碳标签制度下三级供应链定价与碳减排决策

张云丰 尚钱龙 龚本刚 王 勇

(1.安徽工程大学经济与管理学院,安徽芜湖 241000;2.重庆大学经济与工商管理学院,重庆 400030)

1 引言

在过去的几十年里,全球经济发生了巨大的变化.同时,不断增加的温室气体排放对我们的社会和环境造成了灾难性的影响,对人类生存和健康造成了巨大威胁.由于二氧化碳是主要的温室气体,因此减少大气中二氧化碳的排放量已经成为缓解全球变暖趋势的主要途径.政府在减少碳排放方面发挥着重要作用,越来越多的国家和地区制定了长期的减排目标.如加拿大致力于发展低碳、清洁经济,并设定了到2030 年将碳排放量在2005 年的基础上削减30%的目标[1].作为世界上最大的温室气体排放国,中国提出到2030 年左右实现停止碳排放增长的目标,并将碳排放强度比2005 年降低60%至65%[2].美国承诺到2025 年将把国内的碳排放水平控制在2005 年排放基数的72%∼74%,并力争达到72%的全经济范围减排目标.

考虑到减少温室气体排放的迫切需要,许多国家已相继颁布一系列的低碳减排政策.其中,碳标签制度(Carbon Labelling System)被认为是融合政府法规和市场约束力以有效减少温室气体排放的环境政策[3,4].碳标签是指把产品在生命周期(即从原料、制造、储运、废弃到回收的全过程)中的温室气体排放(即碳足迹)用可量化的指数标示出来,以产品标签的形式告知消费者有关产品碳排放量的信息[4−6].利用在商品上加注碳标签的方式,既可以促使碳排放来源透明化、促进企业采取相关措施减少对环境的不良影响,又可以引导消费者选择低碳商品,从而达到减少温室气体的排放、缓解气候变化的目的[6,7].如今,全球已有多个国家和地区通过行政立法在企业推行碳标签制度.例如英国2007 年推出全球第一批加贴碳标签产品.日本自2011 年4 月在农产品中实施碳标签制度,要求商店上架农产品须贴有碳标签以向消费者提供产品碳排放信息.美国、瑞典、加拿大和韩国等国家近年来都相继推出类似的碳标签计划,以此普及“低碳”观念,引导消费者更青睐低碳产品.家乐福、IBM 和宜家等著名企业将“低碳”列为供应链发展目标之一,均要求其所属供应商提供碳标签.

鉴于碳标签制度对消费行为和生产行为产生的双重影响,该话题已引起国内外学者浓厚的研究兴趣.在对消费者的消费行为产生的影响方面,Shane 等[8]指出消费者对碳标签的接受程度主要受对碳标签的认知和碳标签自身公信力两方面影响.Tan[9]研究表明约2/3 消费者有购买低碳产品意愿,接近50%的消费者愿意转向购买低碳产品.帅传敏等[6]分析了不同类型消费者对贴有碳标签的低碳产品支付意愿的差异,结果显示支付意愿受消费者类型、学历层次、月收入水平等因素影响明显.Upham 等[10]研究发现,英国公众每周购买40 件低碳产品可降低10%碳排放量.Plambeck[11]指出企业披露产品碳排放量等相关环境信息能增加消费者对企业的信任度,从而提高产品市场份额.张露等[11]运用结构方程模型和中介效应分析方法,对低碳农产品消费行为的影响机制进行实证分析发现,消费者认知通过消费者偏好的中介作用影响消费者行为.上述文献研究表明,碳标签制度对顾客的消费活动有较为明显的影响.

