吳義生，劉文杰，竇亞芹、

（1.南京工程學(xué)院，江蘇南京211167；2.南京航空航天大學(xué)，江蘇南京210016）

面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈激勵(lì)模型及其應(yīng)用

吳義生1，劉文杰2，竇亞芹1、2

（1.南京工程學(xué)院，江蘇南京211167；2.南京航空航天大學(xué)，江蘇南京210016）

面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈運(yùn)作目標(biāo)是增強(qiáng)網(wǎng)購(gòu)對(duì)企業(yè)低碳運(yùn)作的促進(jìn)作用，弱化網(wǎng)購(gòu)對(duì)企業(yè)低碳運(yùn)作的負(fù)面影響。在網(wǎng)購(gòu)和低碳背景下，供應(yīng)鏈將面臨兩個(gè)方面的激勵(lì)，即單激勵(lì)和雙激勵(lì)。單激勵(lì)是指碳稅激勵(lì)或碳超排處罰激勵(lì)，雙激勵(lì)是指同時(shí)考慮碳稅和碳超排處罰激勵(lì)。僅采取征收碳稅激勵(lì)能減少供應(yīng)鏈總成本，但增加了排放成本；僅采取超排處罰激勵(lì)增加了供應(yīng)鏈總成本，但環(huán)境成本沒(méi)有變化；綜合采取征收碳稅和超排處罰激勵(lì)能同時(shí)降低碳排放成本和供應(yīng)鏈總成本。

網(wǎng)購(gòu)；低碳供應(yīng)鏈；協(xié)同；激勵(lì)

一、引言

網(wǎng)購(gòu)已經(jīng)成為我國(guó)消費(fèi)者一種重要的日常購(gòu)物方式，消費(fèi)者足不出戶就可以買到所需的商品，減少了能源的消耗，降低了碳排放。與此同時(shí)，全球二氧化碳（CO2）的排放不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球二氧化碳的排放在2002年為400億噸，2030年將達(dá)到580億噸。[1]CO2的排放應(yīng)該對(duì)全球一半的溫室效應(yīng)負(fù)責(zé)。因此，全球低碳意識(shí)已經(jīng)覺醒，再加上市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，低碳、節(jié)能、環(huán)保等理念逐漸滲透到供應(yīng)鏈之中，供應(yīng)鏈以及鏈中企業(yè)要得到社會(huì)認(rèn)可，并達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化的目標(biāo)，實(shí)施低碳供應(yīng)鏈管理是必行之路。這是因?yàn)樵诠?yīng)鏈領(lǐng)域，其各個(gè)環(huán)節(jié)都涉及到能源消耗和二氧化碳排放，某些環(huán)節(jié)還是二氧化碳排放大戶。在上述背景下，網(wǎng)購(gòu)和低碳供應(yīng)鏈必須相互協(xié)調(diào)發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)。一方面，低碳供應(yīng)鏈必須對(duì)網(wǎng)購(gòu)的需求做出快速反應(yīng)；另一方面，網(wǎng)購(gòu)只有在低碳供應(yīng)鏈的系統(tǒng)思想指導(dǎo)下，才能整合相關(guān)資源，實(shí)現(xiàn)超越實(shí)體購(gòu)物的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。另外，供應(yīng)鏈管理的重要內(nèi)容之一就是構(gòu)建有效的激勵(lì)模型，以便供應(yīng)鏈成員之間具有良好的合作關(guān)系。根據(jù)該激勵(lì)模型設(shè)計(jì)的激勵(lì)機(jī)制，可以使供應(yīng)鏈的個(gè)體利益和整體利益相關(guān)聯(lián)，既可以實(shí)現(xiàn)個(gè)體利益最大化，也可以實(shí)現(xiàn)整體利益最大化。

二、相關(guān)文獻(xiàn)

