朱 晨,馬 靜+,張?bào)K驤,2

(1.南京航空航天大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,江蘇 南京 210007;2.中國(guó)社會(huì)科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所,北京 100732)

0 引言

近年來(lái),溫室效應(yīng)等氣候問(wèn)題日益嚴(yán)峻,受到各國(guó)的重視。我國(guó)在碳減排方面已經(jīng)取得良好的成效,根據(jù)《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的政策與行動(dòng)2019年度報(bào)告》顯示,我國(guó)2018年碳排放強(qiáng)度只有2005年的54.2%,同時(shí)計(jì)劃在“十四五”期間持續(xù)落實(shí)碳減排強(qiáng)度。隨著今年兩會(huì)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的提出,越來(lái)越多企業(yè)面臨著更為嚴(yán)峻的環(huán)境壓力,走可持續(xù)低碳發(fā)展道路成為企業(yè)必經(jīng)之路,例如沃爾瑪、IBM、海爾、格力等企業(yè)都在其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售等環(huán)節(jié)考慮低碳因素,并實(shí)行碳減排來(lái)減少對(duì)環(huán)境的污染[1]。

碳減排行為通常會(huì)受到供應(yīng)鏈外部和企業(yè)自身因素的影響,其中外部因素主要有碳政策和顧客低碳偏好兩大因素。碳稅和碳交易政策是政府規(guī)制碳市場(chǎng)的兩種常用手段,相比通過(guò)建立碳交易市場(chǎng)來(lái)減少碳排放的方式,碳稅政策更加簡(jiǎn)單高效[2],我國(guó)目前也采用碳稅政策來(lái)管控多個(gè)行業(yè)中污染企業(yè)的碳排放[3],因此本文僅考慮碳稅政策。YENIPAZARLI[4]從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)三方共贏角度研究了碳稅政策下制造商的最優(yōu)減排策略。還有學(xué)者將碳稅與回收渠道、協(xié)調(diào)契約或其他政策結(jié)合展開(kāi)研究,DOU等[5]比較了不同回收模式下的供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益;DING等[6]探討了碳稅和回收政策影響下的再制造產(chǎn)品和碳減排決策,發(fā)現(xiàn)碳減排總能增大消費(fèi)者剩余;ZHAO等[7]考慮零售商的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避特征,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)契約可以減少無(wú)效碳排放并提高供應(yīng)鏈利潤(rùn)。隨著碳政策的實(shí)施和低碳理念的深入,消費(fèi)者的環(huán)保意識(shí)逐漸加強(qiáng),更傾向于購(gòu)買(mǎi)綠色度更高的低碳產(chǎn)品[8],促使企業(yè)主動(dòng)采取碳減排來(lái)提高產(chǎn)品的低碳程度。在涉及低碳偏好的文獻(xiàn)中,WANG等[9]在不同權(quán)利結(jié)構(gòu)下討論了供應(yīng)鏈碳減排行為,發(fā)現(xiàn)成本分擔(dān)和批發(fā)價(jià)格契約均能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的聯(lián)合減排行為;SUN等[10]在低碳偏好基礎(chǔ)上考慮碳減排技術(shù)的滯后時(shí)間,發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)因素均能促進(jìn)制造商的碳減排轉(zhuǎn)移水平;DU等[11]分析了消費(fèi)者低碳偏好對(duì)供應(yīng)鏈碳減排的影響,發(fā)現(xiàn)無(wú)論是否進(jìn)行協(xié)調(diào),制造商的碳減排水平始終與集中情形下的最優(yōu)解保持一致。在碳交易政策下,郭軍華[12]考慮制造商的清潔度,并分析碳配額和低碳偏好對(duì)最優(yōu)決策的影響;劉名武等[13]則考慮碳減排的技術(shù)特征,通過(guò)構(gòu)建動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型得到實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈雙贏的條件。