关于碳标签制度对制造者生产行为的影响方面,陈弘等[13]结合消费者对标示碳标签产品的异质性消费偏好,分析供应商和零售商分别主导供应链时的最优决策,得到不同参与主体主导供应链时产品定价相同而批发价存在差异的研究结论.Vanclay 等[14]记录了37 种标示碳排放商品三个月的销售数据,统计结果表明碳标签具有激励降低碳排放的潜力.程永宏等[3]的研究表明,碳标签制度下产品的定价和碳排放与消费者环境意识水平、初始碳排放量及供应链决策方式有关.张庭溢等[15]认为单纯的碳标签政策虽然对于有效降低单位产品的碳排放有显著作用,但是对于碳排放总量的影响却存在不确定性,应把碳标签政策与碳排放总量控制相结合,才能实现单位产品碳排放和碳排放总量的下降.Cheng 等[16]指出,碳标签方案可以显著降低整个供应链的碳排放,并对制造商和零售商的利润产生初步的负面影响,但从中长期来看,制造商和零售商仍然可以通过持续投资低碳技术来实现盈利.申成然等[17]考虑消费者存在低碳偏好,探讨了碳标签制度下供应商参与碳减排的供应链决策问题,结果表明供应商参与碳减排能促进供应链整体经济效益和环境效益提升.综上所述可知,碳标签制度直接影响制造商的生产决策行为,对减少生产过程中的碳排放起到积极作用,并通过批发价格最终影响零售商对产品的定价.

企业所处的供应链产生的碳排放远远超过企业自身生产过程释放的二氧化碳,其中一个很重要的原因在于运输过程排碳.根据《斯特恩报告》,物流运输过程中产生的二氧化碳占到碳排放总量的18.9%[18].运输过程排碳已成为整个供应链上碳排放的重要部分.纵观现有供应链产品定价与碳减排研究文献,以讨论生产过程碳排放者居多,而较少同时涉及生产与运输过程碳排放的分析.本文构建一条由单个制造商、单个运输商及单个零售商组成的三级供应链,研究生产与运输过程都产生碳排放的供应链产品定价与碳减排决策问题,分析供应链各参与企业在无合作、单领域合作及双领域合作三种决策模式下的产品最优定价与最佳碳减排量,探讨消费者环境意识水平和供应链初始碳排放量对供应链关键参数的作用机理,为企业生产运营及政府部门制定碳减排政策提供决策借鉴.

2 三级供应链定价与碳减排决策模型

2.1 模型假设与符号说明

本文将在以下基本假设基础上建立定价与碳减排决策模型:

假设1三级供应链由单个制造商、单个零售商及单个运输商组成.制造商采用按订单制造(Make-toorder,MTO)生产模式,接到零售商订单以后开始生产,制造完成后再由运输商负责把产品运抵零售商指定仓库.

假设2制造商生产单位产品的边际成本为c,零售商以批发价ω从制造商处订货,并以单价p将产品销售给消费者,同时需为单位产品向运输商支付t元的运输费用;运输商运输单位产品的边际成本为v元.

假设3制造商的生产过程和运输商的运输过程都会产生碳排放,单位产品的初始碳排放量分别为em0和et0.实施碳标签制度后,消费者能从碳标签上了解产品的碳排放信息.基于对低碳产品的偏好,消费者会由于产品生产及运输过程中产生较多的碳排放而减少对产品的需求.

假设4制造商和运输商基于市场需求及社会责任等方面的原因考虑,投资碳减排技术来降低生产和运输过程中的碳排放,且投资碳减排技术后的碳排放量分别下降为em和et.参考已有文献,如Yi 等[19]、Wang 等[20]和陈晓红等[21],将投资碳减排技术的成本记为减排量的凹函数k1(em0−em)2和k2(et0−et)2,其中k1,k2>0,分别为制造商和运输商的碳减排能力系数.

假设5消费者对产品的需求是销售价格p和供应链碳排放量em+et的函数,记为q=a−bp−η(em+et),表示需求随销售价格和供应链碳排放量的增加而递减.这一假设与文献[16,22]中的假设类似.a表示产品潜在的市场需求;b>0,表示消费者需求对价格的敏感系数;η >0,表示消费者对产品碳排放量的敏感系数,即消费者的环境意识水平.

假设6为了保证产品的市场需求大于零,且供应链系统及其成员企业能实现利润最大化目标,借鉴Cheng 等[16]和程永宏等[3]的处理方式,假定约束0

本文构建定价与碳减排决策模型过程中主要使用的参数和变量见表1.