本文從碳排放角度來(lái)研究供應(yīng)鏈激勵(lì)，與此相關(guān)的研究經(jīng)過(guò)梳理主要分為以下兩個(gè)層面。

1.政府政策或法律層面

斯雷勒（Soleille）[2]強(qiáng)調(diào)了碳排放交易成本、市場(chǎng)行為和政府立法的重要性，認(rèn)為交易成本應(yīng)該是合適的，市場(chǎng)行為應(yīng)該以降低價(jià)格波動(dòng)、維持供需平衡為目標(biāo)，政府立法應(yīng)該以保證碳排放交易體系的成功實(shí)施為目標(biāo)。李昊和趙道致[3]提出了不同的碳排放權(quán)交易機(jī)制，并分析了不同機(jī)制對(duì)企業(yè)低碳運(yùn)營(yíng)決策的影響，以便在保障供應(yīng)鏈利益的同時(shí)，找到促進(jìn)企業(yè)低碳化行為的決定性因素，結(jié)果顯示，碳排放有償分配機(jī)制和基于公開拍賣的碳排放價(jià)格機(jī)制能有效地促進(jìn)企業(yè)降低碳排放量。福路羅斯等（Floros etal）[4]研究了碳稅對(duì)CO2排放的影響，結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)企業(yè)征收碳稅，能直接或間接降低碳排放。麥特卡夫（Metcalf）[5]認(rèn)為，碳稅的稅率應(yīng)該反映碳排放的社會(huì)成本，而征收碳稅比推行碳排放交易體系更有效。楊珺、李金寶和盧巍[6]提出了強(qiáng)制征收碳稅的碳排放政策，并分析了該政策對(duì)于供應(yīng)鏈成本和碳排放的影響，結(jié)果表明，合理制定碳稅稅率，才能有效降低供應(yīng)鏈碳排放。卡羅等（Caro etal）[7]通過(guò)定量模型研究表明，在供應(yīng)鏈中通過(guò)強(qiáng)制設(shè)定減排上限的做法可促使供應(yīng)鏈成員盡最大努力進(jìn)行碳減排活動(dòng)。梅珧洛等（Mayor etal）[8]指出，并不是每個(gè)排放稅體系都能產(chǎn)生良好的效果，他們檢查了四個(gè)實(shí)施不同排放稅體系的效果，發(fā)現(xiàn)實(shí)施不同的CO2排放政策，有的會(huì)降低企業(yè)成本，有的會(huì)增加企業(yè)成本。

2.供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)層面

趙道致和呂金鑫[9]針對(duì)碳排放權(quán)限制及其對(duì)低碳供應(yīng)鏈的影響，為確保低碳供應(yīng)鏈的經(jīng)營(yíng)持續(xù)性，考慮了碳排放權(quán)限制及其交易的影響，根據(jù)低碳供應(yīng)鏈中各企業(yè)的邊際減排成本的不同和低碳因素對(duì)各企業(yè)產(chǎn)品價(jià)值貢獻(xiàn)的不同，設(shè)計(jì)了低碳供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)的激勵(lì)策略。都伯斯（Dobos）[10]提出了可以用來(lái)交易的碳排放權(quán)種類，并分析了這些交易對(duì)生產(chǎn)—庫(kù)存策略的影響。結(jié)果表明，碳排放可以用生產(chǎn)速度為自變量的函數(shù)來(lái)描述，該函數(shù)是非遞減的凸函數(shù)，引入碳排放權(quán)交易后，會(huì)帶來(lái)最優(yōu)生產(chǎn)—庫(kù)存策略，但會(huì)導(dǎo)致較高的成本。胡蘇等（Hsu etal）[11]通過(guò)實(shí)證分析了影響供應(yīng)商選擇的碳管理因素，表明碳信息管理和規(guī)范的碳管理培訓(xùn)是影響供應(yīng)商選擇最重要的兩個(gè)因素。托林森等（Tom linson etal）[12]通過(guò)對(duì)電氣和機(jī)械設(shè)備更新的研究，提出了如何量化設(shè)備更新的環(huán)境成本，認(rèn)為該成本與設(shè)備整個(gè)生命周期中的碳排放相關(guān)，同時(shí)還討論了設(shè)備的設(shè)計(jì)、所使用的原材料、制造工藝、運(yùn)輸模式以及CO2排放的計(jì)算方法，認(rèn)為該量化成本的方法能獲得較好的投資回報(bào)和采購(gòu)戰(zhàn)略。帕恩等（Pan etal）[13]的研究表明，通過(guò)公路和鐵路聯(lián)合運(yùn)輸可以降低52%的碳排放量；在生產(chǎn)過(guò)程中，如果生產(chǎn)速度不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致額外的成本。伯利等（Bonney etal）[14-15]在對(duì)物流和庫(kù)存做決策時(shí)，應(yīng)綜合考慮碳排放問(wèn)題。巴洛特等（Ballotetal）[16]分析了零售企業(yè)物流網(wǎng)絡(luò)的碳排放規(guī)律，并通過(guò)算例證明了共享供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)可以降低25%的碳排放量。阿戈提則等（Agatzetal）[17]運(yùn)用收益管理的方法，針對(duì)快遞業(yè)務(wù)，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的定價(jià)機(jī)制，激勵(lì)客戶選擇與其鄰居相近的送貨時(shí)間，減少快遞公司的運(yùn)送距離，以減少物流造成的碳排放量。

