碳交易规制下不同双渠道的对比分析与契约协调

徐春秋，荆 雨

(郑州大学 管理工程学院,河南 郑州 450001)

一、引言

碳交易规制是一种运用市场经济原理调节温室气体排放的碳排放政策。其具体表现为:政府分配给企业一定量的碳配额,如企业生产后有剩余,可以经碳交易市场卖出获得收益,反之则需购入。碳交易规制通过改变企业盈利模式有效地促进了企业减排,与此同时,对多渠道的企业运营模式产生深刻影响。互联网的普及带动了网络购物的发展,为迎合消费者的购物渠道偏好,多数企业纷纷开通网络销售渠道。如IBM、耐克、雅诗兰黛等制造商,为扩大市场份额引入网络销售渠道[1],大型零售商如苏宁、沃尔玛、京东等,同时通过线上和线下两种渠道销售产品。因此,在满足政府法律法规的前提下,如何确定双渠道中供应链成员的定价与减排行为,在保证供应链主体利润收益最大化的同时,又能节能减排,保护环境,对于企业管理者来说有着重要的现实意义。

结合当前双渠道供应链的发展现状与销售模式,我们主要从以下三个方面构建双渠道模型:(1)同时开通线上线下两种渠道,直接将产品销售给消费者；(2)将产品批发给零售商,零售商通过线上和线下渠道销售产品；(3)将零售商的线下销售渠道与本企业的网络直销渠道相结合等。探究碳交易机制对各种渠道结构的影响,哪种渠道更有利于减排,扩大市场规模以及如何设计契约使供应链达到协调等,正是本文所要解决的问题。本文的创新性主要体现在:在碳交易规制下,结合研究问题,建立几种双渠道结构模型,求解并进行对比分析(包括单企业双渠道和多企业双渠道之间的对比分析、多企业双渠道之间的对比分析、消费者两种偏好在各种双渠道下的敏感性分析、碳交易相关参数的影响分析等)；探究政府制定碳交易价格的最优范围；设计契约,以协调不同结构的双渠道供应链。

二、文献综述

本文所要解决的问题是碳交易规制下不同双渠道结构的对比分析。因此,与本文密切相关的研究有两个方面。分别是碳交易规制下企业和供应链管理相关的研究、低碳环境下双渠道供应链管理相关的研究。两方面文献为模型建立提供基础,同时也说明了本文研究的必要性。

(一)碳交易规制下的企业和供应链管理相关研究

碳交易规制自实施以来,就引起了学术界的广泛关注,其中一个方面就是关注其对企业和供应链带来的影响。杜少甫等[2]通过将碳排放权引入到企业的运营优化模型中进行研究,分析了碳排放权对排放依赖型企业生产策略的影响。Benjaafar et al.[3]通过将各种碳排放规制(包括碳交易规制)引入到简单的企业运营决策模型中,说明供应链上下游企业合作降低碳排放的重要意义。之后越来越多的学者将碳排放规制引入到供应链管理中,研究供应链上下游企业的最优定价、减排决策以及供应链的协调问题[4-5]。这些研究为我们在需求函数中引入碳减排水平的影响,在利润函数中量化碳交易规制提供了很大的帮助；同时也说明关于碳交易规制下企业和供应链管理的研究仍然是当前学术界的热点问题。但是,上述研究还都是对传统线下供应链展开的研究,尚未考虑线下和线上渠道同时存在的情况。而随着碳交易规制的推广、互联网的发展和消费者购物渠道的变化,碳交易规制下对双渠道供应链的研究,也应该得到更多的重视。

(二)低碳环境下双渠道供应链管理相关的研究

近年来一些学者关注到了环境问题与双渠道供应链的结合。如Carrillo et al.[6]建立了确定和随机两种需求下的供应链模型,分析顾客环境偏好对双渠道供应链带来的影响,求解企业最优决策；Li et al.[7]假定线上和线下两种渠道同价,研究了制造商是否开通网络直销渠道与绿色成本之间的关系。但是,上述研究还没有考虑碳排放规制的引入。随着研究的深入,一些学者逐渐将碳排放规制引入进来,研究碳排放规制给企业和双渠道供应链带来的影响。如Ji et al.[8]在碳交易规制下,研究了制造商的渠道选择问题、上下游企业之间的减排和促销合作问题、以及碳交易规制对供应链的影响问题；Ji et al.[9]对不同碳排放权分配机制下的企业运营决策进行了对比分析,分别站在企业和政府的立场上研究了几种碳排放分配机制的影响；Xu et al.[10]也是在碳交易规制下研究了双渠道供应链的定价、减排与供应链协调问题。Yang et al.[11]同样在碳交易规制下,对比了制造商单渠道和双渠道决策的情况和结果。以上研究与本文的研究比较接近,都是将碳交易规制与双渠道供应链结合所做的研究；不同的是这几篇文献多是与单渠道情况相比考虑制造商何时开通直销渠道的问题,没有将几种不同的双渠道供应链作对比分析。杨磊等[12]对比分析了几种不同的双渠道供应链结构,但是其没有考虑碳减排情况对需求的影响,没有考虑契约对几种双渠道供应链的协调效果；范定祥等[13]虽然考虑了双渠道供应链渠道协调的问题,但是未引入碳交易规制对双渠道的影响。

