零售商信息分享对双渠道绿色供应链绩效影响研究

王桐远，李延来

(西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031)

0 引言

近些年来随着资源枯竭、污染加剧等一系列环境问题的涌现，各国政府对环境保护问题越来越重视，不断出台相关法规和政策鼓励、引导企业重视绿色供应链实践，如欧盟2006年开始实施《电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》的规定[1]。2015年中国发布“中国制造2025”，把绿色制造工程作为重点实施的五大工程之一，努力建设高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系[2]。同时，消费者环保意识不断增强，企业认识到要想获得长久发展、增强产品竞争力，必须在考虑经济效益的同时提高产品环保程度。例如：全球品牌巨头阿迪达斯，从制造材料和包装材料的角度出发，通过绿化产品来减少对环境的影响[3]；国内企业如海尔集团和惠普电脑等都开始大力研发和生产绿色冰箱、绿色洗衣机和绿色电脑等产品[4]，这些客观上推动了绿色供应链管理理念的完善。此外，电子商务的发展为分销渠道的变革提供了新的可能，为了增强市场竞争力和提高利润，制造商往往开通直销渠道以重塑销售渠道。据纽约时报调查发现，有42%的顶级制造商(如IBM，Nike，Cisco System等)均已开通了直销渠道[5]。因此众多学者对双渠道绿色供应链展开了研究。

与此同时，随着经济发展和全球一体化的深入，市场需求的不确定性增加往往造成库存积压和供应链利润损失。因此对市场需求信息进行预测显得尤为重要。零售商由于更接近消费者市场，可以获得市场信息从而更有效地预测市场需求，如沃尔玛等大型零售企业构建客户信息跟踪系统并投入精力进行持续调查研究，利用数据挖掘方法分析客户的购买偏好以提高市场需求信息的预测准确度[6]。零售商在获取需求信息后若与其他企业相互协作进行信息共享，可以提高供应链整体效率，然而零售商并非总是愿意与制造商分享市场需求预测信息。Keifer于2007年调查了来自欧洲和北美的11家零售商，发现不到一半的零售商与制造商分享销售数据；其中近一半的零售商是有偿与供应商共享其销售数据。Forrester公司做了一份类似的调查，在其调查的89家零售商中仅仅27%的零售商与制造商分享销售数据[6]。因此，零售商在何种情形下愿意与制造商分享市场需求预测信息值得深入研究。

与本文相关的文献包括绿色供应链和信息分享策略研究。针对绿色供应链问题，Li等研究了绿色供应链中制造商开通直销渠道及绿色产品定价问题，研究发现是否开通直销渠道与制造商绿色投资成本有关[3]；江世英等研究了风险规避程度、产品绿色度和消费者偏好对绿色供应链均衡策略及利润的影响，结果表明批发价格随着制造商风险规避程度的增加而增加，而当风险规避程度不变时，制造商和零售商的期望利润随产品绿色度的提高而降低[4]；Jamali和Rasti-Barzoki研究了绿色和非绿色产品共存下的产品定价和绿色度确定问题，发现相对于分散决策，供应链集中决策时产品绿色度更高，且产品绿色度随批发价格和制造商成本的增加而增加[7]；Basiri和Heydari研究了绿色产品和非绿色产品并存下的渠道协调问题，并提出一个制造商和零售商双赢的协作方案[8]；Zhu和He用博弈论方法研究了二级供应链中产品类型和竞争类型对产品绿色度决策的影响，研究表明零售商层面的价格竞争对均衡绿色度产生积极影响，而产品绿色度竞争则产生相反的结果[9]；石平等研究了制造商公平关切行为和产品绿色化效率对绿色供应链产品定价和利润的影响，研究发现产品绿色化效率较低时，公平关切行为会加重双重边际化效应，此时制造商和零售商利润均受到损失[10]。Zhang等分析了消费者环保意识和产品替代性对绿色供应链均衡策略及利润的影响[11]。

在信息分享文献研究方面。Gal-Or研究了寡头市场中零售商信息分享问题，发现信息不分享是唯一的纳什均衡[12]；Li分析了一个制造商多个零售商的两级供应链中垂直信息分享对供应链利润和社会效益的影响，结果表明零售商总是不分享其市场需求信息[13]；申悦等研究发现信息分享总是增加制造商和供应链利润，但零售商自身利润受到损失[14]；艾兴政等研究了传统渠道与电子渠道竞争下零售商信息分享的绩效问题，得到与文献[14]类似的结论[15]；但斌等研究了制造商竞争下的信息分享问题，指出信息分享能够协调制造商之间的竞争，提高供应链整体利润[16]；聂佳佳研究了零售商信息分享对制造商开通直销渠道的影响，发现零售商总是没有动机与制造商信息分享且当零售商市场需求预测精度较低时制造商应该开通直销渠道[17]；Ha等从制造商创新投资的角度研究了链与链数量竞争下的信息分享问题[18]。

