零售商主导型低碳供应链的成本分担契约联合减排决策

魏光兴，高婷婷

（重庆交通大学 经济与管理学院，重庆 400074）

0 引言

2020 年9 月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上向全世界承诺，中国力争在2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。2020 年12 月，习近平主席在《巴黎协定》五周年之际的气候雄心峰会上再次承诺，到2030 年碳排放将比2005 年下降65%以上。作为2021 年的八项经济工作重点任务之一，第九次中央财经工作会议谋划了碳达峰和碳中和的路线图和施工图。供应链绿色低碳发展既是政策要求，又是获取市场竞争力的重要途径。不仅制造商在生产过程中要减排，零售商在运输、仓储、加工、包装和销售过程中也要减排。永辉、沃尔玛、家乐福等大型零售商在供应链中处于主导地位，对促进低碳供应链的减排有重要作用，既可以直接加大自身在运输、仓储、加工、包装和销售过程中的减排，又可以通过采用成本分担契约主动分担一些制造商的减排成本来推动生产过程中的减排。对此，本文研究零售商主导型低碳供应链的成本分担契约设计，分析成本分担契约对供应链系统减排、定价和利润的影响，以及这种影响对消费者环境意识的敏感性。

相对于制造商主导型低碳供应链，现有文献对零售商主导型低碳供应链的关注较少，相关研究包括零售商主导型低碳供应链的减排、产品绿色度、成本分担契约等三个方面。

首先，在零售商主导型低碳供应链的减排方面。Tong 等[1]在碳交易政策背景下，研究发现主导地位零售商的低碳促销行为可以促进制造商的减排；刘名武等[2]研究了斯坦伯格博弈和垂直纳什博弈两种博弈结构下的减排差异，构建了促进制造商减排的纳什讨价还价模型；Wang 等[3]在制造商为中小企业的背景下，研究发现主导地位零售商的利他偏好有利于促进制造商的减排，而且会提高供应链系统效率。这些研究都只考虑了制造商在生产过程中的减排，没有考虑零售商在运输、仓储、加工、包装和销售过程中也会产生的减排，从而没有研究供应链的联合减排决策问题。

其次，在零售商主导型低碳供应链的产品绿色度方面。产品绿色度体现减排的结果，二者高度相关。高举红等[4]关注低碳供应链的旧品回收问题，分析了产品绿色效应、销售努力效应对产品绿色度和定价决策的影响，构建了提升供应链绩效的绿色营销策略和低价促销策略；胡凤英和周艳菊[5]研究了双公平偏好对产品绿色度和定价决策的影响，发现主导地位零售商的公平偏好会降低产品绿色度、提高产品定价，不利于供应链绩效；符兰兰和杨斌[6]也发现主导地位零售商的公平偏好会同时降低产品绿色度、销售努力、旧品回收率和市场需求，确实不利于供应链绩效；尚文芳和滕亮亮[7]则研究了政府补贴对产品绿色度的影响，发现补贴会提高产品绿色度，在市场低碳偏好较强时应补贴制造商，在营销效果较好时应补贴零售商。这些文献只探究了关于产品绿色度的各种因素，并没有直接研究供应链的减排问题，更没有涉及供应链的联合减排决策问题。

最后，在零售商主导型低碳供应链的成本分担契约方面。张红等[8]研究设计了主导地位零售商分担制造商创新成本的分担契约，发现创新成本分担契约不仅可以促进制造商增大创新投入，而且可以实现供应链的协调；胡华清等[9]在制造商和零售商联合创新的情形下，研究设计了零售商主动分担制造商创新成本的分担契约，发现联合创新成本分担契约可以促进制造商和零售商的联合创新，增强对于竞争链的相对优势；周艳菊等[10]通过研究零售商主导的双边垄断绿色低碳供应链，发现零售商分担制造商研发成本的成本分担契约虽然有利于促进制造商增大研发投入，但是不能实现制造商和零售商利润的帕累托改进；Liu 等[11]研究发现成本分担契约在零售商主导型和制造商主导型供应链中都可以实现供应链的协调；Lou 等[12]以物流服务供应链为对象，研究发现成本分担契约虽然对零售商有利，但是不利于物流服务提供商；孙凡松等[13]分析了促销成本分担比例对供应链定价决策和利润的影响，发现恰当的成本分担比例可以实现制造商和零售商的双赢。这些文献研究了零售商对制造商创新成本、研发成本、物流服务成本和促销成本等的分担契约，就是没有涉及减排成本的分担；而且只分析了分担比例变化对创新、研发、促销、服务等的影响，并没有求出最优的分担比例，即没有研究减排成本分担契约设计。

