生产者主导的绿色供应链之间竞争、合作与竞合博弈模型

徐 运

（上海交通大学 安泰经济与管理学院，上海 200030）

本文旨在寻找生产商是否采取竞合与整合策略来构建绿色供应链决策的临界条件。为了实现研究目标，我们在两条生产商主导的绿色供应链环境中，在竞争对手供应链处于整合和不整合两种情形下，构建了生产商四种情境的博弈模型，并通过比较均衡解发现了一些分析结论：第一，生产商的竞合策略受到两条供应链结构的影响，并非合作就是最优；第二，市场需求不仅取决于产品之间的绿色竞争程度和价格，还受到供应链上每个成员为构建绿色供应链付出的努力的影响。

文章的构成如下：第一部分介绍了模型假设并构建了模型；在此基础上，第二部分给出了生产商的策略和相应的均衡解，同时讨论了不同条件下生产商可以采取的策略；第三部分结合一个实际案例进行了研究分析，并得出了一些分析结论；第四部分对文章进行了总结。

1 模型构建

如图1所示，生产商0有三种策略，可以提高产品绿色度和构建绿色供应链：

策略1：同下游零售商合作提高产品绿色度，即整合；

策略2：同竞争对手生产商1合作提高产品绿色度，即竞合；

策略3：同时采取策略1和策略2。

为了阐释如何寻找实施这三种策略的条件，我们考虑两条绿色供应链，且供应链上的产品是可替代和可持续的。每条供应链包含一个主导的生产商和一个零售商。我们用生产商i和 零售商i分别表示供应链i上的生产商和零售商（供应链i，i∈｛0，1｝）。生产商i以固定成本（f）和变动成本（V i）生产每个产品。类似Xie（2015）的研究，生产商i的产品绿色度付出g Mi对应投入成本（βg Mi2）。生产商的绿色付出主要包含生态设计、绿色采购，以及开发减少生产环节污染的环保技术。随后，零售商i以价格p i在市场上销售，且零售商i的产品绿色度付出g Ri对应投入成本（γg Ri）2）。零售商的绿色付出包含环保包装、树立环保形象的活动等。相对于零售商，生产商的环保付出大多是需要较多资金和技术人员投入的活动，故假定β＞γ。

图1 供应链结构与生产商0的策略集

为了便于模型刻画，我们有如下假设：

假设1：对任意供应链成员，所有的信息都是常识且对称；

假设2：供应链i的产品绿色度g i＝g Mi＋αig Ri，它取决于供应链上每个成员的产品绿色度付出。这里的αi是指供应链上成员的相对绿色贡献比例，其中以生产商为基础。当0＜αi＜1时，同样的绿色付出程度，生产商对产品绿色度的贡献要大于零售商；当αi＞1时，则相反。根据Xiao and Yang（2008）、Xie（2015）、Li and Li（2016）以及Hafezalkotob（2017）的文章，我们假设供应链i的市场需求函数为

假设3：这里的竞合是指生产商之间在绿色付出活动上相互合作，从而可能带来一定的成本节约。因为生产商的绿色付出投入主要涉及产品研发、技术改进等，资金需求量大，而零售商更接近消费者，绿色付出活动主要涉及如何在消费者心中树立环保形象，资金需求量相对小。因此，我们假设竞合关系主要可能发生在生产商之间。

基于上述假设，生产商和零售商的利润函数如下：当生产商0采取竞合策略时，生产商i和零售商i，以及供应链i的利润函数分别为

当生产商0不采取竞合策略时，零售商利润函数不变，生产商i和供应链i的利润函数分别为

最后，表1列出了本文涉及的参数、符号以及决策变量。

表1 参数、符号以及决策变量

2 生产商0的最优策略分析

为了探讨三种策略实施的边界条件，本文将生产商0可能的策略集合分成了四种情境，如图2所示。

情境1：生产商0既不采取策略1也不采取策略2；

情境2：生产商0采取策略1，不采取策略2；

情境3：生产商0不采取策略1，采取策略2；

情境4：生产商0采取策略1和策略2（即策略3）；

图2 生产商0的策略集

在供应链1处于整合和非整合两种情形下，通过对比四种情境中博弈的均衡解，我们可以得到生产商0策略选择的边界条件。这里的策略选择是指生产商从利润或者产品绿色度最优的角度做出的决策。

生产商i的决策顺序如下：如果供应链i是非整合的，生产商i首先决定他自身的产品绿色付出（g Mi）和批发价（w i）。然后，零售商i决定零售价格（p i）和产品绿色付出（g Ri）；另一方面，如果供应链i是整合的，生产商i和零售商i一起决定他们的绿色付出与零售价格。最后，当两条供应链分别是整合的和非整合的，非整合供应链上生产商决策完后，整合供应链上的成员一起决定最优零售价和绿色付出。

