上游供应商生态设计研发对低碳供应链的影响

【摘" 要】为了对比分析上游供应商不同生态研发模式对于整条供应链的影响效果，论文基于上游两个供应商不同的生态设计研发模式构建不同的博弈模型，研究不同模式下不同主体最佳研发努力程度及最优决策，进一步分析不同的生态设计研发模式对低碳供应链的竞争、经济效益、环境效益以及消费者福利的影响并进行比较。研究主要发现：分散决策模式不利于整体供应链绿色程度提高，且产品的绿色研发努力系数在集中决策模式下效果最佳；供应链同时展开生态设计的价值创造要高于单独展开生态设计时的各自收益；政府对低碳产品的补贴力度越大，对环境造成的影响越小。以上结论为上下游企业选择合适的生态设计研发模式，实现整体经济环境效益最优提供决策依据。

【关键词】低碳供应链；绿色设计；博弈论

【中图分类号】F273；F224.32" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文献标志码】A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文章编号】1673-1069（2024）10-0058-03

1 引言

随着低碳环保得到社会越来越广泛的支持和重视，低碳化运营已经成为企业在市场竞争中建立优势的重要途径。2020年3月国家发展改革委、司法部印发的《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》提出了推行绿色设计、发展工业循环经济、推进农业服务业绿色发展、推行绿色生活方式等多项任务[1]。为了有效实现降低碳排放总量的目标，我国于2021年2月1日正式启动全国碳市场发电行业第一个履约周期，并不断扩大碳市场覆盖范围。在碳交易市场制度运营的管制下，高排放、高能耗型企业都将在规定限额的碳排放量下进行生产运营，对其生产运营模式产生了深远的影响[2]。相对应的，企业的生产决策变得更为复杂，其所在的供应链在进行契约设计时，会面临更大的挑战。

在政府管制和消费者绿色偏好的双重导向下，越来越多的生产商和供应商选择进行低碳投资以推进其生态设计研发。如首钢在自身实行降碳措施的同时，资本投资上游企业来探索供应链能源结构优化路径和促进整体供应链绿色化、低碳化发展。然而同低碳供应链上企业的其他一次性投入技术减排投资相比，生态设计研发常常由于前期投入较大，导致企业不仅要承担巨额的投资费用还要承受相应的投资风险。例如，格力曾经投资超过10亿元资金用于空调等电器的绿色研发。因此，供应链上下游企业之间难免会因为生态设计研发成本而产生成本分担和利润分配的冲突，导致低碳供应链的上下游生产决策变得更为复杂，契约设计时也会面临更大的难题。此外，由于不同企业的低碳投资认知水平和自身绿色研发努力程度存在的差异，供应链上的生态设计研发更多的是供应商和生产商各自开展绿色研发，以提升整条供应链的绿色程度。上下游同时开展某项生态设计研发的情形并不普遍，生产商和供应商的生态设计研发模式在环境方面的协作实践水平不高。目前对于上下游供应链中的供应商是否进行生态设计的问题，缺少对整体供应链的影响和不同模式下的效益比较分析。

2 模型建立

2.1 问题描述

本文考虑由生产同一个零部件产品的两个供应商和一个生产商构成的供应链系统，根据两个供应商是否进行产品的生态设计，是否在产品供应生产初期考虑产品的环境保护进行绿色研发的情况来分析其对于整个供应链系统的影响。根据企业调研，目前存在供应链生态设计模式基本为：一是零部件供应商1和零部件供应商2都跳过产品的生态设计环节，只生产普通的零部件产品出售给生产商，然后生产商对应生产出普通产品在消费市场上售卖给消费者；二是两个零部件供应商互不商量各自决策，都选择独自进行零部件产品的生态设计，生产商对两种零部件产品进行选择生产，消费者接着根据其偏好进行购买选择；三是零部件供应商和生产商集中决策，合作决定上下游产品的生态设计环节。基于此背景，为了对比不同绿色生态设计模式对于单件零部件售价、需求量、收益等的影响，本文以上述3种产品生态设计研发模式为基础，构建供应商不进行产品生态设计、同时进行产品生态设计和集中决策下进行产品生态设计的博弈模型，该模型由两个零部件供应商和一个生产商组成。通过对比分析，确定进行产品绿色研发设计的最优模式，并分析供应商产品生态设计水平对于供应链竞争的影响。