综上所述，现有文献在研究零售商主导型低碳供应链的减排问题时，只考虑了制造商在生产过程中的减排，没有考虑零售商在运输、仓储、加工、包装和销售过程中的减排，没有涉及供应链的联合减排决策；在研究零售商主导型低碳供应链的成本分担契约时，只研究了零售商对制造商创新成本、研发成本、物流服务成本和促销成本的分担，而没有涉及减排成本的分担，而且没有研究成本分担契约设计给出最优分担比例。对此，研究零售商主导型低碳供应链的成本分担契约联合减排，同时考虑制造商和零售商的减排，设计成本分担契约支持零售商如何分担制造商的减排成本，分析成本分担契约对联合减排、定价和利润的影响，以及这种影响对消费者环境意识的敏感性，从而为零售商主导型低碳供应链联合减排和成本分担契约设计提供决策借鉴。

1 问题描述与假设

供应链包含一个制造商m 和一个零售商r，制造商生产产品以批发价格w 销售给零售商，零售商加工包装产品后以零售价格p 销售给消费者，单位产品生产成本分别为cm和cr。

根据Wang 等[3]和贺勇等[14]的研究，市场需求为D(p, em, er)=a-bp+α(em+er)。其 中，a 为 潜 在 市 场 需求量；b 为价格敏感系数，零售价格p 满足p ＞w ＞cm+cr，并且三者之间满足a-bp ＞0；α 为消费者环境意识（consumer environmental awareness）[15]，体现了市场对单位产品减排量的敏感性，em和er分别为制造商和零售商的单位产品减排量。

由于减排有利于增加市场需求，制造商和零售商都会进行绿色低碳技术投资，以促进减排，增加销售。根据Wang 等[3]和贺勇等[14]的研究，绿色低碳技术投资会产生减排成本其中βi为边际投资成本系数，代表绿色低碳技术水平。假设制造商和零售商采取相同水平的绿色低碳技术，即β=βm=βr。β 相对于其他参数而言充分大。

零售商处于主导地位，如永辉、沃尔玛等大型超市，具有很大的市场影响力，更接近消费者，充分了解市场的低碳需求。为了获取竞争优势，扩大市场销售，增加经营利润，零售商会加强运输、仓储、包装、销售过程中的减排，也会鼓励制造商加强生产过程中的减排，主动分担制造商的部分减排成本，通过成本分担契约推进供应链的联合减排。根据Wang 等[16]的研究，设零售商分担制造商减排成本比例为λ(0 ＜λ ＜1)，制造商自己承担的比例为1-λ。

供应链的博弈时序为：第一阶段，减排决策，制造商和零售商同时独立决策各自的减排量em和er；第二阶段，定价决策，处于主导地位的零售商先决定零售价格加成k=p-w，制造商再决定批发价格w。

零售商利润是其价格加成k 和减排量er的函数，表示为：

2 不采用成本分担契约的减排决策

把不采用成本分担契约的情形表示为N，制造商和零售商以利润最大化为目标决策各自减排量和销售价格，结果如命题1 所示。价格、销售价格和供应链系统利润，后者为企业积极减排奠定了物质基础。