综上,已有文献主要聚焦分析碳交易政策下传统供应链的决策、单一种类双渠道供应链的定价决策与供应链协调问题,而本文在上述内容的基础上,结合当前双渠道的发展现状对不同种类的双渠道模式进行研究、对比分析,探究不同因素对双渠道供应链均衡结果的影响,并创新合作方式对双渠道供应链进行协调。因此,本文从实际背景出发构建由制造商、零售商及消费者组成的双渠道闭环供应链模型并设计了两部分定价合同,探究如何设计契约能够协调供应链主体有效合作,为现实中的管理者提供一种新的双渠道闭环供应链管理视角。

三、问题描述及模型假设

(一)问题描述

本文站在制造商的立场上研究三种类型的双渠道。一是制造商双渠道。制造商同时拥有线下和线上两种渠道,销售产品不经过零售商,如自产自销的服装企业。二是零售商双渠道。制造商将产品销售给零售商,零售商通过线上和线下两种方式将产品销售给消费者,如苏宁、国美等。三是混合双渠道。制造商通过线下零售商销售和网上直销两种方式将商品销售给消费者,如华为、三星、李宁等。三种渠道结构如图1 所示。

图1 三种渠道结构列示

制造商双渠道这种自产自销的模式不能很好地发挥专业分工的效果,所以适用的企业相对较少；一般情况下,这种模式在研究中更多地起到标杆的作用,用于分析企业协调的效果。零售商双渠道和混合双渠道中,存在多个利益主体,其各自决策的结果往往会产生双重边际化效应。因此文章在对比几种情况下的减排和市场份额情况之后,会进一步研究契约在后两种情况中的协调效果。

(二)模型假设

为建立模型,文中提出以下假设:

假设1:碳交易假设。为推动企业在生产过程中实施节能减排,初期政府分配给企业总量为E 的碳配额,企业在生产过程中的排放总量若大于这个额度,则需要从碳交易市场购买,若小于,则可以卖出。其中,企业单位产品的初始碳排放量为e0,单位碳价为pe。

假设2:需求假设。制造商和零售商所面临的需求是减排水平和销售价格的线性函数[14],零售渠道与网络渠道的需求函数分别为:

其中,Dr和Do分别是传统渠道和网络直销渠道的市场需求,市场总需求D=Do+Dr。ρ 是消费者对传统渠道的偏好；1-ρ 为消费者对直接渠道的偏好；a 是基本市场需求,为相当大的正数；pr、po分别表示传统渠道和直接渠道的销售价格。b 表示消费者对所在渠道的价格敏感性；β 表示消费者低碳偏好；e 为产品的减排水平,是制造商的决策变量；δ 表示需求在两渠道之间的转换率,也表示两渠道之间的价格竞争强度。

假设3:减排成本假设。借鉴相关文献[9,12],假定制造商付出的减排成本是产品减排水平的二次函数,即C(e)=ke2/2,其中k 为减排成本系数,通常是一个相当大的正数。

假设4:双渠道假设。为保证供应链为双渠道结构,需满足以下条件:(1)Dr＞0,Do＞0；(2)c≤w≤po、pr。前者保证两个渠道都有需求,后者保证各个渠道的利润边际(c、w 分别表示产品的单位成本和批发价格)。

四、模型的构建与求解

为了对模型结果作对比分析,通过建立三种双渠道结构下的供应链模型并运用Stackelberg 博弈理论进行逆向求解,均衡决策结果如命题1、命题2、命题3 所示。上标MS、RS、HS 分别表示制造商双渠道、零售商双渠道和混合双渠道。

(一)制造商双渠道(MS)

制造商双渠道的供应链中,制造商自产自销所生产的产品,同时决定直销渠道价格po、线下销售价格pr和产品的减排水平e,这种情况下,制造商的利润函数也即是整个供应链的利润函数为:

求解制造商的最优化问题,可得命题1。

命题1:制造商双渠道情况下,最优销售价格、最优减排水平、各渠道市场规模和最优利润分别为:

(二)零售商双渠道(RS)

零售商双渠道的供应链中,制造商仍然占有主导地位,制造商首先决定减排水平e 和提供给零售商的批发价格w；而后零售商同时决定两个渠道的销售价格po和pr。这种情况下,制造商与零售商的利润函数分别为:

命题2:零售商双渠道情况下,制造商和零售商的最优决策、市场规模、企业的利润分别为:

(三)混合双渠道(HS)

混合双渠道的供应链中,制造商首先决定产品批发价格w、网络直销价格po和产品的减排水平e,而后零售商决定线下渠道的销售价格pr。这种情况下,制造商和零售商的利润函数分别为:

命题3:混合双渠道情况下,制造商和零售商最优决策、市场规模和企业利润情况分别为:

五、模型分析

命题1、命题2、命题3 分别给出了三种双渠道供应链下的最优决策结果,接下来分四个方面对模型作解析分析。

(一)单企业双渠道与多企业双渠道的对比分析

由命题1、命题2、命题3 可知,多企业双渠道与单企业双渠道的决策结果之间存在差别,两种情况下市场规模、减排情况以及供应链利润之间的关系见推论1。

推论1 表明,单企业双渠道与多企业双渠道相比,无论是减排水平、总的市场规模还是供应链总体利润,都具有较高的水平。从经济博弈论的角度分析,这正是“双重边际化”作用的结果,即多个企业分别追求自身利润最大化的结果往往使供应链总利润损失[15]。

虽然单企业双渠道供应链具有较好表现,但是这种情况并不适用于大多数企业。对制造商和产品的要求都较高。制造商要有足够的运营能力可以独立完成生产和销售过程,产品更适合专卖店的形式而非大卖场的形式销售。多数情况下,可以把这种单企业双渠道看作是一种理想情况,作为契约协调的上线标杆。

推论2 表明,多企业双渠道中减排水平eRS*和eHS*与生产成本c 和减排成本系数k 成反比。因此,若使eRS*和eHS*达到eMS*的水平,可设计降低制造商成本的契约,从而提高制造商减排的动机,最终实现供应链的协调。这也是本文下面设计契约的依据。

(二)多企业双渠道之间减排与市场规模的对比分析

推论3 表明,当消费者更愿意通过线上渠道购买产品(即ρ 较小)时,制造商拥有线上渠道的供应链结构更有利于减排和市场规模的扩大；反之,零售商拥有线上渠道的供应链更有利于减排和市场规模的扩大。

(三)消费者偏好对企业和供应链的影响分析

推论4 表明,无论是哪一种类型的双渠道供应链,消费者低碳偏好的提高,都有利于减排水平的提高,有利于企业和供应链利润的提高。因此,政府仍然需要努力宣传低碳理念,提高消费者的低碳意识。

推论5 表明:(1)制造商双渠道和零售商双渠道的供应链,减排水平不受消费者渠道偏好的影响；混合双渠道的供应链,减排水平与传统渠道偏好成反比。也即当两种渠道同时由一个企业经营时,减排水平不受渠道偏好影响；由不同的企业经营时,消费者更愿意在制造商占有的渠道购买时,才能有利于减排水平的提高,反之将不利于减排水平的提高。(2)制造商双渠道时,制造商利润随渠道偏好变化的趋势是先降后升,在ρ=1/2 时是利润最低点,即渠道偏好差别越大对制造商越有利；零售商双渠道时,零售商利润随渠道偏好变化的趋势与制造商双渠道时制造商利润随渠道偏好的变化规律相同,制造商利润不受渠道偏好的影响；混合双渠道时,传统渠道偏好的增加总是有利于零售商,不利于制造商。

因此,当双渠道由同一企业运营时,企业应引导消费者在其偏好较大的渠道购买产品,以此获得更多利润。

(四)碳交易价格对减排和企业利润的影响分析

推论6 表明,碳交易价格的提高有利于减排水平的提高。制造商利润随着碳交易价格的提高而提高,零售商利润随着碳交易价格的提高而降低。供应链整体利润随碳交易价格的增减情况要根据制造商和零售商对比情况。因此,在制定碳交易价格时,要兼顾减排水平、企业利润情况。