2.2 模型符号

本文用到的模型符号及其说明，具体见表1。

2.3 需求函数

这里参考供应链管理研究中一个经典常见的市场需求模型，具体可见文献[3]的描述，市场需求函数如下：

qi=Q-pi+gτiw+gτiM=Q-pi+g（τiw+τiM）

其中i∈{N，Y}，表示消费者对于产品价格的敏感程度；g表示消费者的环保接受程度，g越大说明消费者的环保意识越高。其中，ggt;0表示消费者的环保接受程度对于生态设计研发产品的需求具有正向影响，且结合实际情况发现，消费者对于单位产品的价格敏感系数要大于单位产品环保程度的接受系数，即？琢gt;ggt;0。

2.4 模型建立

零部件供应商都不进行产品的生态设计：

πNw1=（wN1-c1）（Q-pN）

πNw2=（wN2-c2）（Q-pN）

πNM=（pN-wN1-wN2）（Q-pN）

零部件供应商进行产品的生态设计：

πYw1=（wY1-c1）（Q-pY）-

πYw2=（wY2-c2）（Q-pY）

πYM=（pY-wY1-wY2+τY）（Q-pY）

集中决策时：

πC=（pC-c1-c2+τC）（Q-pC）-

3 模型分析

结论1 ，不同产品生态设计的情形对单位零部件价格的影响：wN1lt;wY1，wN2lt;wY2。

结论1说明，在零部件供应商进行零部件产品的生态设计和坚持绿色研发的过程中，会将零部件产品生态设计产生的绿色成本转移到零部件产品的定价上——零部件供应商会通过提高产品售价来想方设法均摊绿色研发成本，提高收益。当零部件供应商进行产品的生态设计时，虽然会增强其在产品市场中的市场竞争力，赢得有绿色环保偏好的顾客青睐，从而使销售量不断提高。但是正是由于生态设计的过程会增加成本才导致绿色设计的单位零部件产品价格一定会高于不进行绿色设计的单位零部件产品价格。

零部件产品在生产过程中的绿色研发成本系数不仅会对其单位产品价格产生影响，而且会影响零部件供应商和生产商的绿色设计积极性。考虑到生态设计过程中的成本问题，一旦生态设计的成本系数过大使得绿色成本超过经济收益，那么生态设计带来的经济效果就会呈现边际递减的趋势，打击零部件供应商的绿色环保积极性。与此同时绿色研发成本系数过高会影响生产商在产品制造过程对产品是否采用绿色制造方式的偏好产生影响，相对降低生产商的产品绿色环保努力程度。

结论2，不同产品生态设计的情形对于产品市场需求量的影响：qNlt;qY。

结论2说明，在当代越来越重视绿色低碳环保的社会理念影响下，不进行生态设计的零部件供应商的销量会低于进行生态设计的供应商。越来越多的消费者的绿色观念在不断提升，甚至有相当一部分消费者愿意为低碳产品买单，这种绿色消费理念正在潜移默化影响生产商和供应商考虑自己的生产环节是否对环境有益。顾客的环保偏好和绿色低碳的行为选择会影响零部件供应商和生产商的供应链运作优化，也是零部件供应商企业横向竞争的关键因素之一。

零部件产品的市场需求量会受到单位零部件产品的绿色设计努力程度的影响，零部件市场需求量与其单位绿色设计努力程度基本成正比关系。消费者在购买过程中会持续关注产品的绿色程度，产品的绿色程度高低很大一部分取决于零部件供应商和生产商在生产过程中的绿色设计努力程度。绿色设计努力程度越大，最终产品的绿色度就会越高。随着消费者对产品绿色敏感度不断提升，产品的绿色度越高，其市场需求量势必会随之增加。在绿色低碳消费理念和环保消费行为的驱使下，零部件供应商对零部件产品进行产品生态设计会促进产品的销量增加。

结论3 ，不同产品生态设计的情形对于收益的影响：①当kgt;时，πNw1lt;πYw1；当kgt;时，πNw2lt;πYw2。②πClt;πN，πClt;πY。

πN=πNw1+πNw2=

πY=πYw1+πYw2=

结论3说明，当零部件供应商对于单位零部件产品的绿色设计成本系数达到某一阈值的时候，零部件供应商对于零部件产品进行产品生态设计时的效益要大于不进行产品生态设计的效益。并且综合结论2、结论3，在产品生态设计的情境下，虽然零部件供应商的绿色设计努力成本更高和生产商支付的零部件费用更高，但是单位绿色低碳零部件产品制造出的最终产品绿色度越高，更受消费者偏爱。产品的绿色低碳性赋予产品更强的市场竞争力，提高产品的最终销量，导致其最终受益也要大于非生态设计产品。因此，进行产品生态设计的零部件供应商是具有长期可持续发展的产品优势的。

