基于消费者绿色偏好的异质产品竞争的两级供应链研究
Heterogeneous Product Competition within Two-Level Supply Chain Based on Consumers´ Green Preference
王芹鹏 WANG Qin-peng；赵道致 ZHAO Dao-zhi
（天津大学管理与经济学部，天津 300072）
（College of Management and Economics，Tianjin University，Tianjin 300072，China）
摘要： 在消费者对绿色产品存在偏好的背景下，研究了由一个绿色制造商、一个普通制造商和一个零售商构成的供应链的在集中决策和分散决策中的运营机制问题，并分析了绿色减排投资系数、消费者偏好以及价格竞争程度对供应链成员利润造成的影响，并得到供应链成员的利润、零售价格、批发价格、绿色水平和绿色投资系数负相关，与消费者偏好系数呈正相关。绿色产品和普通产品的价格竞争对零售商有利，却对制造商产生负面影响。
Abstract: In the context of consumers´ preference for green product, the operation mechanism problem in cases of centralized decision and decentralized decision within supply chain consisting of a green manufacturer, a common manufacturer and a retailer is investigated. We also examine the impacts of the green investment efficient and the consumer preference as well as the level of competition on supply chain performance. We find that the profit of supply chain members, the retail price, the wholesale price and the green level show negative relation with the green investment efficient, and positive relation with the consumer preference.
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关键词 ： 供应链管理；消费者偏好；绿色产品；价格竞争
Key words: supply chain management；consumers´ preference；green product；price competition
中图分类号：F274文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0066-04
0引言
科学家一般认为人类活动特别是工业革命以来企业燃烧的煤炭、石油、天然气等化石能源大量地排放温室气体是造成气候变化的主要原因。温室气体的排放对自然生态系统产生了明显的影响，造成水资源短缺、海平面上升、居住环境的恶化、传染性疾病传播范围扩大等不良影响，对人类可持续性的生存与发展造成了严重的威胁，对地球生态系统的平衡与稳定产生了巨大的负面影响。