綜上所述，現(xiàn)有考慮碳排放的供應(yīng)鏈激勵(lì)研究，主要集中于政府政策層面和供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)層面，對(duì)供應(yīng)鏈低碳運(yùn)營(yíng)方面的研究集中于“碳稅”或“碳配額”方面，尚未發(fā)現(xiàn)同時(shí)考慮“碳稅”和“碳超排處罰”研究。另外，考慮網(wǎng)購(gòu)環(huán)境下的供應(yīng)鏈激勵(lì)的研究鮮有發(fā)現(xiàn)，綜合考慮碳排放和網(wǎng)購(gòu)的供應(yīng)鏈激勵(lì)研究暫未發(fā)現(xiàn)。本文針對(duì)網(wǎng)購(gòu)背景下低碳供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作積極性不高的問(wèn)題，考慮供應(yīng)商供貨過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放，利用凸函數(shù)對(duì)供應(yīng)鏈總成本（包括運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境成本）進(jìn)行定量描述，在此基礎(chǔ)上，提出一個(gè)基于網(wǎng)店及其供應(yīng)商的低碳供應(yīng)鏈激勵(lì)模型。最后，從碳稅激勵(lì)和碳超排處罰激勵(lì)兩方面，對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行協(xié)同與不協(xié)同條件下的應(yīng)用比較分析。

三、模型

1.面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈

網(wǎng)購(gòu)能夠促進(jìn)低碳供應(yīng)鏈的運(yùn)作。首先，網(wǎng)購(gòu)中的銷售方不需要建立實(shí)體店鋪，只需要電腦和網(wǎng)線設(shè)備就可以輕松實(shí)現(xiàn)商務(wù)活動(dòng)，因而也就消除了實(shí)體店鋪在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中對(duì)能源尤其是電能的消耗，從而降低了碳排放。其次，網(wǎng)購(gòu)中的購(gòu)買方可以待在家中或辦公室里，足不出戶就可以完成購(gòu)物活動(dòng)，不需要乘車往返于商場(chǎng)，因此也就消除了乘坐汽車等交通工具對(duì)于石油或天然氣的消耗，因此降低了碳的排放。另外，網(wǎng)購(gòu)中電子訂單的下達(dá)與處理、網(wǎng)上支付都減少了碳排放，省掉了紙質(zhì)的訂單和對(duì)賬單。

當(dāng)然，網(wǎng)購(gòu)對(duì)低碳供應(yīng)鏈也有負(fù)面影響。在包裝環(huán)節(jié)上存在的包裝耗材過(guò)多、循環(huán)利用率低的現(xiàn)象。網(wǎng)上商城在進(jìn)行商品配送時(shí)，主要的包裝耗材就是紙箱，而紙箱的作用主要是在商品運(yùn)輸配送等物流過(guò)程中保護(hù)商品。隨著網(wǎng)購(gòu)人群的擴(kuò)大，網(wǎng)上商城的訂單量大幅度增加，從而帶來(lái)了包裝紙箱用量的增長(zhǎng)。而在目前的網(wǎng)購(gòu)物流過(guò)程中，包裝紙箱的使用并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)良好的循環(huán)利用，從而導(dǎo)致了紙箱生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的大量二氧化碳排放。

根據(jù)以上論述，本文給面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈定義如下：由供應(yīng)商、網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)商、快遞運(yùn)營(yíng)商和顧客四方構(gòu)成，并將綠色、低碳、環(huán)保的理念和技術(shù)融入到供應(yīng)、銷售和配送等環(huán)節(jié)之中，且在各個(gè)環(huán)節(jié)充分考慮CO2排放效應(yīng)，降低CO2排放量，使其達(dá)到最小值，從而降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響的供應(yīng)鏈。面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈如圖1所示：

