基于产品替代下低碳供应链的选择决策研究

文/崔琪晗

在低碳经济背景下，制造商决定对原产品进行低碳化改造，进而形成低碳产品。在新低碳产品与原产品具有替代竞争下，针对制造商的新低碳产品的销售代理权选择问题，构建了制造商、原零售商和新零售商参与的博弈模型，分析制造商的选择决策，并针对目前低碳供应链存在的问题提出解决策略。

0.引言

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告中指出：人类活动产生的温室气体排放是全球气候变暖以及极端气候出现频繁的主要原因。环境问题受到广泛的关注，人类开始寻找低污染、可持续的低碳经济发展模式，我国的企业也面临着巨大的减排压力和挑战。

在此背景下己有一些学者将碳排放问题引入到企业的生产运营中。马祖军等研究了在政府碳税政策下，双寡头制造商均衡的技术策略选择。赵道致等同样考虑产品价格差异和低碳水平差异产生的混合产品间的替代关系，研究了两种减排程度不同的低碳产品的定价问题。王娟等重点考虑产品价格和环保水平对市场的影响，提出了低碳替代产品的供应链系统协调机制。

本文关注新低碳产品的零售代理权选择问题，考虑产品替代对市场需求的影响，构建博弈模型，针对每个模型的最优解进行分析，为制造商对于新低碳产品的零售商代理权选择问题提供了理论基础。

1.问题描述与模型假设

对于新低碳产品的销售代理零售商选择，有2种博弈模型。模型1下制造商选择了原来的零售商；模型2下制造商选择了新零售商。针对该问题做如下假设。

假设1：原产品2的单位生产成本为c，制造商进行低碳化改造，生产出了低碳产品1，其单位生产成本为c+h1e12，e1表示产品1的低碳化水平，其水平越高对消费者的吸引越大，h1为成本系数。

假设2：原产品2的供应关系已经建立，产品的批发价格和销售价格分别为w2和p2。对于新低碳产品1，无论是把销售代理权给原零售商还是新零售商，制造商都将决策批发价格w1，得到销售代理权的零售商将决策零售价格p1。

假设3：低碳产品1的需求函数为d1=a-p1+k（p2-p1）+τ（e1+ke1）+υ（z1+ze1），原产品 2的需求函数为 d2=a-p2+k（p1-p2）-τke1-υkz1。其中a为市场总容量，本文假设当两类产品规格相同时，潜在市场份额相同，低碳水平以及与替代品的差的相关系数为τ。

假设4：在此博弈中，制造商具有领先优势地位。

2.模型建立与求解

2.1 选择原零售商

如果制造者选择原来的零售商销售低碳产品，此时的需求函数分别为：d1=a-p1+k（p2-p1）+τ（e1+ke1），d2=a-p2+k（p1-p2）-τke1

此时制造商的利润π1m=d1（w1-c-h1e12）+d2（w2-c），零售商的利润π1r=d1（p1-w1）+d2（p2-w2）。

制造商和零售商的博弈过程可用分为两个阶段，按照发生的时间顺序，第一阶段为制造商减排生产阶段，制造首先决策低碳产品1的低碳水平e1，第二阶段是销售阶段，制造商和零售商之间按照传统的批发价格契约，制造商首先给出批发价格w1，随后零售商决策订购数量，零售商的订购数量按照产品完全出清的情况进行，按照需求函数反解，零售商订购数量决策也即是决策销售价格p1。此时可以求得此模型的最优解。

2.2 选择新零售商

如果制造商选择新的零售商销售低碳产品，求解过程与2.1相同，在此情形下可求得最优解。

3.模型对比分析

进一步对模型的低碳水平、批发价格、销售价格等变量的最优解进行比较分析后可得以下结论。

结论1：制造商新生产的低碳产品的低碳化水平不变。

此结论说明，低碳产品的低碳化水平不变。但是低碳水平对需求影响的替代系数越大，制造商决策的低碳水平越大。说明同样的低碳水平差异下，产品低碳水平对需求影响的替代系数越大，会使得低碳产品的需求越多，因此为了获得更多的低碳产品市场需求，制造商会随着低碳水平需求影响的替代系数增加，而增加产品的低碳性。