碳稅政策和消費(fèi)者低碳偏好都會(huì)對(duì)企業(yè)的減排決策產(chǎn)生影響,企業(yè)自身因素同樣也會(huì)影響其碳減排決策。通常企業(yè)生產(chǎn)能力是有限的[14],其產(chǎn)能往往與企業(yè)規(guī)模、資金約束、原材料供應(yīng)和技術(shù)水平等有關(guān),尤其在低碳背景下,企業(yè)需要控制生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放,因此考慮產(chǎn)能對(duì)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作和碳排放的影響十分必要。在涉及產(chǎn)能約束的研究中,ZHANG等[15]考慮消費(fèi)者低碳偏好對(duì)訂貨量的影響,發(fā)現(xiàn)制造產(chǎn)能足夠大時(shí)不會(huì)影響最優(yōu)訂貨量,產(chǎn)能較小時(shí)會(huì)使渠道利潤(rùn)和訂貨量減小;龔本剛等[16]在模型中考慮制造商產(chǎn)能約束和消費(fèi)者雙重偏好,分析了產(chǎn)能和消費(fèi)者偏好對(duì)減排和生產(chǎn)決策的影響;肖敏等[17]研究了回收率獎(jiǎng)懲機(jī)制對(duì)制造商不同合作模式的影響。另一方面,企業(yè)自身的再制造行為也會(huì)影響其碳減排行為,隨著可持續(xù)理念的深入,部分制造商利用回收部件進(jìn)行生產(chǎn),但也存在大量的傳統(tǒng)制造企業(yè)仍然使用全新原材料進(jìn)行生產(chǎn),例如電子書(shū)行業(yè),亞馬遜在生產(chǎn)Kindle時(shí)使用廢舊零部件制成的再制造部件,而掌閱公司則采用全新原材料生產(chǎn)其電子閱讀器。和全新制造產(chǎn)品相比,再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和碳排放量往往更低,具有更強(qiáng)的低碳和環(huán)保屬性[18]。因此,再制造行為會(huì)導(dǎo)致這兩類制造商采用不同的減排策略,同時(shí)碳稅政策和低碳偏好也會(huì)對(duì)這兩類制造商的最優(yōu)決策產(chǎn)生影響,使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加多樣和復(fù)雜。

通過(guò)上述文獻(xiàn)梳理可以發(fā)現(xiàn),碳稅政策、消費(fèi)者低碳偏好、產(chǎn)能約束和再制造行為會(huì)影響供應(yīng)鏈企業(yè)的最優(yōu)決策,然而鮮有文獻(xiàn)能夠同時(shí)考慮這4種因素。基于以上思考,本文考慮碳稅、低碳偏好和產(chǎn)能約束對(duì)碳減排的影響,研究了雙寡頭制造商(其中制造商1利用全新原材料,制造商2利用部分再制造部件生產(chǎn))和零售商組成的二級(jí)供應(yīng)鏈中的產(chǎn)品定價(jià)和減排決策,主要解決以下問(wèn)題:①當(dāng)考慮產(chǎn)能約束時(shí),碳稅政策和低碳偏好分別對(duì)兩類制造商的最優(yōu)定價(jià)和碳減排策略產(chǎn)生何種影響;②不同決策情形下產(chǎn)能變化和低碳偏好對(duì)供應(yīng)鏈碳減排行為、定價(jià)決策和利潤(rùn)的影響;③存在產(chǎn)能約束時(shí),采用何種協(xié)調(diào)契約解決分散決策產(chǎn)生的“雙重邊際化”現(xiàn)象。

1 模型和假設(shè)

1.1 模型描述

如圖1所示,供應(yīng)鏈模型由兩個(gè)制造商和一個(gè)零售商構(gòu)成,其中制造商1利用全新的原材料進(jìn)行生產(chǎn)(該類產(chǎn)品簡(jiǎn)稱新產(chǎn)品),制造商2同時(shí)采用再制造部件和全新原材料進(jìn)行生產(chǎn)(該類產(chǎn)品簡(jiǎn)稱為再制造品)。制造商1和制造商2將新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品分別以Wn和Wr的價(jià)格批發(fā)給零售商,然后零售商將新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品分別以Pn和Pr的零售價(jià)格出售給顧客,顯然Pn>Wn,Pr>Wr。在碳稅政策影響下,制造商對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的碳排放繳納相應(yīng)的稅,假設(shè)新產(chǎn)品和再制造品的生產(chǎn)成本分別為Cn和Cr,單位初始碳排放水平分別為e0和e1,其中Cr包含廢舊產(chǎn)品的回收成本。在消費(fèi)者低碳偏好和碳稅共同影響下,制造商會(huì)投入資金研發(fā)低碳技術(shù),減排后單位新產(chǎn)品和再制造品的碳排放水平分別為en和er,單位新產(chǎn)品和再制造品減排量表示為ΔEn=e0-en,ΔEr=e1-er,各自對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)成本表示為Cn+ens,Cr+ers,其中s為單位碳排放征收的碳稅。本文的主要參數(shù)和說(shuō)明如表1所示。