表1 模型中符号含义说明Table 1 Symbol meaning in the model

续表1Table 1 Continues

2.2 模型描述

碳标签制度下三级供应链的运作流程如图1 所示,整个运作流程由制造商模块、运输商模块及零售商模块三部分构成:1)制造商采用MTO 生产模式,以边际成本c生产零售商订货批量q,并按批发价格ω交货给零售商;制造商采用碳减排技术前后,生产单位产品的碳排放量分别为em0和em,投资碳减排技术的成本为k1(em0−em)2.2)运输商负责将制造商交付产品运送至零售商指定仓库,单位产品产生运输成本v,并向零售商收取运输费用t;运输商采用碳减排技术前后,运输单位产品的碳排放量分别为et0和et,投资碳减排技术的成本为k2(et0−et)2.3)零售商将订购产品q以价格p销售给消费者,市场出清;零售商为单位产品支付的成本为批发价格ω和运输费用t.

根据以上描述可知,制造商的利润函数为

运输商利润函数为

零售商利润函数为

供应链成员企业在定价和碳减排两个领域进行决策.制造商、运输商和零售商彼此之间可能在两个领域都开展合作,也可能在某一个领域进行联合决策,甚至基于各自利益最大化而采取独立决策.本文根据三个成员企业决策时的合作领域和合作程度,讨论无合作决策(non-cooperative decision,NCD)、单领域合作决策(single-domain-cooperative decision,SDCD)和双领域合作决策(dual-domain-cooperative decision,DDCD)三种情形.无合作决策(NCD)是指制造商、运输商和零售商在定价和碳减排两个领域没有任何合作.单领域合作决策(SDCD)是指制造商、运输商和零售商在定价领域无合作,但制造商和运输商在碳减排领域合作决策.双领域合作决策(DDCD)是指制造商、运输商和零售商在定价领域以及制造商和运输商在碳减排领域均开展合作.

2.3 无合作决策(NCD)

在无合作决策模式中,供应链各成员企业在定价领域开展以制造商为领导者、运输商和零售商为追随者的Stackberg 博弈,在碳减排领域制造商和运输商独立决策,以各自利润最大化为原则决策最佳碳减排量.决策过程分为两个阶段,第一阶段为定价领域决策,其基本模型为

第二阶段为碳减排领域决策,其基本模型为

第一阶段决策:将碳排放量em和et视为常量,制造商以决策变量ω,运输商以决策变量t,零售商以决策变量p共同参与Stackberg 博弈.首先,制造商给出批发价格ω;其次,运输商根据制造商的批发价格ω确定其运输价格t;然后,零售商通过观察到的批发价格ω和运输价格t决定销售价格p.采用逆向求解法来解上述Stackberg 博弈,分别解得

详细过程见附录A.

第二阶段决策:在产品销售价格、运输价格t和批发价格ω确定以后,制造商、运输商分别依据利润最大化原则,决定各自的最优碳排放量.将式(6)∼式(8)代入碳减排领域决策模型,化简后得

易知供应链系统的最佳碳减排量为

将式(10)代入式(6)∼式(8)及需求函数,得

同时,可知制造商、运输商、零售商及供应链系统的利润分别为

无合作决策时的产品定价与碳减排有下列结论.

命题1无合作决策时,给定产品初始碳排放量em0+et0和消费者环境意识水平η,则制造商、运输商和零售商的最优定价策略组合为(ωN,tN,pN),制造商和运输商的最优碳排放量分别为,供应链系统的最佳碳减排量为.产品市场需求为qN,制造商、运输商和零售商的利润组合为,供应链系统的利润为.

推论1无合作决策时:

推论1 表明,在无合作决策中,当供应链系统的初始碳排放量较小时,消费者环境意识水平的提升可促使制造商和运输商努力减少碳排放.当供应链系统的初始碳排放量较大时,消费者环境意识水平存在一个临界值,若消费者环境意识水平处于该临界值之下,则制造商和运输商会随着消费者环境意识水平的提升而减少产品碳排放;若消费者环境意识水平大于该临界值,消费者环境意识水平的提升反而会降低制造商和运输商投资碳减排的动力,碳排放量上升.原因在于,较高的消费者环境意识水平表示消费者对产品碳排放非常敏感,如此会引起产品需求量的较大程度下降,为了弥补下降的需求量,制造商和运输商必须减少更多的碳排放;由于投资碳减排的边际成本递增,减少更多的碳排放会导致投入成本大于弥补需求量下降带来的收益,因此制造商和运输商不愿意投入更多资金来实施产品碳减排.

