基于供应链权力结构的绿色技术与区块链采用策略研究

【摘" 要】论文以一个两阶段绿色供应链为研究对象，探究了基于不同权力结构的区块链技术采用策略对企业决策、经济效益与环境效益的影响。通过比较供应链中不采用区块链技术、由制造商主导区块链技术采用，以及由零售商主导区块链技术采用3种模式，研究表明：绿色水平和追溯水平较高的产品更容易受到消费者青睐；在制造商主导区块链技术的情境下，绿色水平和追溯水平达到最高，产品的绿色水平和信息透明度显著提升；供应链中区块链技术的应用能够提升企业利润，增加经济效益，尤其在制造商主导区块链技术采用的情况下，供应链整体利润达到最大化。

【关键词】区块链技术；绿色技术；Stackelberg博弈

【中图分类号】F274；F273.1" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文献标志码】A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文章编号】1673-1069（2024）10-0036-04

1 引言

随着社会经济的持续发展，绿色可持续性已成为国家的重要战略之一。可持续发展的理念不仅成为企业在生产和销售过程中必须考虑的关键因素，也日渐受到消费者的广泛关注和认可。在此背景下，企业纷纷进行转型升级，将绿色可持续理念深度融入其发展战略，力求在实现经济效益最大化的同时，兼顾环境和社会效益的统一。作为推动可持续发展的重要载体，绿色产品的供应链透明度、可追溯性和效率直接影响环境保护成效及消费者信任的建立[1]。据PHBS智库报告，全球绿色产品贸易额从2007年的0.91万亿美元增至2020年的1.43万亿美元，并持续增长。我国自“十三五”以来，通过密切合作，已推广近两万种绿色产品，保持全球绿色产品出口领先地位。然而，绿色产品供应链体系面临一系列严峻挑战，核心问题包括信息不对称性加剧、信任机制缺失以及产品溯源机制的复杂性。这些因素不仅困扰了消费者的选择和购买，还影响了绿色消费市场的健康发展。因此，探索并应用前沿技术以破解这些瓶颈，已成为推动绿色产品供应链朝着更加可持续方向发展的关键路径[2]。

区块链技术作为一种革命性的分布式账本技术，凭借其去中心化、数据不可篡改和高度透明的特性，为绿色产品供应链管理的革新提供了强有力的技术支撑[3]。融合此技术，企业可构建全面追溯体系，实现供应链全程透明管理[4]。大幅提升了供应链的透明度的同时，使每一环节的绿色实践都能被精准追溯和验证[5]，同时显著增强了供应链的公信力，为消费者提供更加可靠、透明的产品信息来源，从而有效激发绿色消费市场的活力与潜力[6]。区块链技术的深度应用不仅是应对当前绿色产品供应链中诸多挑战的创新策略，更是推动整个绿色经济体系高效、透明、可持续发展的重要驱动力。

绿色技术概念首先由E. Brawn和D. Wield于1994年提出，他们将其定义为减少环境污染、降低能源及原材料消耗的技术、工艺或产品的总称。随后，绿色技术的理念被引入中国，逐渐成为企业在资源与环境规范约束下提升经济效益的关键技术创新。

本文在考虑制造商的绿色产品批发价格、绿色投入水平、零售商的零售价格以及区块链技术成本的基础上，分别建立了制造商和零售商的最优决策模型。通过比较制造商不使用区块链技术、自建区块链平台以及与区块链溯源零售商合作的3种情况，分析了区块链技术在降低企业成本、提升利润空间方面的积极意义，并据此提出了相应的针对性建议。

2 模型建立及假设

假设两阶段绿色供应链中只有一个制造商M与一个零售商R。制造商M在供应链中占主导地位，将生产的绿色产品通过下游零售商销售给消费者。如果制造商自建区块链平台，则需要承担全部技术成本；如果制造商选择与区块链溯源零售商合作，则技术成本由零售商承担。本文模型涉及的参数及含义如下：w表示制造商选择的批发价格，w＞0；c表示成本，c＞0；e表示绿色投入水平，e＞0；p表示下游零售商提供给消费者的价格，p＞0；α表示消费者对绿色水平的偏好，α＜0≤1；β表示追溯水平偏好，β＜0≤1；I表示产品可追溯水平，I＞0。