表1 主要符號(hào)和說(shuō)明

1.2 基本假設(shè)和符號(hào)說(shuō)明

本文提出以下假設(shè):

(1)制造商1、制造商2和零售商均為完全理性,追求各自利潤(rùn)的最大化。

(2)制造商1和制造商2作為雙寡頭在供應(yīng)鏈中處于主導(dǎo)地位[19]。

(3)假設(shè)制造商2采用的再制造部件通過(guò)處理可以達(dá)到與利用全新原材料生產(chǎn)的部件相同的質(zhì)量和性能,兩者均能達(dá)到產(chǎn)品的生產(chǎn)要求,例如亞馬遜Kindle在回收舊塑料殼的基礎(chǔ)上加入50%左右原材料得到了全新的Kindle塑料外殼,兩者在外觀和質(zhì)量上不存在差異。因此本文再制造品和新產(chǎn)品可以認(rèn)為是功能相同的同質(zhì)產(chǎn)品[20-21],它們之間的差異僅體現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中成本和初始碳排放水平的不同,滿足e0>e1[6,18],Cn>Cr[20-21]。

(4)參考文獻(xiàn)[22-23],新產(chǎn)品和再制造品的減排成本分別為h1(e0-en)2/2和h2(e1-er)2/2,其中h1,h2為碳減排成本系數(shù)。由于本文不考慮新產(chǎn)品和再制造品之間的差異,認(rèn)為兩者是同質(zhì)產(chǎn)品,根據(jù)鄧萬(wàn)江等[24]的研究,假設(shè)h1=h2=h成立。

(5)消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)時(shí)可以通過(guò)產(chǎn)品的低碳標(biāo)簽獲取商品的低碳信息,且企業(yè)碳減排行為可以在一定程度上擴(kuò)大產(chǎn)品的市場(chǎng)需求。結(jié)合LIU等[25]和龔本剛等[16]設(shè)立的需求函數(shù),考慮消費(fèi)者低碳偏好及同質(zhì)產(chǎn)品之間的替代關(guān)系,本文新/再制造品的需求函數(shù)分別為:

Dn=Q1-Pn+βPr+γ(e0-en);

(1)

Dr=Q2-Pr+βPn+γ(e0-er)。

(2)

式中:Dn和Dr分別為新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的需求量;Q1和Q2分別為制造商1和制造商2的市場(chǎng)容量[15];Pn和Pr為新產(chǎn)品和再制造品的零售價(jià)格;β為產(chǎn)品替代系數(shù),且0<β<1表示產(chǎn)品自身價(jià)格變動(dòng)對(duì)需求量的影響程度更大;γ為消費(fèi)者的低碳偏好系數(shù),γ>0表明減排行為可以促進(jìn)產(chǎn)品的需求量。當(dāng)不采取任何減排措施,即滿足條件en=e0,er=e1時(shí),新產(chǎn)品和再制造品的需求量分別為Dn=Q1-Pn+βPr,Dr=Q2-Pr+βPn+γ(e0-e1),可以發(fā)現(xiàn)顧客對(duì)低碳程度較高的再制造品仍存在一定偏好,該需求函數(shù)能夠體現(xiàn)新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品之間的初始低碳程度差異對(duì)產(chǎn)品需求的影響。

(6)制造商的生產(chǎn)能力是有限的,兩者產(chǎn)能分別為Kn和Kr,假設(shè)制造商充分利用產(chǎn)能進(jìn)行生產(chǎn),新產(chǎn)品和再制造品的產(chǎn)量剛好滿足市場(chǎng)需求[16-17,26],且不超負(fù)荷生產(chǎn)。