推论2无合作决策时:

推论2 表明,在无合作决策中,当供应链系统的初始碳排放量较大时,消费者环境意识水平的提升可促使零售商降低产品销售价格.当供应链系统的初始碳排放量较小时,消费者环境意识水平存在一个临界值,若消费者环境意识水平处于该临界值之下,则零售商会随着消费者环境意识水平的提升而降低产品销售价格;若消费者环境意识水平突破该临界值,消费者环境意识水平的提升反而会促使零售商提高产品销售价格.原因在于,零售商提高销售价格虽然会导致市场需求下降,但提价行为带来的收益增加不仅能够弥补需求下降引起的收益减少,还能补偿部分因消费者环境意识水平提升引起需求下降而导致的收益减少.

2.4 单领域合作决策(SDCD)

在单领域合作决策模式中,供应链各成员企业在定价领域开展以制造商为领导者、运输商和零售商为追随者的Stackberg 博弈;在减排领域,制造商和运输商以双方利润最大化为目标进行合作决策,决定供应链系统最佳碳减排量.决策过程分为两个阶段,第一阶段的定价决策过程与无合作决策时第一阶段决策过程相同,这里不再赘述.第二阶段为碳减排领域决策,基本模型为

将式(6)∼式(8)代入式(20)并化简,得到

式(21)的海塞矩阵为

易知供应链系统的最佳碳减排量为

将式(23)代入式(6)∼式(8)及需求函数,得到

同时可知制造商、运输商、零售商及供应链系统的利润分别为

单领域合作决策时的产品定价与碳减排有下列结论.

命题2单领域合作决策时,给定产品的初始碳排放量em0+et0和消费者环境意识水平η,则制造商、运输商和零售商的最优定价策略组合为(ωS,tS,pS),制造商和运输商的最优碳排放量分别为eSm和,供应链系统的最佳碳减排量为.产品市场需求为qS,制造商、运输商和零售商的利润组合为,供应链系统的利润为.

推论3单领域合作决策时:

推论3 表明,在单领域合作决策中,如果生产和运输过程的初始碳排放量较少,则制造商和运输商会随着消费者环境意识水平的提升而付出更多的努力去减排.如果生产和运输环节的初始碳排放量较多,随着消费者环境意识水平的提升,生产商和运输商愿意削减更多的产品碳排放量,但当消费者环境意识水平继续上升并超过某临界值后,供应链系统的碳减排量又开始下降.摒弃基于社会责任方面的考虑,仅从经济利益角度来看,制造商和运输商投资碳减排技术的原因在于高碳排放会对产品的市场需求产生负相关影响,从而导致各自利润受损.碳减排成本的特点是随着减排量的上升,减排的边际成本不断增大.较高的消费者环境意识水平会对产品需求产生较大影响,需要通过降低更多的碳排放来补偿需求减少造成的利润损失,如此导致碳减排成本加速增加.当碳减排成本增加的速度超过需求增加带来收益增加的速度时,生产商和运输商就没有动力再减排.

推论4单领域合作决策时:

推论4 表明,在单领域合作决策中,如果生产和运输过程的初始碳排放量较多,则消费者环境意识水平的提升会促使零售商降低产品销售价格.如果生产和运输环节的初始碳排放量较少,则零售商通过降低销售价格应对消费者环境意识水平的提升,但当消费者的环境意识水平上升至某临界值后,零售商会采取提高产品销售价格来回应消费者环境意识水平的提升.原因在于,零售商提高销售价格虽然会导致市场需求下降,但提价行为带来的收益增加不仅能够弥补需求下降引起的收益减少,还能补偿部分因消费者环境意识水平上升引起需求下降而导致的收益减少.