假设1：制造商和零售商关于市场信息完全对称，制造商生产低碳产品产量与市场需求量相等，且市场能够完全出清。

假设2：市场需求由产品价格、绿色投入水平和区块链技术成本共同决定。当供应链不采用区块链技术时，市场需求函数为q=1-p+αe；当供应链采用区块链技术时，市场需求函数为q=1-p+αe+βI。

3 基本博弈模型

此部分将分别建立不同策略下的博弈模型。为探讨区块链技术对供应链决策所带来的影响，接下来首先建立供应链不采用区块链技术的基本模型。

3.1 供应链中不使用区块链技术

在本场景中，供应链不采用区块链技术，市场需求函数可表示为：q=1-p+αe" " " " " " （1）

制造商作为博弈领导者，其决策顺序为：制造商优先决策绿色投入水平e和批发价格w，零售商作为追随者根据制造商的价格信息决定销售价格p。此时可以分别列出制造商利润函数与零售商利润函数，采用逆向归纳法求解：

πM= q（w-c）-μe2" " " "（2）

-μe2表示制造商投入绿色技术而产生的额外成本。根据边际成本递增效应，随着绿色投入水平的提升，投入成本会逐渐增加，而增速放缓，因此该成本采用二次型函数，从总利润q（w-c）中扣除。

πR=q（p-w） （3）

对于式（3）求关于p的一阶偏导数和二阶偏导数，判断πR是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：p=（4）

继而求得最优零售价格下需求量为：q=（5）

将式（5）代入式（2）中得：

πM =" " " " "（6）

对于式（6）求关于w的一阶导数和二阶导数，判断πM是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：

w=" （7）

将式（7）代入式（2）中得：

πM =-μe2" " "（8）

对于式（8）求关于e的一阶导数和二阶导数，当α2＜4μ时，πM是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：e = " nbsp; "（9）

将式（9）分别代入式（1）（4）和式（7）中得：

q=" " " " " " "（10）

w =" " " " " " "（11）

p =" " " " " " "（12）

将式（9）（10）（11）（12）分别代入式（2）（3）中可求出制造商最大利润和零售最大利润分别为：

π=" " " " " " " " " " " " " "（13）

π=" " " " " " " " " " " " " "（14）

3.2 制造商主导区块链技术采用

制造商采用区块链技术时需承担技术成本，区块链技术的采用能改善消费者对产品的信任，提升效用。此时的需求函数为：q=1-p+αe+βI" " " " " （15）

由于制造商在供应链中处于领导地位，二者的博弈顺序为：制造商优先决策绿色投入水平e和产品可追溯水平I，进而决定批发价格w；零售商作为追随者基于制造商的价格信息决定销售价格p。此时可以分别列出制造商利润函数与零售商利润函数，采用逆向归纳法求解：πM= q（w-c）-μe2-κI2" （16）

-μe2-κI2表示制造商投入绿色技术和区块链技术而产生的额外成本。根据边际成本递增效应，随着绿色投入水平和产品可追溯水平的提升，投入成本会逐渐增加，而增速放缓，因此该成本采用二次型函数，从总利润q（w-c）中扣除。

πR=q（p-w）" " " " " " " "（17）

对于式（15）求关于p的一阶偏导数和二阶偏导数，判断πR是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：p=" " " （18）

继而求得最优零售价格下需求量为：q= （19）

将式（19）代入式（16）中得：

πM=" " （20）

对于式（20）求关于w的一阶偏导数和二阶偏导数，判断πM是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：w=（21）