2 模型建立與分析

當(dāng)考慮制造商產(chǎn)能約束時(shí),在分散決策情形下考慮3種不同情形,其中H表示碳稅影響下的分散決策情形,X表示低碳偏好影響下的分散決策情形,S為共同影響下的分散決策情形,通過(guò)對(duì)比分析可以得到碳稅和低碳偏好對(duì)供應(yīng)鏈最優(yōu)定價(jià)、減排決策和利潤(rùn)的影響。接著以聯(lián)合決策情形C下的最優(yōu)解為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)產(chǎn)能約束下的協(xié)調(diào)機(jī)制。

2.1 分散決策情形

分散決策下,制造商1、制造商2和零售商作為獨(dú)立的個(gè)體進(jìn)行決策。由于制造商1和制造商2作為雙寡頭在供應(yīng)鏈中處于主導(dǎo)地位,決策順序如下:首先制造商1和制造商2同時(shí)決定新產(chǎn)品和再制造品的批發(fā)價(jià)格Wn和Wr,以及采取低碳技術(shù)后新產(chǎn)品和再制造品的碳排放水平en和er;接著零售商根據(jù)制造商的批發(fā)價(jià)格決定新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格Pn和Pr。

2.1.1 碳稅影響下的分散決策情形

當(dāng)只考慮碳稅政策時(shí),新/再制造品的需求函數(shù)為Dn=Q1-Pn+βPr,Dr=Q2-Pr+βPn,此時(shí)制造商1、制造商2和零售商的目標(biāo)利潤(rùn)函數(shù)為:

Dn(Wn-Cn-ens)-h(e0-en)2/2;

(3)

Dr(Wr-Cr-ers)-h(e1-er)2/2;

(4)

Dn(Pn-Wn)+Dr(Pr-Wr)。

(5)

s.t.

Q1-Pn+βPr=Kn;

Q2-Pr+βPn=Kr。

根據(jù)博弈順序,利用Stackelberg理論得到命題1,本文的證明過(guò)程請(qǐng)見(jiàn)附錄。

2.1.2 低碳偏好影響下的分散決策情形

當(dāng)只考慮低碳偏好時(shí),制造商1、制造商2和零售商的目標(biāo)利潤(rùn)函數(shù)為:

Dn(Wn-Cn)-h(e0-en)2/2;

(6)

Dr(Wr-Cr)-h(e1-er)2/2;

(7)

Dn(Pn-Wn)+Dr(Pr-Wr)。

(8)

2.1.3 共同影響下的分散決策情形

當(dāng)同時(shí)考慮低碳偏好和碳稅時(shí),制造商1、制造商2和零售商目標(biāo)利潤(rùn)函數(shù)分別為:

Dn(Wn-Cn-ens)-h(e0-en)2/2;

(9)

Dr(Wr-Cr-ers)-h(e1-er)2/2;

(10)

Dn(Pn-Wn)+Dr(Pr-Wr)。

(11)

s.t.

Q1-Pn+βPr+γ(e0-en)=Kn;

Q2-Pr+βPn+γ(e0-er)=Kr。

推論1說(shuō)明當(dāng)制造商產(chǎn)能增大時(shí),碳減排成本系數(shù)h的相對(duì)大小會(huì)影響供應(yīng)鏈成員的定價(jià)調(diào)整策略,其閾值與碳稅和低碳偏好大小有關(guān)。當(dāng)產(chǎn)能增大時(shí),為了充分利用制造商產(chǎn)能,提高產(chǎn)品碳減排量和降低零售價(jià)格是刺激市場(chǎng)需求的有效途徑。當(dāng)h<Δ2時(shí),碳減排成本系數(shù)較低,制造商更愿意提高產(chǎn)品的碳減排來(lái)滿足顧客的低碳偏好,達(dá)到提高產(chǎn)品需求量的目的,該情形下,即使制造商和零售商適當(dāng)提高其定價(jià)策略,也能保證穩(wěn)定的需求量;當(dāng)Δ2Δ1時(shí),碳減排成本系數(shù)較大,碳減排成本很高,無(wú)論制造商還是零售商均傾向于采取降價(jià)策略來(lái)提高需求量。