2.5 双领域合作决策(DDCD)

在双领域合作决策模式中,制造商、运输商和零售商以供应链系统利润最大化为目标进行定价和碳减排联合决策.决策过程同样包含两个阶段,首先三方根据供应系统链利润最大化目标决策产品的最优销售价格,其次制造商和运输商合作确定最佳碳减排量.最优销售价格决策模型为

将式(34)代入式(33),得到最佳碳减排量决策模型

式(35)的海塞矩阵为

易知供应链系统的最佳碳减排量为

将式(37)代入式(34)∼(35)及需求函数,得

双领域合作决策时的产品定价与碳减排有下列结论.

命题3双领域合作决策时,如果给定产品的初始碳排放量em0+et0和消费者环境意识水平η,则供应链系统的最优定价为pD,制造商和运输商的最优碳排放量分别为,供应链系统的最佳碳减排量为.产品市场需求为qD,供应链系统的利润为.

推论5双领域合作决策时:

推论5 表明,在双领域合作决策中,若供应链系统的初始碳排放量较小,制造商和运输商的产品碳减排量随消费者环境意识水平的提升而增加.若供应链系统的初始碳排放量较大,在消费者环境意识水平小于某临界值前,供应链系统的碳减排量与消费者环境意识水平呈同方向变动,而当消费者环境意识水平大于该临界值后,供应链系统的碳减排量与消费者环境意识水平呈反方向变动.产生这种现象的具体原因在推论1和推论3中已详细分析,这里不再赘述.

推论6双领域合作决策时:

推论6 表明,在双领域合作决策中,若供应链系统的初始碳排放量较大,零售商的产品销售价格随着消费者环境意识水平的提升而上涨.若供应链系统的初始碳排放量较小,在消费者环境意识水平小于某临界值前,零售商的产品销售价格与消费者环境意识水平呈同方向变动,而当消费者环境意识水平大于该临界值后,零售商的产品销售价格与消费者环境意识水平呈反方向变动.产生该现象的具体原因在推论2 和推论4 中已详细分析,这里不再赘述.

2.6 比较分析

命题4在碳标签制度下,给定供应链系统的初始碳排放量em0+et0,则无合作决策、单领域合作决策及双领域合作决策中的最佳碳减排量、最优销售价格、市场需求与供应链系统利润分别满足:

证明见附录B.

命题4 表明,在碳标签制度下,通过比较无合作决策、单领域合作决策及双领域合作决策发现,双领域合作决策在最佳碳减排量、供应链系统利润,市场需求等方面都要优于无合作决策与单领域合作,且当消费者环境意识水平小于特定阈值时,双领域决策的产品定价也是三种决策模式中最低的.因此,可以认为双领域合作决策优于无合作决策和单领域合作决策.

3 协调契约设计

根据命题4所给结论可知,若供应链中的成员企业选择无合作决策或单领域合作决策,则“双重边际效应”不可避免,导致供应链系统利润、最佳碳减排量等关键参数状态变差,因此需要设计协调契约引导供应链成员企业进行双领域合作决策.为了能让供应链成员企业自愿参与协调,需确保每位成员企业在参与协调后获得的利润比在无合作决策、单领域合作决策中更多,否则合作协调无法维系.同时,供应链各个成员企业所具有的影响力也存在差异,因此,协调后的利润增量要根据不同成员企业在供应链中的话语权进行分配.基于上述考虑,本文采用Nash 讨价还价理论来制定利润增量分配规则,运用三方在博弈中的讨价还价能力和相对风险规避程度描述各个成员企业在供应链中地位,借助常相对风险规避型效用函数刻画各个成员企业的风险规避程度[23].

令制造商、运输商及零售商的效用函数分别为

其中ϕ1,ϕ2,ϕ3依次为制造商、运输商及零售商的相对风险规避系数,ϕ1,ϕ2,ϕ3>0 且̸=1.∆ΠM,∆ΠT,∆ΠR分别为制造商、运输商及零售商参与协调后分配的利润增量.