结论2：当原零售商销售新低碳产品时的，产品的批发价格更小。

这是因为产品间的替代效应对制造商利润的影响，当制造商选择把两种产品的销售代理权给一个零售商时，由于低碳产品的成本高于原产品，站在制造商在利润最大化的角度，原产品的批发价格不变，产品间产生挤兑效应，这种挤兑效应使得低碳产品的批发价格略有降低。另外，在选择新零售商时，产品间的替代效应最弱，新零售商处于弱势地位，只能接受较高的进价。对于制造商而言，将新产品销售给新零售商可以有较高的批发价格，进而可以获得更多利润，有利于达到制造商的经济目标，实现帕累托改进。

结论3：低碳产品的销售价格在选择原零售商时最大，在选择新零售商时最小。

结合实际，由于产品间的替代效应会影响产品的价格，并且低碳产品会产生额外的碳减排成本，当制造商把两种产品提供给一个零售商时，只需要签订一个批发价格契约，零售商以自身利润最大化为目标进行定价；当制造商把两种产品分别提供给两个零售商时，则需要分别与两个零售商形成批发价格契约，此时两个契约相互约束，使得新零售商的定价不高。因此选择原零售商时的销售价格一定高于选择新零售商的销售价格。

结论4：当制造商生产出新低碳产品时，选择新零售商销售低碳产品可得到最大利润。

4.总结与展望

本文探讨了由一个制造商和两个零售商之间组成的二级供应链决策问题，供应链中存在两种产品（新低碳产品与原产品）且产品间具有替代竞争，针对新低碳产品的销售代理权授权给原有零售商还是新零售商的问题，运用博弈论求解模型中决策变量的最优解，确定最优产品环保水平，低碳产品批发价格和销售价格，然后对最优解进行比较，得到供应链成员最优选择决策。

研究表明，当制造商选择新的零售商来销售新低碳产品时可得到最优结果，此时将供应链管理的环境目标和经济目标兼顾，实现两种产品同时存在的供应链协调并保证渠道各方实现Pareto改善。比较其他决策变量可得制造商选择新零售商销售低碳产品总是可以获得更高的批发价格；制造商选择新零售商总是使得低碳产品的销售价格更小，对消费者有利，同时可以实现供应链管理的环境目标，因为此时低碳产品的需求最大，原产品的需求最小，有利于降低产品生产过程中的碳排放，对环境更加友好，实现供应链企业的社会责任。对模型进行分析，得到产品间基本替代系数的增加有利于对其进行优化，可以达到供应链管理的双重目标。结合实际，可以通过政府出台相关政策，消费者提升环保意识，制造商努力减少产品的差异化等措施来增加产品间的替代性。

进一步研究可以考虑信息不对称的情况下低碳供应链的协调问题，制造商不确定零售商的成本参数，零售商也不清楚产品的碳排放水平。另外，根据现实的复杂性往往存在多个制造商和多个零售商，此类问题也是今后研究的方向。

引用出处

[1]IPCC.Climate Change 2007:Impacts，Adaptation and Vulnerability.Intergovernmental Panel on Climate[EB/OL].Available at http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment report_impacts_adaptation_and_vulnerability.htm.

[2]Ji Jingna,Zhang Zhiyong,Yang Lei.Comparisons of initial carbon allowance allocation rules in an O2O retail supply chain with the cap-and-trade regulation[J].International Journal of Production Economics,2017,187(5):68-84.

[3]黄瑞芬,孙俊凤,王君.碳限额与交易机制下受资金约束的供应链优化[J].运筹与管理,2020,29(06):82-89.

[4]赵道致,原白云,徐春秋.考虑消费者低碳偏好未知的产品线定价策略[J].系统工程,2014,32(01):77-81.

[5]王娟,汪传旭.考虑产品替代的供应链定价和环保水平决策[J].工业工程与管理,2015,20(06):61-68+75.