对现有文献总结发现已有绿色供应链研究多从产品定价、渠道选择和绿色度决策角度分析，鲜有文章分析信息分享的影响。尽管高鹏等研究了信息分享对绿色供应链的影响[19]，但其重点是制造商预测信息的分享对存在绿色消费者的再制造供应链的影响，并没有研究零售商信息分享对双渠道制造商绿色投资下供应链绩效的影响。此外，信息共享方面已有研究多从供应链结构角度分析零售商信息分享对传统供应链的影响，并没有考虑对制造商绿色投资下的绿色供应链的影响。且多数信息分享文献研究表明零售商信息分享使得制造商利润增加、自身利润减少，也即零售商总是没有动机与制造商分享信息。而在双渠道绿色供应链中零售商是否依然没有动机信息分享？零售商信息分享如何影响绿色供应链的决策及其利润？这些问题有待继续研究。为了回答以上问题，本文在信息不对称和信息共享背景下，研究零售商需求预测信息分享对双渠道绿色供应链绩效的影响。论文主要运用贝叶斯纳什均衡理论揭示绿色供应链中零售商信息分享决策，试图找出绿色供应链中零售商信息分享的条件。同时在零售商不愿信息分享情形下设计协调机制激励零售商分享信息，以期和制造商达到双赢。

1 问题描述

考虑由一个制造商和一个零售商组成的二级绿色供应链系统。其中，制造商投资生产绿色产品，并通过零售商渠道和直销渠道进行销售。零售商对市场需求信息进行预测，并决策是否与制造商分享。本文以信息不分享模型为基准，分析零售商信息分享对绿色供应链绩效的影响。文中所用符号说明、模型假设、信息结构及制造商和零售商博弈决策过程描述如下。

1.1 符号说明

文中所用各参数符号及其含义描述如表1所示。

表1 变量说明

1.2 模型假设

(1)制造商为Stackelberg博弈领导者，零售商为追随者[16～18]；

(2)需求预测信息为零售商私有，其拥有决定是否与制造商分享的权力[15～18]；

(3)制造商按订单生产方式生产产品，即制造商和零售商均没有库存[13,18]；

(4)制造商的生产成本和零售商的销售成本为零[15～17]；

(5)为保证各模型最优解的存在，令t>t0=(4γ+3)β2/[4(γ+1)]，也即制造商绿色投资效率不会太高[20]，这也符合现实情况。

1.3 信息结构

市场潜在需求具有随机性，a=a0+e，其中a0为市场需求中的确定部分，e为市场需求中的不确定部分，且E(e)=0、var(e)=μ。零售商对市场需求的预测值为f=a+ε。ε为预测误差，且E(ε)=0、var(ε)=υ。随机变量e和ε相互独立。根据文献[13,17]研究有:

(1)

令k=μ/(μ+υ)为零售商信息预测精度，k∈(0,1)。其中k越大表明零售商市场需求预测越准确，k越小表明零售商市场需求预测越不准确。于是有E(a|f)=(1-k)a0+kf≡A。

1.4 博弈顺序

双渠道绿色供应链中，制造商和零售商的博弈顺序为：首先，零售商决策是否与制造商分享需求预测信息；其次，制造商决策产品绿色度；再者，制造商确定产品的批发价格和直销渠道价格；最后，零售商确定产品的零售价格。

图1 博弈顺序

2 模型

在双渠道绿色供应链中，零售渠道和直销渠道的需求函数分别为[7,17]:

(2)

其中，渠道需求受渠道价格和绿色度的影响。qr(qm)是关于渠道价格pr(pm)的减函数，关于对手渠道价格pm(pr)和绿色度s的增函数。此外，当直销渠道价格pm大于零售渠道价格pr时，有γ(pm-pr)的需求量从直销渠道转移到零售渠道，反之亦然[17]。同时，由于消费者对绿色产品的偏好，制造商投资生产绿色产品能同时增加直销渠道和零售渠道的销售量[7]。

2.1 信息不分享

在双渠道绿色供应链中，若零售商不分享市场需求预测信息，则决策模型为:

(3)

求解得到信息不分享下的最优批发价格、零售价格、直销价格以及绿色度为:

(4)

制造商和零售商的最优期望利润分别为:

(5)