设定制造商、运输商及零售商在供应链中的讨价还价能力权重依次为σ1,σ2,σ3,满足σ1+σ2+σ3=1.根据Nash 讨价还价理论制定利润增量分配规则为

协调后利润增量效用最大化的均衡条件为

为了便于模型的求解,在此假设制造商、运输商及零售商具有相同的风险规避系数ϕ,比如三方都属于风险中立者,即ϕ1=ϕ2=ϕ3=ϕ=0.5.对均衡条件化简后得

以约束条件式(43)∼式(46)为例,解得

在协调契约的调节下,制造商、运输商及零售商间开展双领域合作决策,并获得双领域合作决策下较高的利润水平,三方的利润表达式分别为

4 数值算例

在三级供应链中,不妨取a=100,b=1,c=20,v=10,k1=15,k2=15.根据假设6 可知,消费者环境意识水平,故有η <5.477.为方便作图分析,此处取η ∈[0,6].根据命题1、命题2 及命题3 可知,供应链系统不同的初始碳排放量对供应链定价与碳减排的影响方式不一样,结合三种决策模式下供应链系统初始碳排放量的阈值,本文选择较小(em0+et0=5)、较大(em0+et0=8)及很大(em0+et0=13)三种初始碳排放量状态进行分析.

4.1 消费者环境意识水平对最佳碳减排量的敏感性分析

消费者环境意识水平对最佳碳减排量的影响如图2 所示.由图2 可知,当供应链系统的初始碳排放量较小时,随着消费者环境意识水平的提升,三种决策的最佳碳减排量都在不断增加;当供应链系统的初始碳排放量较大时,随着消费者环境意识水平的提升,单领域合作决策与双领域合作决策的最佳碳减排量逐渐增加,但无合作决策的最佳碳减排量呈先增加后下降趋势;当供应链系统的初始碳排放量很大时,随着消费者环境意识水平的提升,三种决策模式的最佳碳减排量都先逐渐增加后处于下降状态.从图2 中还可以看出,无论供应链系统的初始碳排放量大小如何,双领域合作决策的最佳碳减排量对消费者环境意识水平提升的反应都较无合作决策与单领域合作更为敏感.另外,随着供应链系统的初始碳排放量的增加,单领域合作决策与无合作决策的最佳碳减排量差值随消费者环境意识水平的提升而逐渐缩小.

4.2 消费者环境意识水平对最优销售价格的敏感性分析

消费者环境意识水平对最优销售价格的影响如图3 所示.由图3 可知,当供应链系统的初始碳排放量较小时,随着消费者环境意识水平的提升,无合作决策下的最优销售价格逐渐下降,单领域合作决策和双领域合作决策下的最优销售价格先下降后上升;当供应链系统的初始碳排放量较大时,随着消费者环境意识水平的提升,无合作决策和单领域合作决策下的最优销售价格逐渐下降,双领域合作决策下的最优销售价格先下降后上升;当供应链系统的初始碳排放量很大时,随着消费者环境意识水平的提升,三种决策的最优销售价格都呈下降趋势.从图3 还可以看出,当消费者环境意识处于较低水平时,双领域合作决策下的最优销售价格低于无合作决策和单领域合作决策,而当消费者环境意识水平提升到较高水平时,双领域合作决策的最优销售价格要高于其它两种决策模式.另外,单领域合作决策下的最优销售价格高于无合作决策的最优销售价格,且随着供应链系统的初始碳排放量的增加,两种决策的最优销售价格差值随消费者环境意识水平的提升在逐渐缩小.

4.3 消费者环境意识水平对市场需求的敏感性分析

消费者环境意识水平对市场需求的影响如图4 所示.由图4 可知,当供应链系统的初始碳排放量较小和较大时,随着消费者环境意识水平的提升,无合作决策的市场需求逐渐下降,单领域合作决策和双领域合作决策的市场需求先下降后上升;当供应链系统的初始碳排放量很大时,随着消费者环境意识水平的提升,三种决策的市场需求都呈下降趋势.从图4 还可以看出,无论供应链系统的初始碳排放量如何,双领域合作决策的市场需求都明显高于其它两种决策模式,且当消费者环境意识水平处于较低水平时,单领域合作决策与无合作决策对市场需求的影响差别较小.