圖1 面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈

因此，面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈運(yùn)作的思路是增強(qiáng)網(wǎng)購(gòu)對(duì)企業(yè)低碳運(yùn)作的促進(jìn)作用，弱化網(wǎng)購(gòu)對(duì)企業(yè)低碳運(yùn)作的負(fù)面影響。

2.模型構(gòu)建

本模型考慮物品從供應(yīng)商到網(wǎng)店配送中心的流動(dòng)過(guò)程。供應(yīng)鏈總成本包括供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境成本，其中，環(huán)境成本包括碳排放成本和碳超排處罰成本。模型的目標(biāo)是：在考慮環(huán)境成本的條件下，確定網(wǎng)店及其供應(yīng)商協(xié)同運(yùn)作時(shí)的供貨速度，即協(xié)同供貨速度，以便降低碳排放成本或降低供應(yīng)鏈總成本。在此基礎(chǔ)上，選擇合適的激勵(lì)方法。

供應(yīng)商運(yùn)營(yíng)成本[18]為：

其中，CSC表示供應(yīng)商的設(shè)置成本（元）；CSI表示供應(yīng)商的庫(kù)存成本（元/個(gè)/年）；D表示市場(chǎng)需求速度（個(gè)/年）；λ表示供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)供應(yīng)商向網(wǎng)店的供貨次數(shù)，本文中的單位時(shí)間為1年，當(dāng)供應(yīng)商每年向網(wǎng)店的供貨次數(shù)等于網(wǎng)店的采購(gòu)次數(shù)時(shí)，則供應(yīng)商和網(wǎng)店是協(xié)同運(yùn)作的，否則，是不協(xié)同運(yùn)作；S表示供應(yīng)商的供貨速度（個(gè)/年）；q表示訂貨量（個(gè)）。

網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)成本[19]為：

其中，COST表示網(wǎng)店的庫(kù)存成本（元/個(gè)/年）；COSO表示網(wǎng)店的訂貨成本（元）。

由此得供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)成本為：所以φSC是凸函數(shù)。通過(guò)設(shè)定方程（3）的一階導(dǎo)數(shù)等于0求解q得：

方程（5）表示供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作時(shí)的運(yùn)營(yíng)成本函數(shù)。如果不協(xié)同，網(wǎng)店根據(jù)經(jīng)濟(jì)訂貨批量方法（Economic Order Quantity，EOQ）訂貨，訂貨量根據(jù)方程（1）、方程（2）和方程（3）可以得出供應(yīng)鏈非協(xié)同成本[20]：

CO2的排放量[21]為：

其中，a、b和c為排放函數(shù)參數(shù)，單位分別為噸·年2/個(gè)3、噸·年/個(gè)2和噸/個(gè)。

碳排放成本為：

其中，TE為單位排放稅（元/噸）。

碳超排處罰成本為：

其中，YI為碳排放限額變量，I為排放限額（噸/年），γ為超排系數(shù)（元/噸/年），當(dāng)碳排放超過(guò)I，即當(dāng)ED＞I，YI=1；反之，YI=0。

因此，供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作的總成本為：

將公式（5）、公式（8）和公式（9）代入公式（10）得：

如果只考慮供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)成本，則最小供貨速度為：

其中，α為最小供需率，且α≥1。

如果僅考慮碳排放成本，碳排放最小的供貨速度可以通過(guò)設(shè)定方程（7）的一階導(dǎo)數(shù)等于0求得：

因此，協(xié)同供貨速度S*等于Smin或SO，或者介于兩者之間。由此得出基于網(wǎng)店及其供應(yīng)商的激勵(lì)模型，即協(xié)同供貨速度S*決定于下面兩個(gè)條件：如果如果SO＜Smin，則S*=αD。

3.模型求解

根據(jù)公式（5）可知，供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)成本與λ的值有關(guān)。為求解協(xié)同供貨速度S*，需要求解供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)成本的極值所對(duì)應(yīng)的λ值。根據(jù)方程（5）還可知，對(duì)于λ＞0，φSC對(duì)λ的二階導(dǎo)數(shù)是大于0的，所以φSC是凸函數(shù)。通過(guò)設(shè)置φSC對(duì)λ的一階偏導(dǎo)數(shù)等于0，得：