六、契约设计

由推论2 可知,降低制造商成本的契约,有望实现供应链协调。因此,可以考虑的契约有成本分担契约、两部定价契约等。两部契约具有执行相对容易的特点,只需零售商提供固定费用F 给制造商,双方便可以固定的价格进行交易,从而实现供应链协调。而成本分担契约需明确区分减排成本、生产成本等,执行相对较难。因此,本文选择两部定价契约(用上标T 表示)。

(一)零售商双渠道的契约设计

零售商双渠道时,存在两部定价契约情况下,制造商和零售商利润函数分别为:

求解上述决策问题,可得命题4。

(二)混合双渠道的契约设计

混合双渠道时,存在两部定价契约情况下,制造商和零售商利润函数分别为:

求解上述决策问题,可得命题5。

七、算例分析

设置实验对契约协调前后的决策效果进行对比。参数取值满足假设条件,具体取值如下:a=1,b=0.6,δ=0.5,c=0.05,pe=0.25,e0=0.5,E=0.5。β=0.4,k=3.5,pe=0.25,ρ=0.4。

1.转移支付区间的敏感性分析。通过作图更直观地观察零售商双渠道和制造商双渠道在契约协调的过程中固定补偿费用的取值,以及该费用随消费者渠道偏好、低碳偏好、减排投资成本系数及单位碳交易价格的变化情况。结果如图2～图5 所示。

由图2～图5 可以发现:(1)零售商双渠道中消费者渠道偏好不能影响固定补偿费用,混合双渠道中两者正相关；(2)消费者低碳偏好与固定补偿费用正相关；(3)减排成本系数、碳交易价格与固定补偿费用负相关。这说明企业可根据消费者偏好情况、减排成本情况、碳交易价格等调整固定补偿费用,实现供应链协调。

图2 传统渠道偏好ρ 对补偿费用F 的影响

2.契约有效性分析。三种模型契约协调前后的决策结果如表1 所示。

图3 消费者低碳偏好β 对补偿费用F 的影响

表1 协调前后的决策结果对比分析

图4 减排成本系数k 对补偿费用

图5 碳交易价格pe 对补偿费用F 的影响

由表1 可以看出:(1)协调前,混合双渠道时的供应链利润、减排水平和需求都优于零售商双渠道时的结果,且混合双渠道时零售商价格都更低。这说明在没有契约协调的情况下,混合双渠道在减排水平和利润实现方面有更好的表现。(2)协调后,多企业双渠道供应链都能够达到单企业双渠道最优时的水平。两部定价契约具有很好的适用性。

八、结论与展望

本文主要研究了在现行的碳交易制度下,制造商双渠道、零售商双渠道以及混合双渠道供应链模型的定价、减排、收益等的决策问题。通过计算、对比分析得出以下结论:

1.在带入诸如碳交易价格、碳配额总量以及初始排放量等一系列现行碳交易机制下的参数进行计算时,制造商双渠道模型作为高度垂直集中的决策结构,其整个供应链减排水平与利润收益都高于后两种模型。基于此,我们为零售商双渠道、混合双渠道模型设计了供应链的契约协调机制去协调整个供应链的利益。

2.双渠道供应链在协调的过程中,协调下的批发价与零售商支付的固定补偿与双方的议价能力相关。因此,供应链上的主体在减排问题上应该加强合作,使谈判结果在双方可以接受的范围内,最终实现双赢。

3.本文在对碳交易政策下的双渠道供应链进行分析时发现,消费者低碳偏好、碳交易价格及减排投资成本对供应链的减排水平及利润收益影响较大,且前两者对减排企业会产生正向影响,减排成本与企业利润负相关。同时,消费者对线上线下渠道的消费偏好不同,供应链上主体利益受的影响也有所区别。因此,在实际的工作中,除了制造商在生产过程中需要不断研发减排新技术外,处于供应链下游的零售商也应进行绿色产品等宣传,增强消费的环保意识,促使消费者转向购买低碳产品。且政府在低碳生产中也扮演着重要角色,应当对减排企业进行政策补贴、技术支持,并加大社会低碳宣传力度。

本文是将碳交易机制引入双渠道研究的初步尝试,利用差异定价于不同的双渠道模型进行研究,得出的一系列决策、协调机制供读者参考。除此之外,关于低碳环境下的双渠道研究,还有许多非常值得研究的问题,如闭环供应链中的消费者搭便车行为[16]、大数据模式下消费者购买历史对不同渠道定价的影响[17]以及创新低碳双渠道供应链上不同主体合作机制[18]等都是今后值得进一步研究的内容。