4.4 消费者环境意识水平对供应链系统利润的敏感性分析

消费者环境意识水平对供应链系统利润的影响如图5 所示.由图5 可知,当供应链系统的初始碳排放量较小时,随着消费者环境意识水平的提升,无合作决策的供应链系统利润逐渐下降,单领域合作决策和双领域合作决策的供应链系统利润先下降后上升;当供应链系统的初始碳排放量较大时,随着消费者环境意识水平的提升,无合作决策和单领域合作决策的供应链系统利润逐渐下降,双领域合作决策的供应链系统利润先下降后上升;当供应链系统的初始碳排放量很大时,随着消费者环境意识水平的提升,三种决策的供应链系统利润都呈下降趋势.从图5 还可以看出,无论供应链系统的初始碳排放量如何,双领域合作决策的供应链系统利润都要大于无合作决策与单领域合作决策.当初始碳排放量较小或较大时,双领域合作决策相对无合作决策/单领域合作决策的供应链系统利润优势随消费者环境意识水平的提升先缩小后扩加;而当初始碳排放量很大时,则该优势随消费者环境意识水平的提升持续减小.另外,无合作决策与单领域合作决策的供应链系统利润差值对初始碳排放量和消费者环境环境意识水平变化表现的不够敏感.

4.5 消费者环境意识水平对利润增量分配的敏感性分析

为了研究协调契约对不同消费者环境意识水平下供应链各成员企业的协调效果,结合不同成员企业在供应链中的地位,取σ1=0.5,σ2=0.3,σ3=0.2.消费者环境意识水平对利润增量分配的影响如图6 所示.

由图6 可知,当供应链系统的初始碳排放量较小或较大时,供应链成员分配的利润增量随着消费者环境意识水平的提升呈现出先缓慢减少再快速增加的过程.当供应链系统的初始碳排放量很大时,供应链成员分配的利润增量随着消费者环境意识水平的提升持续减少.形成该现象的原因归结于受不同初始碳排放量下双领域合作决策与无合作决策的供应链系统利润特征影响.由于供应链成员的讨价还价能力权重反映了其在供应链中的地位,因此,若某位成员拥有比较大的讨价还价能力权重时,其能够分配的利润增量自然也比其他成员更多.从图6 中可以看到,无论供应链系统的初始碳排放量如何,制造商分配的利润增量始终大于运输商和零售商分配的利润增量.

5 结束语

本文得到以下管理启示:无论初始碳排放和消费者环境意识水平如何,供应链各参与企业之间应全面协调合作,确保供应链系统获得最大利润,实现最大程度碳减排,向市场提供尽可能多的产品;若初始碳排放水平较低,则政府组织应通过环保宣传等手段提升消费者环境意识水平,增加低碳产品需求,刺激制造商和运输商投资碳减排技术,减少碳排放量;当初始碳排放和消费者环境意识水平都较高时,若继续提升消费者环境意识水平,则同时需要给予制造商和运输商减排投资补贴.否则,会因碳减排成本的增加导致达不到碳减排效果;存在最优决策模式,通过设计合理的协调契约,能够确保各成员企业获得更大利润,实现供应链的完美协调.

本文研究的不足点在于,讨论单领域合作决策模式下的产品定价与碳减排问题时,只考虑了制造商与运输商在减排领域合作、在定价领域不合作的情形,并没有探讨制造商和运输商在定价领域合作、在减排领域不合作的均衡结果.另外,运输商和零售商是否存在合作的可能性,在本文中也没有涉及.这些问题的进一步研究,将有助于丰富低碳供应链理论.

附录

附录A 无合作决策的求解过程

制造商的利润函数为

运输商利润函数为

零售商利润函数为

对零售商的利润函数式(54)分别求p的一阶导数和二阶导数,由于,因此零售商的利润存在极大值,

将式(56)代入运输商的利润函数式(53),并对式(53)分别求t的一阶导数和二阶导数,由于,因此运输商的利润存在极大值,令

将式(56)和式(58)代入制造商的利润函数式(52),并对式(52)分别求ω的一阶导数和二阶导数,由于,因此制造商的利润存在极大值,令

将式(60)代入式(58),可知

再将式(61)和式(60)代入式(56),可知零售商的最优销售价格

附录B 命题4 证明

1)最佳碳减排量的比较

2)最优销售价格的比较

3)产品市场需求的比较

4)供应链系统利润的比较