將Smin=αD代入公式（14），得λ（S）的最小值：

將S=b/2a代入公式（14）得：

由此得出以下求解S*的算法：

步驟1：參數(shù)設(shè)定。當(dāng)i=1，2，...，n且k=λ'=1時(shí)，YI=0；并設(shè)

步驟2：SO值的計(jì)算。如果SO＜Smin=αD，則S*=αD；如果SO≥Smin=αD，則在區(qū)間[]αD，b/2a全面搜索最優(yōu)解以最小化方程（11）的供應(yīng)鏈總成本。

步驟3：λ值的計(jì)算。通過(guò)方程（14）求解λ，以最小化方程（11）的供應(yīng)鏈總成本。如果λ≠λ'，則轉(zhuǎn)到步驟2；當(dāng)i=1，2，...，n時(shí)，如果CEP=0，則設(shè)=S，然后轉(zhuǎn)到步驟6。

步驟4：E值和TC（）值的計(jì)算。根據(jù)公式（7）計(jì)算E值。如果ED＞Elk，則設(shè)Yk=1；如果k＜n，則設(shè)k=k+1，且重復(fù)步驟4。另外，設(shè)=S，并根據(jù)公式（11）計(jì)算TC（）。

步驟5：?值的設(shè)定。設(shè)：

如果?＞αD，則設(shè)Yk=0，并根據(jù)步驟1、步驟2和公式（11）計(jì)算TC（）的值。

步驟6：值的計(jì)算。如果TC（?）＜TC（），則S~=S?；如果k＞1，則設(shè)k=k-1，并轉(zhuǎn)到步驟5。

步驟7：S*的計(jì)算。根據(jù)步驟2、步驟3和公式（11）計(jì)算S*及其對(duì)應(yīng)的供應(yīng)鏈總成本TC（S*）。

四、應(yīng)用分析

在網(wǎng)購(gòu)和低碳背景下，供應(yīng)鏈將面臨兩個(gè)方面的激勵(lì)，即單激勵(lì)和雙激勵(lì)。單激勵(lì)是指碳稅激勵(lì)或碳超排處罰激勵(lì)，雙激勵(lì)是指同時(shí)考慮碳稅和碳超排處罰激勵(lì)。另外，供應(yīng)商和網(wǎng)店之間的協(xié)同運(yùn)作怎樣影響CO2的排放？下面將從協(xié)同和不協(xié)同的角度圍繞這兩個(gè)方面的激勵(lì)進(jìn)行應(yīng)用分析。

1.單激勵(lì)分析

（1）碳稅激勵(lì)分析。本部分將對(duì)第一種單激勵(lì)進(jìn)行應(yīng)用分析，即如果供應(yīng)鏈被要求征繳碳稅，供應(yīng)商和網(wǎng)店之間的協(xié)同運(yùn)作怎樣影響CO2的排放？

假設(shè)某網(wǎng)店銷售的某電器年需求量D=2000個(gè)，供應(yīng)商的庫(kù)存成本CSI=50元/個(gè)/年，網(wǎng)店的庫(kù)存成本COSI=25元/個(gè)/年，供應(yīng)商的設(shè)置成本CSC= 13000元，網(wǎng)店的訂貨成本COSO=500元，a=2×10-7噸·年2/個(gè)3，b=1.1×10-3噸·年/個(gè)2，c=1.3噸/個(gè)，TE=20元/噸，α=1.1。另外，由于無(wú)超排處罰，所以CEP=0。

根據(jù)方程（7）、方程（8）、方程（11）和求解算法，利用軟件Matlab7.10的simulink仿真模塊，得出以下仿真結(jié)果：

①協(xié)同供貨速度S*=1832個(gè)/年。此時(shí)，供應(yīng)鏈的環(huán)境成本，即排放成本CE=3978元/年，供應(yīng)鏈總成本TCSC=20562元/年，供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)λ=5。此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店協(xié)同運(yùn)作。

②碳排放最小的供貨速度Smin,1=b/2a=2750個(gè)/年。此時(shí)，供應(yīng)鏈的環(huán)境成本即碳排放成本CE=3846元/年，供應(yīng)鏈總成本TCSC=21323元/年，供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)λ=4。此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店不協(xié)同運(yùn)作。