2.2 信息分享

在双渠道绿色供应链中，若零售商与制造商分享需求预测信息，则制造商和零售商的预期利润决策模型分别为：

(6)

解得到信息分享下最优批发价格、零售价格、直销价格及绿色度为:

(7)

制造商和零售商的期望利润分别为:

(8)

3 分析

此部分在第2部分模型构建和求解基础上，以信息不分享模型为基准，分析零售商信息分享对绿色供应链绩效的影响并提出激励零售商信息分享的支付费用取值条件。

命题1信息分享策略对决策变量影响：

命题1表明若零售商对市场需求预测值大于潜在市场需求均值(也即A>a0)，信息分享将使得制造商和零售商制定较高的零售价格、直销价格、批发价格以及绿色度；若零售商对市场需求的预测值小于潜在市场需求均值(也即A

命题2信息分享对制造商利润的影响：零售商信息分享有利于制造商利润增加。

命题2表明零售商信息分享总是有利于制造商利润增加，即零售商市场需求预测信息对制造商的价值为正。这是因为制造商获得需求预测信息后能更科学的决策价格和绿色度，获得最大利润。对于制造商而言，为了最大限度地获得利润，其应该争取获得市场需求信息。若零售商愿意分享预测信息，则可达到双赢局面。若零售商不愿分享预测信息，则制造商可以通过支付信息费等措施激励其分享。

命题3信息分享对零售商利润的影响：

(1)当t∈(t0,t1)时，信息分享使得零售商利润增加；

(2)当t∈(t1,+∞)时，信息分享使得零售商利润减少。

已有研究表明，在双渠道供应链中零售商信息分享使得自身利润损失，而命题3表明在双渠道绿色供应链中零售商信息分享有可能使得自身利润增加，而是否增加与制造商绿色投资效率有关。当制造商绿色投资效率较高时，信息分享使得零售商利润增加，此时制造商和零售商达到双赢；而当制造商绿色投资效率较低时，信息分享使得零售商利润减少，此时零售商没有动机与制造商无偿分享需求预测信息。这是因为制造商绿色投资能同时增加直销渠道和零售渠道产品的销售量，此时零售商和制造商均因制造商绿色投资获益。同时，若制造商获得市场需求信息，当制造商绿色投资效率较高时，有限资金投入能显著提高销售量，从而使得批发价格降低，零售商因制造商绿色投资的利润增加额远大于因信息分享损失的利润额，从而使得零售商总利润增加。当制造商绿色投资效率较低时，有限资金投入下销售量增加幅度较小，批发价格的降低程度较小，零售商因制造商绿色投资的利润增加额远小于因信息分享损失的利润额，从而使得零售商总利润减少。研究表明零售商是否愿意与制造商信息分享，以及零售商是否应该对信息收费，这取决于绿色供应链中制造商绿色投资的效率。在当今绿色理念逐渐深入人心的市场环境中，零售商拥有需求预测信息时，制造商绿色投资的能力变得更有价值，因为它可以激励零售商分享需求信息以达到双赢。

命题4信息分享对绿色供应链利润的影响：

(1)当γ∈(0,γ1)且θ∈(0,θ1)且t∈(t0,t2)时，零售商信息分享使得供应链利润增加；

(2)当γ∈(0,γ1)且θ∈(0,θ1)且t∈(t2,+∞)时，零售商信息分享使得供应链利润减少；

(3)当γ∈(0,γ1)且θ∈(θ1,1)时，零售商信息分享使得供应链利润增加；

(4)当γ∈(γ1,1)时，零售商信息分享使得供应链利润增加。

命题4表明零售商信息分享对绿色供应链利润的影响与渠道间竞争强度、直销渠道市场份额和制造商绿色投资效率三个参数有关。当竞争强度和直销渠道市场份额均较小时，若此时制造商绿色投资效率较低，则信息分享使得供应链整体利润减少；若此时制造商绿色投资效率较高，则信息分享有利于供应链整体利润增加。当竞争强度较小且直销渠道市场份额较大时，信息分享有利于增加供应链整体利润。当竞争强度较大时，信息分享总是有利于供应链整体利润增加。这是因为当渠道间竞争强度和直销渠道市场份额均较小时，制造商较高的投资效率促使有限资金投入下零售渠道和直销渠道的销售量显著增加，一方面降低了零售商因信息分享造成的利润损失，另一方面增加了制造商的利润，供应链整体利润增加；若制造商绿色投资效率较低，零售商的信息分享决策加强了双重边际效应，制造商利润增加幅度不足以弥补零售商因信息分享造成的利润损失，信息分享使得供应链整体利润减少。当竞争强度较小且直销渠道市场份额较大时，制造商因获得市场需求信息增加的利润远大于零售商因信息分享损失的利润，供应链整体利润增加。若竞争强度较大，供应链直销渠道增加的收益能弥补零售渠道的损失，从而使得供应链整体利润增加。从结论可以看出对整个绿色供应链而言，零售商信息分享并非总是有益的，这是因为信息分享一方面能指导供应链成员更科学的决策，一方面也增加了双重边际效应。因此在做决策时应整体考虑竞争强度、直销渠道市场份额以及绿色投资效率的相互影响。