将式（21）代入式（20）中得：πM=

继而求得πM关于e和I的海塞矩阵：

H==" " " （22）

当一阶顺序主子式＜0，且二阶顺序主子式-＞0时，海塞矩阵负定，存在最优绿色投入水平e和区块链技术成本I，使制造商获得最大收益。联立关于e和I的一阶偏导方程可得最优解e*和I*：

e=（23）

I=（24）

继而求得最优解w*和p*：

w=（25）

p=（26）

将式（23）（24）（25）（26）分别代入式（15）（16）（17）中可求出最优需求量，制造商最大利润和零售商最大利润分别为：

q=

π=-

π=

3.3 零售商主导区块链技术采用

制造商与区块链溯源零售商合作，技术成本由零售商承担。此时的需求函数为：q=1-p+αe+βI（27）

由于制造商在供应链中处于领导地位，二者的博弈顺序为：制造商优先决策绿色投入水平e，进而由零售商决策追溯成本I，已知技术成本的前提下制造商制定批发价w，零售商作为追随者根据制造商的价格信息决定销售价格p。此时可以分别列出制造商利润函数与零售商利润函数，采用逆向归纳法求解：πM=q（w-c）-μe2 （28）

-μe2表示制造商投入绿色技术而产生的额外成本。根据边际成本递增效应，随着绿色投入水平的提升，投入成本会逐渐增加，而增速放缓，因此该成本采用二次型函数，从总利润q（w-c）中扣除。

πR=q（p-w）-κI2 （29）

-κI2表示零售商投入区块链技术而产生的额外成本。根据边际成本递增效应，随着产品可追溯水平的提升，投入成本会逐渐增加，而增速放缓，因此该成本采用二次型函数，从总利润q（p-w）中扣除。

对于式（29）求关于p的一阶偏导数和二阶偏导数，判断πR是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：p=" " （30）

继而求得最优零售价格下需求量为：q=（31）

将式（31）代入式（26）中得：

πM= （32）

对于式（32）求关于w的一阶偏导数和二阶偏导数，判断πM是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：w=" " " " " " " （33）

将式（33）代入式（30）和式（31）中得：

p=" " " " " " " （34）

q=" " " " " " " （35）

将式（33）（34）（35）代入式（29）中得：

πR=" " " " " " " （36）

对于式（36）求关于I的一阶偏导数和二阶偏导数，当β2＜8κ时，πR是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：I*=" " " " " " " （37）

将式（33）（34）（35）代入式（28）中得：

πM= （38）

对于式（38）求关于e的一阶偏导数和二阶偏导数，当α2＜4μ时，πM是一个concave函数，有最大值；令一阶偏导数为零，进一步求得：e= （39）

进而求得最优追溯水平为：I= （40）

最优批发价格为：w= （41）

最优零售价为：p= （42）

将式（41）（42）分别代入式（35）（36）（38）中可求出最优需求量，零售商最大利润和制造商最大利润分别为：

q= （43）

π=- （44）

π=- （45）

4 对比分析

命题1. 外生参数对制造商利润的影响为：＞0，＞0，＞0，＞0，＞0，＜0，＜0，＜0，＜0，＜0。

证明：对消费者绿色水平偏好α，追溯水平偏好β，绿色投入成本系数μ和追溯成本系数κ，分别求π、π、π关于α、β、μ、κ的偏导，易证：=＞0恒成立，同理得，＞0，＞0；=＞0恒成立，同理得＞0；=-＜0恒成立，同理得＜0；=-＜0恒成立，同理得＜0，＜0。

命题1表明，消费者的绿色偏好程度与追溯偏好水平对制造商的利润水平及市场需求展现出正向的驱动效应；相反，绿色投入的成本系数与追溯实施的成本系数则对制造商的利润及市场需求构成负向制约。这是由于消费者绿色偏好程度的加大会促使制造商增加绿色投入，以满足市场需求，进而提升市场份额和品牌形象，获得更高利润；消费者对产品溯源信息及生产过程透明度的需求日益增强，倾向于利用区块链等先进技术来验证产品的安全性和真实性。这种追溯偏好激励制造商部署追溯体系，以增强消费者信任度，进而促进销量的增长与利润的提升。而绿色技术与追溯系统的研发成本、运营成本、维护成本等较高，增加了产品生产总成本，若不能通过提高售价或增加销量进行有效补偿，将压缩企业的利润空间。制造商在强化绿色与可追溯战略的同时，应注重成本控制与优化，积极探索供应链协同机制，与零售商等合作伙伴共享技术成果以降低个体投入。