供應(yīng)鏈總成本TCSC、運(yùn)營(yíng)成本OCSC（即φSC）和碳排放成本CE參見表1。

從表1可以看出，TCSC(S*)＞TCSC(1500)，因此，協(xié)同供貨速度不一定導(dǎo)致最低供應(yīng)鏈總成本；如果供應(yīng)商選擇對(duì)應(yīng)于最低碳排放量的供貨速度，也不會(huì)導(dǎo)致最低供應(yīng)鏈總成本。

表1 碳稅激勵(lì)條件下的供應(yīng)鏈總成本、運(yùn)營(yíng)成本和碳排放成本

（2）超排處罰激勵(lì)分析。本部分將對(duì)第二種單激勵(lì)進(jìn)行應(yīng)用分析，即如果對(duì)供應(yīng)鏈碳排放設(shè)定限額，碳排放超過(guò)這個(gè)限額，則對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行碳超排處罰，此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店之間的協(xié)同運(yùn)作怎樣影響CO2的排放？

令α=1.05，CEP=3800元/年，排放限額I=210噸/年，其他數(shù)據(jù)同上。

根據(jù)方程（7）、方程（9）、方程（11）和求解算法，利用軟件Matlab7.10的simulink仿真模塊，得出以下仿真結(jié)果：

①協(xié)同供貨速度S*=2532個(gè)/年。此時(shí)，供應(yīng)鏈的環(huán)境成本即超排處罰成本CEP=0，供應(yīng)鏈總成本TCSC=12176元/年，供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)λ=6。此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店協(xié)同運(yùn)作。

②碳排放最小的供貨速度Smin,1=b/2a=2750個(gè)/年。此時(shí)，供應(yīng)鏈無(wú)超排處罰成本，供應(yīng)鏈總成本TCSC=11970元/年，供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)λ=3。此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店不協(xié)同運(yùn)作。

供應(yīng)鏈總成本TCSC、運(yùn)營(yíng)成本OCSC（即φSC）和碳排放成本CE參見表2。

2.雙激勵(lì)分析

本部分將對(duì)雙激勵(lì)進(jìn)行應(yīng)用分析，即如果供應(yīng)商既要被征繳碳稅，又面臨超排處罰，此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店之間的協(xié)同運(yùn)作是怎樣影響CO2的排放的？

令CEP=1200元/年，I=240噸/年，其他相關(guān)輸入數(shù)值與上部分相同，根據(jù)方程（7）、方程（8）、方程（9）、方程（11）和求解算法，利用軟件Matlab7.10的simulink仿真模塊，得出以下仿真結(jié)果：

（1）協(xié)同供貨速度S*=1686個(gè)/年。此時(shí)，碳超排處罰成本CEP=1200元/年，排放成本CE=3156元/年，總的環(huán)境成本4356元/年，供應(yīng)鏈總成本TCSC=19870元/年，供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)λ= 3。此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店協(xié)同運(yùn)作。

（2）碳排放最小的供貨速度Smin,1=b/2a=2750個(gè)/年。此時(shí)，碳超排處罰成本CEP=1200元/年，排放成本CE=3213元/年，總的環(huán)境成本4413元/年，供應(yīng)鏈總成本TCSC=21312元/年，供應(yīng)商和網(wǎng)店的協(xié)同系數(shù)λ=4。此時(shí)，供應(yīng)商和網(wǎng)店不協(xié)同運(yùn)作。

供應(yīng)鏈總成本TCSC、運(yùn)營(yíng)成本OCSC（即φSC）、碳排放成本CE和超排處罰成本CEP參見表3。

表2 碳超排處罰激勵(lì)條件下的供應(yīng)鏈總成本、運(yùn)營(yíng)成本和碳超排處罰成本

五、結(jié)論

本文在考慮碳排放的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)基于網(wǎng)店及其供應(yīng)商的低碳供應(yīng)鏈激勵(lì)模型，并從單激勵(lì)和雙激勵(lì)兩個(gè)方面分析了供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作與否所帶來(lái)的總成本和環(huán)境成本的變化，結(jié)果表明：僅采取征收碳稅激勵(lì)能減少供應(yīng)鏈總成本，但增加了排放成本；僅采取超排處罰激勵(lì)增加了供應(yīng)鏈總成本，但環(huán)境成本沒(méi)有變化；綜合采取征收碳稅和超排處罰激勵(lì)能同時(shí)降低碳排放成本和供應(yīng)鏈總成本。在本文第二種基于碳超排處罰的單激勵(lì)條件下，環(huán)境成本沒(méi)有變化，導(dǎo)致這種結(jié)果的原因可能是，針對(duì)不同的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作對(duì)碳減排的影響是不同的，這將是本研究下一步要做的工作。另外，在本文的模型中引入隨機(jī)變量也是進(jìn)一步研究的方向之一，如把一定供貨速度下產(chǎn)生的碳排放量或超排處罰量作為一個(gè)隨機(jī)變量，以便使政府部門決定給予多少處罰企業(yè)才愿意遵循。