由于全球变暖造成的毁灭性的气候灾难，如台风海燕飓风桑迪，出现得如此频繁以至于所谓的“百年一遇”的洪水每几年都出现一次。这些反常气候带来的灾难造成的巨大生命和财产损失往往使人极为震惊。如2012年飓风桑迪迫使美国纽约37万人转移，逼停了纽约、波士顿等地的城市公共交通，造成的经济损失就高达五百亿美元之多[1]。每一次灾难的发生都深深震撼着每一个人的心灵，也深深影响着人们的生活方式和消费行为，尤其是那些具有社会责任感的人们。消费者认识到了绿色产品对环境的意义，实证研究也证实了以上推断，盖洛普[2]对欧洲居民的调查发现，80%的受访者认为产品对环境的影响是决定购买与否的关键因素，只有4%的受访者认为环境因素不重要。Vanclay等[3]发现在日用品店中，绿色产品与普通产品相比具有更高的销售额。国美销售的电器中，绿色产品占一半以上，而且销售额逐年递增[4]。
由于对绿色产品的偏好，也将就意味着绿色产品能够为消费者带来更多的效用。同时也就意味着生产绿色产品能够为企业带来更多的需求，更高的市场份额以及更加良好的品牌美誉度。而在绿色产品市场中，绿色产品和一般产品往往同时存在，并且存在着一定程度的竞争，如绿色猪肉和普通猪肉。
对于零售商而言，如何制定两种不同的产品价格以最大化其收益？消费者对绿色产品的偏好对普通产品和绿色产品制造商有哪些影响？如果零售商为使绿色产品制造商提高其产品绿色度以吸引消费者，承担其部分投资费用，对供应链的绩效有何影响？本文将探讨以上问题。
1文献综述
与本文相关的文献主要涉及绿色供应链以及供应链竞争。在绿色供应链文献中，Cachon[5]探讨了零售商最优 规划问题，研究发现只关注降低运营成本将造成碳排放。碳价格并不是有效降低碳排放的机制。最有效的选择是提高消费者轿车的燃油效率，轿车燃油效率提高一倍将使长期碳排放降低三分之一。唐金环等6构建了关于选址、路径、库存运作成本的非线性整数规划，并对关于碳配额差值和运作成本两个目标进行了优化，其通过数值仿真得到了最优化运作成本，能够以较小经济代价实现较大的碳减排绩效。杜少甫等[7]、张靖江[8]研究了生产商通过三种渠道获得排放权许可证的情况下，企业的生产优化问题；Konar和Cohen[9]在控制传统影响企业财务的因素后，发现企业资产的无形价值和企业的负面的环境表现负相关，研究指出排放有毒化学气体对上市公司的无形价值有显著的影响，减少10%的有毒气体的排放会增加3400万美元的市场价值，影响程度在行业之间略有差异。Golombek等[10]说明了即使总的碳排放权量一定，不同的碳排放权分配机制对电力市场也会产生非常不同的影响，当基于产出决定碳排放权时，这种差异尤其明显，还发现如果按照溯及以往的分配方式发电量会大幅增加。本文贡献之处在于我们分析了消费者绿色偏好、减排成本对供应链的影响，并分析了不同的决策机制对供应链决策所产生的作用，并给出了其中存在的经济管理意义。
在与供应链竞争相关的文献中，肖迪等[11]研究了由两个供应商与一个制造商的组成的供应链中，在质量竞争与价格竞争的同时作用下，供应链成员的协调策略。廖涛和艾兴政[12]分析了两个零售商、两个制造商构成的供应链在服务竞争、价格竞争下的纵向协调问题。王虹和周晶[13]针对具有风险规避特征的制造商与零售商组成的双渠道供应链中的竞争定价策略。鲁其辉和朱道立[14]探讨了供应链竞争模型，分析了三种情境中的供应链竞争均衡解：无协调情境、混合情境和协调情境。Cachon[15]研究了两级供应链中多零售商有关库存的竞争与合作策略问题。曹宗宏和赵菊等[16]研究了双渠道供应链的竞争问题，发现双方的竞争可以降低因双边独立决策造成的“双边际效应”的负面影响。
之前的文献更多地考虑了同质产品之间的竞争，而本文考虑了异质产品之间的竞争。我们分析了绿色产品与普通产品之间的竞争对对供应链产生的影响，发现在集中决策中产品之间的竞争对供应链的利润有负面影响，而在分散决策中，竞争的增加对零售商利润正面影响。
2模型描述
本文研究两个制造商（M1M2）与一个零售商R构成的供应链。其中，绿色产品制造商M1关注消费者对低碳产品的需求，生产绿色产品，以批发价格w1向零售商R供货。普通产品制造商M2生产普通产品，以批发价格为w2向零售商R供货。为简化分析过程，假设绿色产品和普通产品生产商的边际生产成本为c，零售商的边际成本忽略不计。