命题2. 当制造商主导区块链技术采用时，绿色投入水平达到最优状态，产品环保程度高。

证明：e-e=-

=-＞0

e-e=-

=-＞0

e-e=-

=＜0

命题2表明，e＞e＞e，即制造商主导区块链技术采用时，产品绿色投入水平达到最优状态。制造商主导供应链权力结构时，能够有效整合供应链上下游的资源与信息，从原材料采购到生产制造、物流配送各环节优化资源配置，实现绿色发展。制造商企业应充分发挥供应链中的核心作用，加大绿色技术研发投入，积极与下游企业合作，密切关注市场动向，通过推广绿色产品践行可持续发展的社会责任，提升品牌形象与消费者好感度。

命题3. 当制造商主导区块链技术采用时，追溯水平较零售商主导区块链技术采用时更高，产品信息透明度更高。

证明：I-I=＜0，即I＜I，因此制造商主导区块链技术采用时，产品的追溯水平更高。

命题3表明，就产品可追溯水平而言，制造商主导区块链技术采用策略是更优的选择，能够高效推动供应链实现透明化发展。与命题2类似，制造商在供应链权力结构中处于核心位置，能够有效地整合供应链上下游的生产信息，确保其在供应链各环节中的连贯性和准确性，从而提升产品可追溯水平。企业应制定统一的技术标准和规范，充分利用制造商在供应链权力结构中的主导作用，加快数字化转型，确保供应链各节点在信息处理和数据交换上的一致性，为产品可追溯性和信息透明度提供有力保障。

5 结论

本文运用Stackelberg博弈方法研究了绿色产品供应链中制造商和零售商，对基于供应链权力结构的区块链与绿色技术采用策略进行探讨。通过建立模型，使用逆向归纳法求出最优决策下制造商、零售商相关变量参数，分别对同等条件下不使用区块链技术、制造商主导区块链技术采用及零售商主导区块链技术采用3种情况下的绿色水平、可追溯水平、收益情况等结果进行对比分析，得出如下结论：

消费者的绿色偏好程度与追溯偏好水平对制造商的利润水平及市场需求展现出正向的驱动效应；相反，绿色投入的成本系数与追溯实施的成本系数则对制造商的利润及市场需求构成负向制约。在供应链权力架构中，制造商主导区块链技术采用时，将促使绿色发展水平与追溯能力达到最优状态，使得产品更加环保且信息透明度得以完善。制造商在供应链权力结构中处于主体地位时，能够有效整合供应链上下游的资源与信息，从原材料采购到生产制造、物流配送各环节优化资源配置，实现绿色发展。为了吸引更多消费，制造商主动采用区块链技术，以增强产品在运输及销售全链条中的透明度与可追溯性，从而确保从采购到交付的各环节均严格符合环保标准。

【参考文献】

【1】黄书真，徐福缘，何建佳.考虑市场偏好和创新意愿的绿色供应链的契约协调研究[J].技术与创新管理，2017，38（02）：182-188+206.

【2】戚佛兰，李国辉，周岩.公平关切下基于绿色技术创新的供应链均衡模型[J].青岛大学学报，2019，32（04）：118-124.

【3】汪传雷，万一荻，秦琴，等.基于区块链的供应链物流信息生态圈模型[J].情报理论与实践，2017，40（07）：115-121.

【4】杜晓丽，李登峰.系统运营者合规审查下的国际贸易物流区块链共识分析[J/OL].中国管理科学，1-13[2024-09-20].https：//doi.org/10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2024.0298.

【5】张夏恒.基于区块链的供应链管理模式优化[J].中国流通经济，2018，32（08）：42-50.

【6】李艺，张姗姗.绿色供应链中区块链技术引入决策研究[J].商场现代化，2024（18）：30-35.