＊本文系國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“基于GERT網(wǎng)絡(luò)的我國(guó)再制造產(chǎn)業(yè)培育機(jī)理與政策設(shè)計(jì)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：71273131）、教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金資助項(xiàng)目“面向網(wǎng)購(gòu)的低碳供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作的激勵(lì)機(jī)制研究”（項(xiàng)目編號(hào)：13YJCZH201）、南京工程學(xué)院創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目“面向網(wǎng)購(gòu)的供應(yīng)鏈低碳協(xié)同運(yùn)作的激勵(lì)機(jī)制研究”（項(xiàng)目編號(hào)：CKJB201213）、“供應(yīng)鏈環(huán)境下中小企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)質(zhì)押融資的效率機(jī)制研究”（項(xiàng)目編號(hào)：CKJA201208）的部分成果。

[1]Enkvist A.，Naucler T.，RosanderJ..A Cost Curve for Greenhouse Gas Reduction[J].The McKinsey Quarterly，2007（1）：37-43.

[2]Soleille S..GreenhouseGas Emission Trading Schemes：A new Tool for the Environmental Regulator’s Kit[J].Energy Policy，2006，34（13）：1474-1476.

[3]李昊，趙道致.碳排放權(quán)交易機(jī)制對(duì)供應(yīng)鏈影響的仿真研究[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2012，33（11）：118-123.

[4]Floros N.，VlachouA..Energy Demand And Energy-re?lated CO2 Emissions in Greek Manufacturing：Assessing the Impact of a Carbon Tax[J].Energy Economics，2005，27（3）：396-402.外，CE（S*）+CEP（S*）＜CE（2750）+CEP（2750），因此，協(xié)同供貨速度能帶來(lái)供應(yīng)鏈環(huán)境成本的降低。

表4 協(xié)同和不協(xié)同條件下單激勵(lì)與雙激勵(lì)的比較

3.單激勵(lì)和雙激勵(lì)的比較

根據(jù)以上的仿真結(jié)果，得出協(xié)同和不協(xié)同情況下的單激勵(lì)與雙激勵(lì)的比較數(shù)據(jù)，參見表4。

表4表明，在第一種基于碳稅的單激勵(lì)條件下，即TE＞0，CEP=0時(shí)，供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作時(shí)（與非協(xié)同運(yùn)作相比），供應(yīng)鏈總成本減少了3.6%，環(huán)境成本增加了3.4%；在第二種基于碳超排處罰的單激勵(lì)條件下，即TE=0，CEP＞0時(shí)，供應(yīng)鏈總成本增加了1.7%，環(huán)境成本沒(méi)有變化；在雙激勵(lì)條件下，即TE＞0，CEP＞0時(shí)，供應(yīng)鏈總成本減少了6.8%，環(huán)境成本減少了1.3%。因此，雙激勵(lì)在網(wǎng)店及其供應(yīng)商協(xié)同運(yùn)作條件下能同時(shí)減少環(huán)境成本和總成本。

[5]Metcalf G.E..Designing a Carbon Tax to Reduce US Greenhouse Gas Emissions[J].Review of Environmental Eco?nomicsand Policy，2009，3（1）：65-80.

[6]楊珺，李金寶，盧巍.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的碳排放政策對(duì)供應(yīng)鏈的影響[J].工業(yè)工程與管理，2012，17（4）：21-30.

[7]Caro F，Corbett C，Tan T，et al.Carbon-optimal and Carbon-neutral Supply Chains[R].Working Paper，Anderson SchoolofManagement，UCLA，2011：78-81.

[8]Mayor K.，Tol R.S.J..The Impact of the UK Aviation Tax on Carbon Dioxide Emissions and Visitor Numbers[J]. TransportPolicy，2007，14（6）：509-511.