结论4：①当kgt;时，零部件供应商1愿意进行零部件产品的生态设计，否则，零部件供应商1就会拒绝进行零部件产品的生态设计；②当kgt;时，零部件供应商2愿意进行零部件产品的生态设计，否则，零部件供应商2就会拒绝进行零部件产品的生态设计。

结论4说明，从零部件供应商自身收益最大化的角度出发，当供应商在单位零部件产品的绿色设计成本系数满足kgt;时，零部件供应商1从事零部件产品生态设计所带来的利润收益就会大于其不从事产品生态设计时的利润收益，那么这时零部件供应商参与绿色研发的意向就会超过其不参加绿色研发的意向。同理，对于供应商2来说当kgt;时，其参与产品生态设计所能带来的收益会超过不参与产品生态设计时的收益，这时零部件供应商2自然愿意参加产品的绿色研发，否则，零部件供应商2就会拒绝参与产品的绿色研发。零部件供应商参加产品的生态设计的意向取决于产品绿色设计成本系数的大小情况，因此为了控制零部件产品的绿色设计成本系数，零部件供应商应该针对不同的状况合理结合自身绿色低碳技术采取相应的可行措施，选择开展单位零部件产品的生态设计的强度和低碳形式。

结论5 ，不同产品生态设计的情形下政府政策对产品的环保程度和环境的影响：当生产商选择使用生态设计的零部件生产环保产品时，生产环节给环境带来的影响程度与政府采取补贴政策的实行力度有关，即政府对低碳产品的补贴力度越大，对环境造成的影响越小。主要原因是当政府采取补贴政策时，无论是普通产品还是低碳产品其单位零售价格会降低。由于政府补贴的存在，消费者的购买成本也随之降低，这样会激发消费者对进行过生态设计产品的偏好程度和购买积极性，进而增加该产品销售量，在某种程度上低碳产品对环境的影响程度加深。但是，减少普通产品销售量，间接减少普通产品对环境造成的影响，且低碳产品增加量小于普通产品减少量，最终使环境影响变小。

4 结语

①零部件供应商为了赢得环保偏好消费者的满意，尽可能提高自己零部件产品的销售量，应努力降低进行零部件产品生态设计过程中的绿色研发成本系数。零部件供应商之间，供应商与生产商之间最好进行信息和绿色环保技术方面的合作来取得显著的绿色环保效益，提升各方的绿色产品设计的积极性。

②考虑到生态设计过程中的成本问题，一旦生态设计的成本系数过大使得绿色成本超过经济收益，那么生态设计带来的经济效果就会呈现边际递减的趋势，打击零部件供应商的绿色环保积极性。

③比起零部件供应商之间分散决策是否进行单位零部件产品的生态设计，集中决策时的最终产品收益是最大的——集中决策时的收益会大于不进行产品生态设计和分散决策进行产品绿色研发情形下的最终收益。比起各个环节负责商的分散决策，更加提倡建立合理的收益共享契约，促进供应链各个部分的整体效应，引进科学的集体决策机制减少不必要的分散收益损失。

④不同产品生态设计的情形下政府政策会影响零部件供应商和生产商的绿色设计成本系数，而绿色生产成本会负向影响生态环境、碳排放程度和绿色环保产品的产量和未来发展规模。

本文的主要管理启示包括：一是为了保证绿色环保效益和上下游的绿色环保积极性，零部件供应商最好与同行业竞争者、下游生产商在绿色生态设计的环节达成合作契约，以此来降低绿色研发成本系数；二是鉴于单位产品绿色设计努力程度对于销量的积极影响，应该激励零部件供应商和生产商的绿色研发行为，最好促进各方进行集中决策合作，使得环保效益最大化；三是政府部门应通过多种渠道宣传绿色环保概念，普及全民低碳消费意识，提升消费者对低碳产品的购买意愿。

【参考文献】

【1】国家将加快建立绿色生产和消费法规政策体系[J].现代制造技术与装备，2020，56（09）：2.

【2】R. C S， Shantanu B， Luk N V W. Closed-Loop Supply Chain Models with Product Remanufacturing[J]. Management Science，2004，50（2）.

【3】徐春秋，赵道致，原白云，等.上下游联合减排与低碳宣传的微分博弈模型[J].管理科学学报，2016，19（02）：53-65.