由于零售商之间绿色付出对产品绿色度的贡献比例的不同不是本文研究的核心问题，为了模型的简化，这里假设α0＝α1＝α。

依据上述假设和决策顺序，博弈模型和均衡解结果如下，证明见附录。

2．1 供应链1是整合的情形

2．1．1 情境1

命题1 生产商0不采取竞合策略且供应链1是整合的。当生产商0的绿色付出和批发价的最优解如下：

2．1．2 情境2

命题2生产商0只采取策略1且供应链1是整合的。供应链的最优解如下：

2．1．3 情境3

命题3生产商0只采取策略2且供应链1是整合的。当4链的最优解如下：

2．2 供应链1是非整合的情形

2．2．1 情境1

命题5生产商0既不采取策略1也不采取策略2，且供应链1是非整合的。当4γ＞α2，供应链的最优解如下：

2．2．2 情境2

命题6生产商0只采取策略1，且供应链1是非整合的。供应链的最优解通过命题1可以直接求得，如下：

2．2．3 情境3

命题7生产商0只采取策略2，且供应链1是非整合的。当供应链的最优解如下：

2．3 生产商0策略空间的构建

基于2．1和2．2构建的模型，本文构建了生产商0策略选择空间。生产商0不仅从自身利润最大化角度出发做决策，同时还从使得整个绿色供应链0最 可 持 续 的 角 度 出 发，即做出最优决策。因此，每种情境下，整个供应链利润和绿色度最优解如表2所示。

表2 不同情境下供应链0最优利润

根据上述情境描述，可以推断出生产商0选择不同策略的条件。

2．3．1 生产商0采取策略1的条件

生产商0从利润最大化的角度选择策略，只采取策略1的条件：

生产商0从绿色最大化的角度选择策略，只采取策略1的条件：

2．3．2 生产商0采取策略2的条件

生产商0从利润最大化的角度选着策略，只采取策略1的条件：

生产商0从绿色最大化的角度选择策略，只采取策略1的条件：

2．3．3 生产商0采取策略3的条件

生产商0从利润最大化的角度选择策略，只采取策略1的条件：

生产商0从绿色最大化的角度选择策略，只采取策略1的条件：

由此，我们获得了生产商0采取不同策略的边界条件。文章进一步结合一个实际案例，更直观深入进行地分析。

3 案例分析

传统汽车产业一直是许多经济大国GDP的重要贡献部分。但是，近年来传统汽车产业与传统汽车本身产生的环境问题越来越被世界各国与社会关注。一些国家如美国和日本，已经将新能源汽车作为国家发展战略和能源与环境挑战的应对之道。当前，新兴的新能源汽车产业与企业所依靠的核心技术是新能源电池技术，新能源电池技术能够减少汽车废气排放与环境污染等问题。但是，无论是传统汽车厂商还是新兴创业企业都处于探索新能源电池技术的过程中，技术本身不仅已经投入了大量的研发资本，而且仍然存在许多有待攻克的难题，距离实际应用仍有很长的路要走。自然而然，是否要同竞争对手开展合作已经成为这些传统汽车企业和创业企业面临的一大决策问题。在当前的商业实践中，企业的选择多种多样。例如，德国大众和上汽集团选择在中国合作开发新能源电池技术，而特斯拉这样的新能源创业公司的领头企业则选择依靠自身研发实力独自开发新能源技术，从而保证技术优势。此外，一些生产商企业还通过与零售商构建合作关系，来回收核心汽车零部件，推广并销售再制造汽车核心配件如发动机等，而另一些则不会为了绿色、环保、可持续等重新构建同零售商的关系。

基于当前汽车行业存在的现象，我们考虑一个新能源汽车行业的生产商在面对构建绿色汽车产业链过程中的策略选择问题。整个汽车的绿色度是由汽车生产商、零售商的绿色付出，如新能源电池技术、再制造发动机技术研发以及渠道构建等活动，和市场汽车绿色度的竞争程度共同决定的。在此基础上，我们分析了生产商在不同情境下选择哪种策略是最优的，并且进一步探讨了汽车市场绿色度的竞争程度（ε），以及零售商对产品绿色的贡献度（α）产生的效应。为此，研究通过对汽车企业中新能源电池技术研发负责人、核心零部件企业研发专家和中国机械工程师协会专家的调研，获取了模型中汽车的相关成本参数。模型中一些关键的参数设置如下：θi＝10，vi＝1，f＝0，β＝10，γ＝4，η＝0．6，φ＝0．5。