[9]趙道致，呂金鑫.考慮碳排放權(quán)限制與交易的供應(yīng)鏈整體低碳化策略[J].工業(yè)工程與管理，2012，17（5）：65-71.

[10]Dobos I..The Effects of Emission Trading on Produc?tion and Inventories in the Arrow-Karlinmodel[J].Internation?al Journalof Production Economics，2005，94：303-305.

[11]Hsu CW，Kuo T C，Chen SH，et al.Using DEMA?TEL to Develop a Carbon Management Model of Supplier Se?lection in Green Supply Chain Management[J].Journal of Cleaner Production，2011，21（9）：98-101.

[12]Tomlinson S.，Wang C.J.，Morgan C..An Approach to Carbon Emission Estimation for PlantRefurbishmentStrategies [J].International Journal of Internet Manufacturing and Servic?es，2010，2（4）：218-226.

[13]Pan S，Ballot E，F(xiàn)ontane F.The Reduction of Green House Gas Emissions from Freight Transport by Pooling Sup?ply Chains[J].International Journal of Production Economics，2010，19（8）：104-107.

[14]Bonney M.，Jaber M.Y..Environmentally Responsible Inventory Models：Non-classical Models for a Non-classical Era[J].International Journal of Production Economics，2011，133（1）：45-51.

[15]Bonney M..Inventory Planning to Help the Environ? ment.In：M.Y.Jaber，ed.Inventory Management：Non-classi?calViews[M].Boca Raton，F(xiàn)L：CRCPress，2009：43-74.

[16]Ballot E，F(xiàn)ontane F.Reducing Transportation CO2 Emissions through Pooling of Supply Networks：Perspectives from a Case Study in French Retail Chains[J].Production Plan?ning&Control，2010，21（6）：644.

[17]Agatz N，Campbell A M，F(xiàn)leischmann M，et al.Chal?lenges and Opportunities in Attended Home Delivery[M].In The Vehicle Routing Problem：Latest Advancesand New Chal?lenges.Eds.Golden BR.R.&W.E.，2008：385.

[18]GlockC.H..The Joint Economic Lot Size Problem：a Review[J].International Journal of Production Economics，2012，135（2）：674-683.

[19]El Saadany A.M.A.，Jaber M.Y..Coordinating a Twolevel Supply Chain with Production Interruptions to Restore?process Quality[J].Computers&Industrial Engineering，2008，54（1）：97-106.

[20]Mohamad Y.Jaber，Christoph H.Glock，Ahmed M.A. El Saadany Supply Chain Coordination with Emissions Reduc?tion Incentives[J].International Journal of Production Re?search，2013，51（1）：72-75.

[21]Glock C.H..Batch Sizing with Controllable Produc?tion Rates in a Multi-stage Production System[J].International Journalof Production Research，2011，49（20）：6022-6031.

Analysis on Low-carbon Supp ly Chain Incentive M odel and Its App lication Based on Online Shopping

WU Yisheng1，LIU Wenjie2and DOU Yaqin1，2
（1.Nanjing Institute of Technology，Nanjing，Jiangsu211167，China；2.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu210016，China）

The target of low-carbon supply chain operation based on online shopping is to enhance the role of online shopping in promoting the enterprises'low-carbon operation，and weaken the negative role of online shopping in encouraging the enterprises'low-carbon operation.In the lightof online shopping and low-carbon，the supply chain w ill be facing single or dual incentive.The single incentivemeans carbon tax or em ission penalty of carbon dioxide；while the dual incentive considersboth of these two aspects.The carbon tax incentive reduces supply chain’s overall cost，but increases em ission cost；em ission penalty of carbon dioxide incentive increases supply chain’s overall cost，but there is no change in environment cost；the combination of them can reduceboth the costof emission and theoverall costof the supply chain.

online shopping；low carbon supply chain；collaboration；incentive

F724.6

A

1007-8266（2014）11-0064-07

吳義生（1973-），男，安徽省安慶市人，南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院副教授，博士，主要研究方向?yàn)槲锪髋c供應(yīng)鏈管理；劉文杰（1975－），男，河南省焦作市人，南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院副教授，博士，主要研究方向?yàn)槲锪髋c供應(yīng)鏈管理；竇亞芹（1973-），女，江蘇省姜堰市人，南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院博士生，主要研究方向?yàn)槲锪髋c供應(yīng)鏈管理。

責(zé)任編輯：林英澤