通過(guò)觀察推論1可以發(fā)現(xiàn),無(wú)論產(chǎn)能如何變化,制造商始終會(huì)保持相同的批發(fā)價(jià)格策略調(diào)整方向,零售商也會(huì)同步調(diào)整新/再制造品的定價(jià)策略。另外,由于閾值與碳稅和低碳偏好正相關(guān),碳減排成本系數(shù)固定時(shí),如果提高碳稅或消費(fèi)者低碳偏好,則當(dāng)產(chǎn)能增大時(shí),出現(xiàn)h<Δ2情形的可能性提高,制造商和零售商都更有可能提高其產(chǎn)品的定價(jià)。

2.1.4 對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)比分析上述3種情形,得到以下推論:

推論2表明產(chǎn)能約束下,消費(fèi)者低碳偏好和碳稅政策均可有效推動(dòng)制造企業(yè)的碳減排行為,但同時(shí)也使寡頭制造商和零售商提高其定價(jià)策略。特別地,無(wú)論新產(chǎn)品還是再制造品,其對(duì)應(yīng)的批發(fā)價(jià)格和零售價(jià)格的增量總保持一致。

推論3產(chǎn)能約束下:①消費(fèi)者低碳偏好對(duì)新產(chǎn)品和再制造品定價(jià)策略的影響大于碳稅政策帶來(lái)的影響;②當(dāng)γ>s時(shí),低碳偏好比碳稅政策更能促進(jìn)寡頭制造商的碳減排行為;③碳稅政策只有在一定條件下才能夠增加制造商利潤(rùn),而低碳偏好始終對(duì)提高制造商利潤(rùn)有著積極作用。另外,碳稅和低碳偏好都不會(huì)影響零售商最優(yōu)利潤(rùn)。

推論2和推論3表明:

(1)低碳偏好和碳稅政策都只會(huì)影響零售商的定價(jià)策略,而不影響其最優(yōu)利潤(rùn)。

(2)低碳偏好對(duì)新產(chǎn)品和再制造品的減排以及制造企業(yè)利潤(rùn)的提高均有積極作用,因此政府應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)環(huán)保和低碳宣傳,進(jìn)一步樹(shù)立人們的低碳消費(fèi)價(jià)值觀。

(3)實(shí)施碳稅政策雖然可以促進(jìn)企業(yè)碳減排,但是也增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本,制造企業(yè)可以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新等方式有效控制碳減排成本來(lái)增加利潤(rùn)。

2.2 聯(lián)合決策情形

在聯(lián)合決策下,供應(yīng)鏈成員不再作為獨(dú)立的個(gè)體進(jìn)行決策,而是聯(lián)合起來(lái)作為一個(gè)整體進(jìn)行碳減排和價(jià)格決策,以追求供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)最大化。此時(shí)的目標(biāo)利潤(rùn)函數(shù)如下:

maxπC=Dn(Pn-Cn-ens)+Dr(Pr-Cr-ers)-

(12)

s.t.

Q1-Pn+βPr+γ(e0-en)=Kn;

Q2-Pr+βPn+γ(e0-er)=Kr。

推論4的結(jié)論和推論1結(jié)論類似,不同的是,當(dāng)減排成本系數(shù)處于中間值,即Δ4

2.3 綜合比較

將聯(lián)合決策情形C和分散決策情形S下的最優(yōu)解進(jìn)行比較,可以得到以下推論:

推論5①分散情形下新/再制造碳減排量只受自身產(chǎn)能的影響,而聯(lián)合情形下新/再制造品的碳減排量受兩個(gè)制造商產(chǎn)能共同影響,且制造商自身產(chǎn)能變化對(duì)其產(chǎn)品的碳減排量影響更顯著;②兩種情形下,新產(chǎn)品和再制造品碳減排量的相對(duì)大小均由各自生產(chǎn)廠商產(chǎn)能的相對(duì)大小決定。

推論5和6表明:

(1)與分散決策相比,聯(lián)合情形下新/再制造品的零售價(jià)格和碳減排水平更高。

(2)從顧客效用角度出發(fā),聯(lián)合情形下制造商投入更多低碳技術(shù)更好地滿足了顧客低碳效用,但是零售價(jià)格的提高減少了消費(fèi)者效用,因?yàn)榈吞夹в玫脑黾訌浹a(bǔ)了定價(jià)效用的損失,所以消費(fèi)者剩余保持不變。

(3)從環(huán)境角度出發(fā),聯(lián)合情形下制造商的單位產(chǎn)品碳排放水平更低,生產(chǎn)過(guò)程中的碳總排放量也更低,對(duì)環(huán)境的污染更小。

(4)聯(lián)合情形下的供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)高于分散情形,其原因是在分散決策時(shí),各個(gè)主體的目標(biāo)函數(shù)不一致,導(dǎo)致存在雙重邊際效應(yīng),造成了效率的損失,因此要建立協(xié)調(diào)契約對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行優(yōu)化。

2.4 協(xié)調(diào)契約設(shè)計(jì)

建立協(xié)調(diào)契約是為了提高產(chǎn)品的碳減排量以及供應(yīng)鏈成員的利潤(rùn)。通過(guò)契約實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)是一種常用的方式[16,21,27-28],制造商1和制造商2作為雙寡頭,有動(dòng)機(jī)為了提升自身利潤(rùn)通過(guò)合作的方式向零售商提供契約。如果協(xié)調(diào)后能夠顯著改善供應(yīng)鏈各成員利潤(rùn),則理性的零售商也會(huì)自覺(jué)履行該契約,用上標(biāo)L表示協(xié)調(diào)情形。

(13)

(14)

(15)

命題5協(xié)調(diào)契約下,新產(chǎn)品和再制造品的最優(yōu)批發(fā)價(jià)為

βhQ2+γsKn-2hKn+hQ1)/[(1-β2)h]+

(β2γ2Kn+2βγ2Kr+γ2Kn)/[(1-β2)2h],

+γsKr-2hKr+hQ2)/[(1-β2)h]

+(β2γ2Kr+2βγ2Kn+γ2Kr)/[(1-β2)2h]。

命題6采取該契約后,供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)和聯(lián)合情形下的供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)一致,但是零售商利潤(rùn)不發(fā)生變化。

命題7表明,本文提出的協(xié)調(diào)費(fèi)用—利潤(rùn)分享契約可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的Pareto優(yōu)化,契約中利潤(rùn)分享比例的具體值由寡頭制造商雙方談判能力決定[29]。

3 案例分析

本章通過(guò)案例來(lái)對(duì)比分析不同情形下的最優(yōu)決策和利潤(rùn),并重點(diǎn)研究重要參數(shù)對(duì)供應(yīng)鏈最優(yōu)碳減排和定價(jià)決策的影響。以電子閱讀器為例,A公司和B公司是該行業(yè)中的兩大龍頭公司,其中A公司利用全新部件進(jìn)行生產(chǎn),而B(niǎo)公司利用部分再制造部件(如閱讀器外殼、閱讀燈等)進(jìn)行生產(chǎn)。不考慮外觀和其他因素,兩個(gè)公司生產(chǎn)的閱讀器在功能和機(jī)構(gòu)上無(wú)明顯差異。在碳稅和低碳偏好的影響下,這兩家公司均投入低碳技術(shù)來(lái)減少碳排放。為了確保存在最優(yōu)解,參考文獻(xiàn)[16],對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,各參數(shù)和賦值如表2所示。

表2 各參數(shù)賦值

3.1 不同情形的對(duì)比分析

根據(jù)所給參數(shù)可以得到不同情形下的最優(yōu)解,結(jié)果如表3所示。

表3 不同情形下供應(yīng)鏈的最優(yōu)解

通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn):

(1)產(chǎn)能約束下,碳稅和低碳偏好均有利于促進(jìn)企業(yè)的碳減排行為,且案例中滿足γ>s,因此低碳偏好對(duì)碳減排的影響大于碳稅政策的影響,驗(yàn)證了推論3。