考虑到消费者的绿色偏好，假设绿色产品的需求函数为
其中，p1为绿色产品的价格，p2为普通产品的价格，α表示产品的潜在需求，β表示市场需求斜率，γ表示消费者绿色偏好程度，e为绿色水平，θ表示两种产品之间的竞争程度，普通产品的价格对绿色产品需求的影响，随着普通产品价格的增加，市场对绿色产品的需求随之增加，随着普通产品价格的降低，对绿色产品的需求也随之降低。考虑到需求的实际情形，假设θ＜β。
普通产品的需求为D2=?α-βp2+θ（p1-p2）（2）
设绿色产品制造商M1生产绿色产品的投资随着绿色度的增加而增加，存在边际收益递减的效应，可以用二次函数来表示，即为C（e）=ke2/2。其中，k为减排投资系数，表示绿色制造商生产绿色产品的技术水平。
绿色产品制造商的利润函数、普通产品制造商的利润函数、零售商的利润函数以及供应链利润函数分别为
3集中决策
本文首先分析在合作情境下供应链的决策。在集中决策中，供应链成员以总体利润为目标，而不再以各自利润最大化为目标。供应链决策绿色产品价格、普通产品价格以及绿色水平。
供应链利润函数关于绿色产品价格、普通产品价格以及绿色水平的三阶海赛矩阵为
矩阵（7）式的一阶主子式-2β＜0，二阶主子式4（β2-θ2）＞0，三阶主子式2βγ2+4kθ2-4kβ2。于是，当2βγ2+4kθ2-4kβ2＜0时，矩阵H为负定矩阵，存在关于p1，p2和e的最大值。
供应链利润关于绿色产品价格，普通产品的价格和绿色水平的一阶条件分别为
推论1：绿色产品价格、普通产品价格以及绿色水平都随着绿色投资系数的增加而降低。
易知，绿色产品价格、普通产品价格和绿色水平关于k的一阶导数均为负，故可以得到结论1。绿色产品的价格和绿色水平收绿色投资系数的负面影响，符合一般常识。这是由于投资系数直接影响生产绿色产品的成本，也就直接影响产品的价格和绿色水平。高投资系数就会导致低绿色水平，较低的零售价格以吸引需求。同样，普通产品的价格与率产品投资系数成负相关关系。
推论2：供应链利润与绿色投资系数负相关，与消费者绿色偏好系数正相关。
同样，绿色投资系数直接影响供应链成本，投资系数增加将会增加供应链成本，投资系数降低将会缩小其在生产绿色产品中的投资，故而绿色投资系数与制造商应该努力提高生产绿色产品的技术，降低相关成本，以增加供应链利润。消费者偏好影响消费者的需求，企业应该通过宣传，增加消费者对绿色产品的认知，增加其购买绿色产品的意愿，以推动企业利润的增加。
推论3：供应链利润、绿色产品价格以及绿色水平与竞争程度负相关，而普通产品价格与之正相关；绿色产品的价格高于普通产品的价格。
易得以上结论。由此结论3可知：在合作情形中，为扩大企业利润，应该避免扩大绿色产品与普通产品之间的竞争，避免是消费者受到产品价格竞争的刺激。并且降低两种产品的竞争程度也有利于提高绿色产品的绿色水平，对环境和企业而言都是一种帕累托改进。由于生产绿色产品需要投资，绿色产品的定价高于普通产品，这符合一般的常识。
借助数值表示竞争程度对集中供应链零售价格与利润的影响。令?琢=1000、β=2、c=200、k=100、γ=3，当θ在[0，1.5]时，可以得到竞争程度分别对绿色产品制造商、普通产品制造商以及零售商利润的影响。
4分散决策
在分散决策中，供应链成员以各自利润最大化作为目标。决策顺序为绿色制造商与普通产品制造商同时做出决策。绿色产品制造商决策绿色产品批发价格以及产品绿色水平以最大化自身利润。普通产品制造商决策其产品的批发价格。零售商在获悉制造商制定的批发价格和绿色水平后，制定绿色产品和普通产品的零售价格p1，p2。根据逆向推倒法，首先分析零售商制定绿色产品和普通产品价格的决策。
因为β＞θ，零售商利润函数关于p1和p2的海赛矩阵负定，所以存在关于p1和p2最大值。零售商利润（5）式关于绿色产品价格p1和普通产品价格p2一阶条件为
将（16）式、（17）式分别代入绿色产品制造商与普通产品制造商的利润函数。