以上分析了零售商信息分享对绿色供应链绩效的影响。由命题1和2可知，零售商信息分享总是有利于制造商利润增加，但当制造商绿色投资效率较低时，信息分享使得零售商自身利润减少，此时其没有动机无偿分享需求预测信息。制造商为了获得更多利润，可以通过支付一定信息费用等方式激励零售商分享需求信息。支付的信息费用W需要满足以下条件:

(9)

命题5零售商信息分享的条件：(1)t∈(t0,t1)。(2)t∈(t1,+∞)且W∈[-ΔΠR,ΔΠM]。

命题5表明若制造商绿色投资效率较高，零售商总是与制造商分享需求预测信息；若制造商绿色投资效率较低且制造商支付信息费用满足一定条件时零售商亦会与制造商分享信息。此时达到双赢局面，制造商和零售商利润均因信息分享得到提高。命题5给制造商的决策提供了参考依据。也即当零售商没有动机分享预测信息时，其可以选择支付信息费用，也可以选择提高绿色投资效率等措施激励零售商信息分享。

4 数值仿真

4.1 数值分析

此部分用数值分析模型及结论的正确性，分析绿色供应链中零售商信息分享对供应链绩效的影响。令k=0.6,μ=2,a0=100,β=0.5,γ∈(0,1)可得图2～7。

令ΔΠM=0,θ=0.4,t=t0,γ∈(0,1),t∈(0,0.04)，可得零售商信息分享策略对制造商利润的影响(如图2所示)：在可行域Ω={(γ,t)|γ∈(0,1),t∈(t0,+∞)}中零售商与制造商分享预测信息总是有利于制造商利润增加(ΔΠM>0)，如图2中区域A所示。

图2 γ和t对制造商利润的影响

图3 γ和t对零售商利润的影响

令ΔΠR=0,θ=0.4,t=t0,γ∈(0,1),t∈(0,1)，可得零售商信息分享策略对零售商利润的影响(如图3所示)：其中可行域Ω包含区域B和区域C。在区域B中制造商绿色投资效率较高，信息分享使得零售商利润增加(ΔΠR>0)，此时零售商有动机与制造商分享市场需求预测信息；在区域C中制造商绿色投资效率较低，信息分享使得零售商利润减少(ΔΠR<0)，此时零售商没有动机与制造商分享市场需求预测信息。

图4 γ和θ对供应链利润的影响

图5 θ=0.05时,γ对θ供应链利润的影响

图4～图6分析了零售商信息分享对绿色供应链利润的影响。令ΔΠSC=0可得零售商信息分享策略对供应链整体利润的影响受渠道间竞争强度、直销渠道市场份额及制造商绿色投资效率三个参数共同影响。当直销渠道市场份额较小(如图4区域D、E、F所示)时，信息分享对绿色供应链的价值还受到制造商绿色投资效率的影响(如图5、图6所示)。当竞争强度较小且制造商绿色投资效率较高 (如图5区域K所示)时，信息分享对绿色供应链的价值为正，供应链整体利润增加(ΔΠSC>0)；当竞争强度较小且制造商绿色投资效率较低(如图5区域J所示)时，信息分享对绿色供应链的价值为负，供应链整体利润减少(ΔΠSC<0)；当渠道间竞争强度较大(如图5区域I所示)时，信息分享使得供应链整体利润增加(ΔΠSC>0)；当直销渠道市场份额较大时(如图4区域G和H所示)，信息分享不受渠道间竞争强度和制造商绿色投资效率的影响，在可行域Ω内总是使得供应链整体利润增加(如图6区域L所示)。可以看出数值仿真结果与前述结论一致。

图6 θ=0.4时,γ和t对供应链利润的影响

4.2 灵敏度分析

上节数值分析中研究了渠道间竞争强度、直销渠道市场份额以及制造商绿色投资效率三个变量对信息分享前后绿色供应链中制造商、零售商以及供应链绩效的影响。由于在研究中固定了参数直销渠道市场份额θ，而着重研究了渠道竞争强度和制造商绿色投资效率的影响，因此本节补充说明参数θ的灵敏度分析，以求研究直销渠道市场份额对绿色供应链绩效的影响，如图7～图10所示。其中，图7为参数θ不同取值下信息分享对制造商的价值的影响；图8为参数θ不同取值下信息分享对零售商的价值的影响；图9～图10为参数θ不同取值下信息分享对供应链整体的价值的影响。