(2)當(dāng)僅考慮低碳偏好或碳稅政策影響時(shí),產(chǎn)品零售價(jià)和批發(fā)價(jià)格的增幅總保持一致。

(3)消費(fèi)者的低碳偏好有利于制造商利潤(rùn)的增長(zhǎng),而碳稅政策可能會(huì)對(duì)制造商利潤(rùn)造成損失。另外,碳稅和低碳偏好都不會(huì)影響零售商的利潤(rùn)。

(4)當(dāng)考慮碳稅和低碳偏好共同影響時(shí),聯(lián)合決策下新產(chǎn)品和再制造品的碳減排量均高于分散決策情形,且供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)更優(yōu)。

3.2 低碳偏好對(duì)供應(yīng)鏈的影響

首先分析消費(fèi)者低碳偏好對(duì)產(chǎn)品碳減排量和零售價(jià)格的影響情況。令γ在[1,5]之間變化,其他參數(shù)的值保持不變。圖2a所示為不同情形下的碳減排變化,可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)消費(fèi)者低碳偏好增大時(shí),產(chǎn)品的碳減排量均增大,因此提高消費(fèi)者的低碳偏好有助于促進(jìn)企業(yè)的碳減排行為,政府要加強(qiáng)低碳教育的宣傳,進(jìn)一步樹(shù)立人們的低碳環(huán)保意識(shí)。算例中滿足Kn>Kr,可以發(fā)現(xiàn),兩種情形下新產(chǎn)品的碳減排量總高于再制造品,且聯(lián)合決策下兩者的碳減排量更優(yōu)。圖2b所示為零售價(jià)格隨低碳偏好變化的情況,可以發(fā)現(xiàn),聯(lián)合決策下的最優(yōu)零售價(jià)格總高于分散情形下的水平,且供應(yīng)鏈對(duì)市場(chǎng)變化可以快速調(diào)整價(jià)格策略。

圖3所示為供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)隨低碳偏好系數(shù)變化的情況,可以發(fā)現(xiàn),提高消費(fèi)者低碳偏好有利于供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)增長(zhǎng),且聯(lián)合決策下的供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)總是優(yōu)于分散決策情形,其隨低碳偏好變化的速度更快。說(shuō)明聯(lián)合決策使供應(yīng)鏈中的企業(yè)更快地對(duì)市場(chǎng)變化做出反應(yīng),供應(yīng)鏈整體運(yùn)作效率更高,因此采取協(xié)調(diào)契約改善分散決策下的供應(yīng)鏈效率十分重要。

3.3 產(chǎn)能對(duì)供應(yīng)鏈的影響

圖4所示為分散決策下產(chǎn)能對(duì)碳減排量的影響,可見(jiàn)產(chǎn)品的碳減排量只與自身產(chǎn)能正相關(guān)。而在聯(lián)合決策下,新產(chǎn)品和再制造品的碳減排量不僅和自身產(chǎn)能正相關(guān),還和對(duì)方產(chǎn)能正相關(guān),如圖5所示。通過(guò)觀察可見(jiàn),只要制造商其中一方增大產(chǎn)能,就能提高產(chǎn)品的碳減排量。通過(guò)比較圖像傾斜程度可以發(fā)現(xiàn),自身產(chǎn)能始終是影響其產(chǎn)品碳減排量的主要因素。

接下來(lái)分析產(chǎn)能變化對(duì)新產(chǎn)品和再制造品零售價(jià)格的影響。根據(jù)所給參數(shù),案例中碳減排成本系數(shù)較大,滿足h>max{γ2+γs,sγ+2γ2/(1-β2)}。通過(guò)圖6可以發(fā)現(xiàn),在分散和聯(lián)合情形下,新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的零售價(jià)格均隨各自產(chǎn)能的增大而減小,說(shuō)明當(dāng)減排成本較大時(shí),如果制造商產(chǎn)能增大,零售商都會(huì)采取降價(jià)策略來(lái)穩(wěn)定市場(chǎng)需求,驗(yàn)證了推論1和推論4。