当4kβ-γ2＞0时，绿色产品制造商的利润函数存在关于w1和e的最大值。分别关于w1和e一阶条件为
将e、w1、w2代入（16）和（17）可得零售商确定的批发价格，可得零售商确定的绿色产品和普通产品的零售价格。
推论 比较可得
在分散决策的供应链中，绿色产品和普通产品的价格都要比合作情形高。这主要是由供应链的双重边际化造成的。在经过绿色制造商与普通产品制造商优化决策后，在经过零售商再次决策，造成产品较高，产品的绿色水平较低。在分散决策中供应链中，产品制造商与零售商都追求自身利益最大化，却制定了一个相比集中决策时较高的产品价格，较低的绿色水平，进而一个较低的需求，这表现出了一定的分散决策的困境。
通过比较易得以上结论。绿色产品的零售价格、批发价格都高于普通产品相应的零售价格、批发价格。供应链三个成员中，零售商的利润最高，这是零售商在供应链中处于主导地位造成的；值得注意的是绿色产品制造商的利润高于普通产品制造商的利润。虽然绿色产品需要进行绿色投资，生产成本较高，导致批发价格和零售价格较高，还要面对来自普通产品的价格竞争，但是绿色产品制造商仍然获得了较高的利润。这说明绿色产品制造商通过绿色投资，对改善环境做出了贡献，同时也获得较高的利益回报。
推论 供应链成员利润都和绿色投资系数负相关，与消费者偏好系数正相关；价格竞争程度θ与绿色产品和普通产品制造商利润都负相关，与零售商利润负相关。
通过求导可得以上结论。供应链成员利润与k负相关与γ正相关的解释与第4部分合作情形相同，此处不再赘述。绿色产品与普通产品制造商都随着竞争程度的增加而利润受损，因为竞争降低了彼此的收益。但是两种不同产品的价格竞争的受益者并不仅仅是消费者，零售商同样受益与制造商之间的竞争。因为两种产品的价格竞争意味着制造商愿意接受较低批发价格，从而相应地降低了零售商的消费者，扩大了其利润。
推论给我们的启示是绿色产品与普通产品制造商之间应该避免直接的价格竞争，比如合理地进行市场定位，并根据市场定位的不同选择不同的零售商。而对于零售商而言，应该避免专营某一家制造商生产的产品，而应该给消费者提供更多的选择，以扩大产品之间的竞争，增加收益。
借助数值表示竞争程度对供应链成员利润的而影响。令α=1000、β=2、c=200、k=100、γ=3，当θ在[0，1.5]时，可以得到竞争程度分别对绿色产品制造商、普通产品制造商以及零售商利润的影响。
5结论与展望
在消费者对绿色产品存在偏好的背景下，我们研究了由一个绿色产品制造商、一个普通产品制造商和一个零售商构成的供应链的在集中决策和分散决策中的运营机制问题，并分析了绿色减排投资系数、消费者偏好以及价格竞争程度对供应链成员利润造成的影响。为响应消费者对低碳产品的偏好，绿色产品制造商通过节约能源、改善工艺、优化生产流、提高技术等手段降低产品对环境造成的负面影响，而普通产品制造商生产一般的产品，并不对消费者绿色偏好做出反应。绿色产品制造商与普通产品制造商都通过零售商销售其产品，通过销售不同的产品零售商也满足市场中各种消费者的需求。
通过比较集中决策和分散决策两种情景，本文发现供应链成员的利润、零售价格、批发价格、绿色水平和绿色投资系数负相关，与消费者偏好系数呈正相关。有这里可以得到应该通过宣传、教育增加消费者对产品对环境造成的影响，促进消费者在购买产品的过程中更多的选择绿色产品，以促进供应链企业利润的增加。同时，企业也应该努力降低投资绿色产品的成本。另外我们还得到绿色产品和普通产品的价格竞争对零售商有利，却对制造商产生负面影响。所以，制造商之间应该扩大合作，以避免“鹤蚌相争，渔翁得利”现象。而对于零售商而言，应该与更多的制造商进行合作，以增加消费者在购买产品使得选择范围。同时我们也发现虽然绿色产品的零售价格和批发价格高于普通产品，但是绿色产品制造商的利润高于普通产品制造商。在以后的研究中，还可以将本文拓展到在不同供应链之间的竞争。
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