3．1 汽车产品绿色度的竞争效应

根据竞争程度由微弱到完全竞争的趋势，假设ε分别取0．25、0．5、0．75和1，分析了生产商分别从利润和绿色角度出发所产生策略选择。竞争效应分别在图3和图4中展示。

3．1．1 利润最优化的竞争效应

发现1：无论供应链1是何种结构，或者生产商0采取何种策略，供应链0的利润整体上随着绿色竞争的加剧而下降。

如图3所示，供应链0的利润整体随着ε下降。绿色竞争对产品需求产生了一定负面影响，从而降低了整个供应链0的利润。

发现2：无论供应链1是何种结构，且竞争程度如何变化，策略1总能够给供应链0带来更大的利润。

如图3所示，无论供应链1是何种结构，且竞争程度程度变化，都有Π这一结论与商业实践的趋势相符合。近几年，越来越多的汽车企业开始选择与零售商合作开展回收、再制造销售合作等绿色活动，而非自身独立进行。汽车发动机生产商济南复强通过和零售商渠道合作推广再制造发动机产品。该发现在其他行业也有同样的趋势。例如服装企业ZARA就是最为典型的通过垂直整合或合作来实现高效、可持续、绿色供应链的典型，这也使得ZARA的创始人成为了世界首富。智能手机行业，苹果和华为不仅仅研发、设计手机产品，同时也直接开设零售店铺，进行产品的回收与再利用。

发现3：如供应链1是整合的，只有当竞争程度很低时，策略2才使得供应链0产生更高的利润；当供应链1是非整合的时，无论竞争程度如何变化，策略2总是会让供应链0产生更高的利润。

图3 竞争程度对供应链0（SC0）总体利润的影响

如图3所示，如供应链1是整合的，只有当有ε＝0．25时，才有00；当供应链1是非整合时，总有与ε无关。实际上，如之前所说，新能源汽车企业已经开始逐渐同竞争对手合作研发新能源技术等。因为新能源技术等绿色技术的投入成本高、研发周期长，需要承担较高的风险，尤其是在一些新兴行业中，新兴企业通过竞合，可以大大降低风险。例如，新能源汽车行业是一个新兴行业，更多的企业通过和竞争对手合作开发新能源技术，而传统汽车行业经过多年的发展已经非常成熟，很难看到汽车企业之间关于传统汽车绿色上的合作。除此之外，该结论在成熟的服装行业同样适用。服装企业虽然越来越重视环保，致力于材料、生产、销售和回收环节的环保，但是几乎没有服装企业相互合作。

发现4：如果供应链1是整合的，当ε＜0．75时，策略3能够带来更高利润；当ε≥0．75时，生产商0采取策略1比策略2能获取更高利润。如果供应链1是非整合的，策略3总是最优的。

如图3所示，如果供应链1是整合的，只有当ε＜0．75时，有且与竞争程度无关；如果供应链1是非整合的，如图4所示，有在竞争不是非常激烈的情况下，竞合和合作可以带来研发成本的下降、市场需求的提高，从而提高了整个供应链的利润；当竞争非常激烈时，汽车企业通过绿色活动主要是获取更多竞争对手的市场份额，从而获取更高利润，此时竞争效应超过了与竞争对手之间关于绿色产品技术的合作带来的研发投入减少的收益。汽车企业会排斥同竞争对手合作，而依然选择矛盾关系较少的下游零售商继续合作。

3．1．2 绿色度最优化的竞争效应

发现5：策略1和策略2都能够提高产品的绿色度，而策略3能带来最大效果。但是，当竞争程度非常激烈时，产品的绿色度却会出现一定下降。

但是随着竞争程度的加剧，虽然策略3依然最优，但是整体的绿色度在下降。这是因为如图4中所示，供应链的利润是随着绿色竞争的加剧而下降的，因此企业生产商绿色投入的意愿会逐渐下降，从而减少绿色投入，产品的绿色度也会下降。但是，由于政府政策、社会关注、市场竞争以及前期投入成果等影响，产品绿色度虽然下降，但是只出现较小的变化。