3.4 協(xié)調(diào)契約分析

根據(jù)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)契約,假設(shè)協(xié)調(diào)契約中制造商們支付給零售商的協(xié)調(diào)成本T=100,通過(guò)所給參數(shù)值計(jì)算出比例參數(shù)θ的取值范圍為0.483<θ<0.507。分別取θ=0.49和θ=0.5,記作協(xié)調(diào)契約1和協(xié)調(diào)契約2,協(xié)調(diào)后的結(jié)果如表4所示。

表4 協(xié)調(diào)后供應(yīng)鏈的最優(yōu)解

4 結(jié)束語(yǔ)

低碳背景下,本文從供應(yīng)鏈外部和企業(yè)自身因素兩個(gè)維度出發(fā),考慮碳稅、消費(fèi)者低碳偏好和產(chǎn)能約束對(duì)企業(yè)碳減排的影響,對(duì)比分析了不同決策情形下新/再制造品的碳減排和定價(jià)決策,并實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。結(jié)果表明:

(1)產(chǎn)能約束下,消費(fèi)者低碳偏好和碳稅政策均可有效促進(jìn)制造企業(yè)的碳減排行為,但同時(shí)也使供應(yīng)鏈成員提高其定價(jià)策略。從利潤(rùn)角度來(lái)看,低碳偏好始終對(duì)提高制造商利潤(rùn)具有積極的作用,而碳稅可能給制造商利潤(rùn)造成損失。另外,碳稅和低碳偏好都不會(huì)影響零售商最優(yōu)利潤(rùn)。

(2)當(dāng)制造商產(chǎn)能增大時(shí),產(chǎn)品的減排量提高,同時(shí)減排成本系數(shù)的大小會(huì)影響企業(yè)的定價(jià)調(diào)整策略,其閾值由碳稅和低碳偏好共同決定。當(dāng)?shù)吞汲杀鞠禂?shù)固定時(shí),如果政府提高碳稅價(jià)格或消費(fèi)者偏好,則供應(yīng)鏈成員更有可能采取提高產(chǎn)品定價(jià)的策略。

(3)和分散決策相比,聯(lián)合決策下的產(chǎn)品碳減排量和供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)更優(yōu),而且對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)更加快速。針對(duì)產(chǎn)能約束下分散決策導(dǎo)致的效率損失問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)費(fèi)用—利潤(rùn)分享契約可以完美協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。

本文貢獻(xiàn)主要有3點(diǎn):

(1)在供應(yīng)鏈減排問(wèn)題中,除了考慮了碳稅和低碳偏好等供應(yīng)鏈外部因素外,還從企業(yè)自身出發(fā)考慮了制造商再制造行為和產(chǎn)能約束對(duì)減排的影響。

(2)對(duì)比分析了分散決策下的3種不同情形來(lái)研究產(chǎn)能約束下低碳偏好和碳稅對(duì)新/再制造品減排、定價(jià)和利潤(rùn)的影響。

(3)針對(duì)產(chǎn)能約束下的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問(wèn)題,設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)費(fèi)用—利潤(rùn)分享的協(xié)調(diào)契約來(lái)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈Pareto優(yōu)化,豐富了供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)契約的應(yīng)用場(chǎng)景。

下一步將結(jié)合政府的其他碳政策研究供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策問(wèn)題,并對(duì)雙渠道銷售模式和消費(fèi)者的渠道偏好展開(kāi)分析。

附錄

由上式進(jìn)一步可得:

可解得制造商1和制造商2的批發(fā)價(jià)格和碳減排水平,將結(jié)果代入最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)式中,即可獲得命題1結(jié)論。證畢。

命題4證明對(duì)式(12)求關(guān)于Pn,Pr,en,er的海塞矩陣,可得

通過(guò)觀察,易得一階主子式小于0,二階主子式大于0,當(dāng)三階主子式滿足βX0時(shí),供應(yīng)鏈利潤(rùn)函數(shù)是關(guān)于其決策變量的嚴(yán)格凹函數(shù),存在唯一最優(yōu)解使得利潤(rùn)最優(yōu)。因此得到條件Y>max{X-β2s,βX}時(shí),存在唯一最優(yōu)解。其中X=βγs+βγ-2βh+2βs,Y=γ2+γs+γ-2h+s。接著對(duì)供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)函數(shù)構(gòu)建拉格朗日函數(shù)求解最優(yōu)值。證畢。