从图7可以看出，无论参数θ如何变化，信息分享对制造商价值为零时的曲线总在可行域Ω={(γ,t)|γ∈(0,1),t∈(t0,+∞)}之外，也即其变化并不影响信息分享对制造商的价值判断。在可行域内信息分享对制造商的价值总是为正(ΔΠM>0)，制造商利润增加。

从图8可以看出，无论参数如何变化，信息分享对制造商价值为零时的曲线总在可行域之内，也即其变化并不影响信息分享对零售商的价值判断。当绿色投资效率较高时(t∈(t0,t1))，信息分享对零售商的价值总是为正(ΔΠR>0)，零售商利润增加；当绿色投资效率较低时(t∈(t1,+∞))，信息分享对零售商的价值总是为负(ΔΠR<0)，零售商利润降低。

图7 θ不同取值对制造商利润的影响

图8 θ不同取值对零售商利润的影响

图9 θ=0.05(左)、θ=0.1(中)、θ=0.2(右)时,γ和t对供应链利润的影响

图10 θ=0.4(左)、θ=0.6(中)、θ=0.8(右)时,γ和t对供应链利润的影响

图9～图10分别为直销渠道市场份额θ=0.05、θ=0.1、θ=0.2、θ=0.4、θ=0.6、θ=0.8时对供应链利润的影响。可以看出当直销渠道市场份额θ较小时，信息分享对绿色供应链的价值为零时的曲线总在可行域之内，此时需求信息对绿色供应链整体的价值受竞争强度和绿色投资效率的影响。当竞争强度较弱且绿色投资效率较低时，信息分享对绿色供应链的价值为负(ΔΠSC<0)，绿色供应链利润减少；而在其他情况下，信息分享对绿色供应链的价值总是为正(ΔΠSC>0)，供应链利润增加(如图9所示)。当直销渠道市场份额θ较大时，信息分享对绿色供应链价值为零时的曲线总在可行域之外，也即其变化并不影响信息分享对供应链的价值判断，信息分享总是使得供应链利润增加(ΔΠSC>0)，如图10所示。

5 结论

本文运用博弈论方法研究了零售商信息分享对双渠道绿色供应链绩效的影响。首先构造了零售商信息分享和信息不分享两种情形下的供应链决策模型，然后以信息不分享模型为基准，求解得到贝叶斯均衡解及预期利润并进行对比分析。最后给出零售商信息分享的条件。最后用数值仿真分析了重要参数对供应链绩效的影响，并对参数进行了灵敏度分析。

本文主要研究结论有：(1)若零售商的需求预测值较为乐观，信息分享能使得制造商更有动机提高产品绿色度，反之则降低。(2)在双渠道绿色供应链中，制造商总是从信息分享中获益。(3)零售商是否有动机与制造商分享需求预测信息，以及零售商是否应该对信息进行收费取决于制造商绿色投资的效率。当制造商绿色投资效率较高时，零售商有动机分享信息，反之则不会分享。(4)对绿色供应链整体而言，零售商信息分享的影响取决于渠道间竞争强度、直销渠道市场份额和制造商绿色投资效率。在多数情形下，零售商信息分享有利于绿色供应链整体利润增加，但当竞争强度和直销渠道市场份额较小，同时制造商绿色投资效率较低时，零售商信息分享使得整个绿色供应链遭受损失。(5)在实践中制造商可以通过提高绿色投资效率和支付一定信息费用等方式来激励零售商分享预测信息，从而提高自身利润、改善整个供应链的绩效。(6) 本文的研究结论回答了绿色供应链中零售商在什么情况下愿意信息分享，及其信息分享对制造商和供应链绩效的影响等问题。(7)本文研究结论表明在当今需求预测信息非常普遍的商业环境中，制造商绿色投资的能力变得更有价值，其可以通过影响零售商的信息分享决策达到增加自身利润的目的，也可以成为实现双赢局面的重要激励措施。

本文仅研究由一个制造商和一个零售商组成的二级绿色供应链，在现实中制造商和零售商均有很多，进一步研究可考虑多个制造商或多个零售商竞争情形下零售商的信息分享策略。另外，本文只考虑了零售商进行需求信息预测情形，今后可以研究零售商和制造商同时进行需求信息预测情形。