图4 竞争程度对整体产品绿色度的影响

3．2 生产商和零售商的绿色付出对产品绿色度的贡献效应

根据零售商绿色付出对产品绿色度的贡献由低到高，文章假设α分别取0．5、1、1．5和2。分析了生产商和零售商绿色付出对产品绿色的贡献效应，分别如图3和图4所示。

发现6：随着α的增加，零售商提高绿色付出的贡献要高于生产商，与供应链1结构无关。

如图5和图6所示，随着α的增加，零售商的绿色付出急剧上升，而生产商的绿色付出则保持稳定。新能源汽车企业生产商的绿色投入主要指新能源电池技术的研发，它一般是长周期、高投入。因此，一旦开始投入，短期内很难再改变或者增加更多的投入，相对稳定；相反，零售商的绿色付出主要覆盖存储、运输、销售、回收等环节。这类绿色付出的特点是周期短、投入相对较低，因此零售商可以在短期内迅速提高相关的绿色付出投入。所以，随着零售商对产品绿色度的单位贡献比率的提高，零售商会更愿意、也能够提高绿色付出，从而提高产品绿色度。此外，该结论还可以应用到服装和食品行业中。这些行业因为消费者更贴近零售商，容易将环境等问题归结于零售商，无论环保问题发生的环节是否在于零售商，因此零售商一般直接承担环境问题带来的后果，所以零售商对环保问题会更有意愿采取积极措施。而随着零售商对产品绿色贡献程度的提高，又会刺激零售商加大绿色付出的投入，以降低为环境问题承担的损失。例如，沃尔玛2013年就要求供应商提供个人护理、清洁、美容等产品中有害化学物质的替代品。

图5 当供应链1是整合的时，生产商和零售商绿色付出的贡献效应

图6 当供应链1是非整合的时，生产商和零售商绿色付出的贡献效应

3．3 商业建议

研究的发现为商业实践提供了一定参考。

第一，对于环保、可持续等问题，企业不仅仅需要关注自身的绿色付出，还需要结合供应链上其他成员的绿色付出。靠近生产环节的企业要专注生产环节的绿色投入，靠近消费者的企业更要积极参与并监督上游企业的绿色付出，因为他们容易承担生产商绿色问题的损失。例如，沃尔玛就参与了CFP组织提供的评估供应商、生产商产品的绿色程度，以发现更多可提升的空间，降低发生环保问题的风险。

第二，竞争企业之间的绿色合作要快要早。当行业的绿色竞争不激烈时，竞争企业之间应该积极开展关于绿色付出的合作，例如合作开发环保技术等。这样能够共同提高双方产品的绿色度，吸引更多消费者，提高双方收入，不至于陷入后期恶性环保竞争中。在环境问题成为重要的市场竞争因素之后，竞争企业虽然可以通过合作提高产品的绿色度，但是企业因为利用绿色度抢占对方市场份额产生的收益会超过合作带来投入成本的降低，而不选择合作。最具有代表性的是服装行业中类似Zara、H＆M、Gap、Levi′s和Nike等品牌企业都在宣传环保材料、绿色回收等，但是相互之间却几乎没有关于绿色度的合作。

4 结论

本文通过研究探索了生产商实施三种策略（和零售商合作、和竞争对手生产商合作、同时和零售商以及竞争对手合作）的边界条件。为了明确生产商选择策略的边界条件，本文构建了不同情形下多种情境中生产商决策模型，并得出了策略的边界。在此基础上，更进一步分析了市场绿色竞争程度，以及生产商和零售商绿色度的贡献效应对生产商决策的影响，并结合新能源企业的实际案例分析其策略的选择。

结合案例研究，本文发现无论从利润还是产品绿色度角度，生产商都应该和零售商构建绿色合作关系。此外，当生产商竞争对手所在供应链是整合的情况下，只有当双方绿色度竞争程度较低，生产商才能通过竞合获取更高的利润，但是如果生产商愿意牺牲一部分利润，提高产品绿色度，就应该采取竞合策略。另一方面，当生产商竞争对手所在供应链是非整合的情况下，只有策略3才能够带来最优的利润和产品绿色度。最后，整体上产品绿色度的竞争对利润和产品绿色度产生的是负效应，而随着零售商对产品绿色度贡献程度的提高，零售商更有意愿，也更能够增加绿色付出的投入。企业不应该将绿色付出视为一种竞争因素，竞争并不能提高企业的利润和产品的绿色度，而靠近消费者的零售企业更容易被激励，从而增加绿色付出，同时也更有意愿监管供应链其他成员的绿色问题。

研究通过讨论生产商可以采取三种绿色策略，扩展了现有的绿色供应链之间竞争、合作与竞合领域的研究。未来的研究还可以从以下几个方面深入：第一，本文为了研究方便，假设需求是确定性的，未来可以放松限制到不确定性需求上；第二，研究假设生产商可以观察到竞争对手供应链的结构，但实际中可能存在无法观察到竞争对手的情况，可以深入探讨此种情形下生产商的决策会如何发生变化；另外，未来研究还可以考虑政府政策因素，探索政策对生产商决策的影响。