绿色投资的成本不同以及产品绿色水平的决策主体不同。零售商相对于制造商而言,拥有更充足的资金且直接面向顾客,对于顾客的需求有着更明确的认知。因此对于制造商而言,采取零售商融资模式能够降低自己的绿色投资成本,同时能够从增加的需求中获益。因此,在竞争环境下,对于第二条供应链的制造商而言,均衡融资模式是零售商融资模式。

(4) 在竞争环境下,对于第二条供应链的零售商而言,只有在顾客绿色偏好满足一定条件时,采取零售商融资模式对于零售商来说才是最优的。

综合上述分析,我们发现在竞争环境下,第二条供应链的零售商在一定条件下,愿意自己去承担绿色投资成本。此时,零售商虽然增加了绿色投资成本,但是零售商可以更大程度的增加产品的绿色水平,从而刺激顾客产生更高的需求。因此,零售商可以从增加的需求中获得更高的利润。但是,只有顾客绿色偏好满足一定条件时,零售商才愿意自己承担绿色投资成本。否则,零售商更愿意制造商承担成本。

5 扩展

在前面的模型部分,论文考虑古诺竞争模型中绿色供应链的融资决策问题,即假设两条供应链之间是Nash均衡,双方同时决策。但是在实际的商业活动中,两条供应链之间可能由于权力不同导致存在主导者和跟随者。因此,在本节中,我们放宽了在主模型中所做的两条供应链之间是Nash均衡的假设,进一步讨论了不同的决策顺序对于结论的影响。我们主要考虑了其他两种决策顺序:(1)生产传统产品的供应链1是主导者的情况(S1)以及(2)生产绿色产品的供应链2是主导的情况(S2)。

首先,三种融资模式下的供应链成员的利润函数与第三部分中的利润函数是一致的,我们分别根据逆向求解法求解了两种决策顺序下的最优决策变量。下表总结了当融资成功时,两种不同决策顺序下得到最优绿色努力水平和订购量。如果融资不成功,则令表中公式中的e=0即可获得此时的最优订购量。

表2 当融资成功时的最优决策变量Table 2Optimal decision variables when financing is successful

根据得到的最优解,我们采用了数值算例部分的参数数值,分别以θ2为横坐标,刻画了两种决策顺序下三种融资模式的制造商和零售商的利润以获得相关的结论。

图9(a)和图9(b)分别描述了第二条供应链的零售商和制造商的利润随着自身供应链中顾客绿色偏好的变化情况,当生产传统产品的供应链1是主导者。这一部分我们重点关注第二条供应链的利润变化。比较无融资与零售商融资的情况,我们可以发现零售商在顾客绿色偏好大于一定临界值时有融资动机,因为在两条供应链竞争的情况下,如果顾客的绿色偏好较低,那么绿色产品的市场需求较低,而绿色产品的零售价格和绿色投资成本较高,因此将会导致零售商的利润降低。除此之外,零售商的利润随着自身供应链中顾客的绿色偏好程度逐渐增加,与制造商融资的情况相比,发现零售商更愿意自己去融资,当顾客的绿色偏好大于一定临界值时。这是因为顾客的绿色偏好可以增加绿色产品的销售量,因此在绿色偏好比较大时,零售商更愿意自己去融资以掌握绿色水平的决策权,从而从增加的销售量中获得更高的收入,这一结论与之前类似。

观察图9(b),从第二条供应链中制造商的角度考虑,我们发现,与无融资的情况相比,制造商选择融资是可以增加自己的利润的,但增加的利润幅度很小,所以制造商的融资动机较小。与零售商融资的情况相比,制造商明显更希望零售商进行融资,因为在零售商进行融资下产品的绿色水平更高,制造商可以获得更高的利润,这与前面的结论相同。除此之外,对制造商而言,自身供应链中顾客的绿色水平越高,对自己的利润越有利。因此,第二条供应链的制造商和零售商应该相互合作,努力通过宣传推广等活动增加顾客的环境意识,使零售商愿意进行融资,达到实现双赢的目的。

图9 绿色供应链中零售商和制造商的利润随着θ2的变化情况(S1)Figure 9The change of retailer′s and manufacturer′s profits with θ2 in the green supply chain(S)

图10(a)和图10(b)分别描述了第二条供应链的零售商和制造商的利润随着自身供应链中顾客绿色偏好的变化情况,当生产绿色产品的供应链1是主导者。我们可以发现图10的变化情况与图9类似。相关的解释与上述相同。

图10 绿色供应链中零售商和制造商的利润随着θ2的变化情况(S2)Figure 10The change of retailer′s and manufacturer′s profits with θ2 in the green supply chain(S)

通过比较图8~10,我们可以发现三种不同的决策顺序并未对制造商和零售商的利润变化趋势以及融资模式的选择产生重要的影响。相关的结论是类似的,这证明了主模型结论的稳健性。通过图8-10 的比较,我们还发现当两条供应链是Nash均衡时,零售商和制造商的利润始终大于无融资的模式,而当其中一条供应链主导时,在顾客绿色偏好很小的情况下,零售商的利润在零售商融资模式下低于无融资的模式。但是制造商融资模式下零售商的利润始终大于无融资的情况。因此当顾客的绿色偏好较低时,两条供应链的Nash均衡可以更好的保证零售商的利润在零售商融资模型下始终高于无融资模式。

6 结论

在两条供应链古诺竞争的环境下,研究了绿色供应链的融资决策问题。在考虑存在一定的融资风险下,研究绿色供应链中制造商和零售商可以分别决策是否通过融资来承担绿色投资成本以完成生产。为了探讨制造商或者零售商是否有动力进行融资,以及哪一种融资方式对经济绩效和环境绩效更优,我们首先构建了无融资的模式作为一个基础模型,然后分析比较了制造商融资模式下和零售商融资模式下供应链的最优决策和绩效。结果显示,绿色供应链的制造商有较小的融资动机,制造商更希望资金充足的零售商来进行融资。而零售商在竞争供应链的顾客绿色偏好较低时具有融资动机。零售商融资模式下产品的绿色水平更高,对环境和供应链的绩效都更有利。除此之外,我们还扩展了两条供应链之间古诺竞争的假设,研究了当生产传统产品的供应链为主导者或者生产绿色产品的制造商为主导的情况,研究发现这两种决策顺序下获得的结论与主模型的结论相同。

因此,我们可以得到以下管理启示。首先,在与生产传统产品的供应链竞争的环境下,生产绿色产品对绿色供应链的绩效始终是有利的。这说明,随着顾客环保意识的增强,生产绿色产品是增加供应链竞争力的一个有效方式。其次,零售商融资模式对于供应链绩效和环境绩效更优,所以,制造商应该建立一个良好的信用评级,与零售商进行合作增加零售商的融资概率,同时降低资金机会成本以增加零售商的融资动机。当零售商不愿意自己进行融资时,制造商可以考虑给予零售商一些优惠,比如价格折扣,成本分摊等方式,刺激零售商融资以实现双赢。最后,顾客的绿色偏好程度会增加零售商的融资动机和产品的绿色水平。所以,政府等相关机构为了实现保护环境的目标,应该加大宣传推广活动的力度以增强顾客的环境意识,促使顾客购买更加环保的产品。

在已有文献的基础上,考虑了竞争环境下绿色供应链选择不同融资模式的依据。未来的研究可以在此基础上考虑信息不对称的情况下绿色供应链融资模式的选择,这可能更符合实际的情况。下一步也可以探讨当竞争的两条供应链均生产绿色产品时,资金约束的制造商应该如何选择合适的融资模式。