3 采用成本分担契约的减排决策

命题1 显示，处于主导地位的零售商将在供应链系统中承担减排主要责任，也享有更多利润，因此有积极性主动分担制造商的部分减排成本。把零售商提出成本分担契约分担制造商减排成本的情形，记为S。此时，供应链的博弈时序分为三个阶段：第一阶段，契约决策，零售商决定成本分担契约参数λ，表示零售商将分担制造商减排成本的λ 部分，制造商自己承担减排成本的比例为1-λ；第二阶段，减排决策，在给定分担比例λ 的前提下，制造商和零售商决策各自的减排量em和er；第三阶段，定价决策，在给定分担比例λ、制造商减排量em和零售商减排量er的前提下，处于主导地位的零售商先决策价格加成k=p-w，制造商再决策批发价格w。

零售商的决策变量包括成本分担比例λ、价格加成k 和减排量er，其利润为：

3.1 成本分担契约设计

3.2 减排与定价决策

成本分担契约改变了供应链系统减排的主要责任承担者，采用成本分担契约后，承担减排的主要责任是制造商，即 。不采用成本分担契约时，零售商承担主要减排责任；而采用成本分担契约后，制造商承担主要减排责任。这是因为采用成本分担契约后，制造商超过一半的减排成本由零售商分担了，急剧降低了减排成本，促进制造商大幅扩大减排量。但是，成本分担契约并没有改变供应链系统的利润分配格局，零售商利润仍然高于制造商，即 。零售商在供应链系统利润分配中仍然占据大多数，这是由其主导地位决定的。可见，成本分担契约相对降低了零售商的减排责任，却没有改变其利润分配地位，这说明零售商确实有积极性主动分担制造商的减排成本。

4 成本分担契约的影响

通过比较采用成本分担契约后，供应链系统减排、定价和利润相对于不采用成本分担契约时的变化，来分析成本分担契约的影响。

4.1 对减排的影响

定理1：成本分担契约会促进供应链系统减排，同时增加制造商和零售商的减排量，因为无论市场状况和消费者环境意识如何都有 和 。

可见，采用成本分担契约后，对制造商来说，因为零售商承担了其部分减排成本，有了更大的减排积极性。对零售商来说，虽然承担了部分制造商的减排成本，但是增加减排会引起市场需求上升从而提高利润，后者也会促使零售商增加减排。制造商和零售商增加减排引起的零售商利润增量，足以弥补零售商分担的制造商减排成本。因此，成本分担契约能够同时促进供应链系统制造商和零售商的联合减排。

4.2 对定价的影响

定理2：成本分担契约会提升供应链系统定价，同时提高批发价格和零售价格，因为无论市场状况和消费者环境意识如何都有wS＞wN和pS＞pN。

可见，采用成本分担契约后，批发价格和零售价格都会上升。这是成本分担契约促进减排的必然结果，因为定理2 表明成本分担契约同时增加了制造商和零售商的减排量。对供应链中的企业来说，增加减排量会引起成本上升，必然会提高价格以补偿成本。对消费者来说，虽然市场价格上升了，但是购买消费了绿色程度更高的商品。成本分担契约进一步扩大了这种积极作用。

4.3 对利润的影响

定理3：成本分担契约会提高供应链系统利润，同时扩大制造商和零售商的利润，因为无论市场状况和消费者环境意识如何都有 和 。

可见，采用成本分担契约后，制造商和零售商利润都会上升。在制造商方面，有零售商分担其减排成本、批发价格上升、增加减排量扩大市场需求三种力量推动其利润增加。在零售商方面，虽然有零售价格上升和增加减排量扩大市场需求两种力量推动其利润增加，但是有分担制造商减排成本和批发价格上升两种力量推动其利润减少，但前者占主导，零售商利润仍会增加。正是因为成本分担契约可以增加零售商利润，零售商才有积极性实施成本分担契约，主动分担制造商减排成本。供应链系统利润的提升是成本分担契约促进减排的物质基础。

综合以上三个方面，成本分担契约会促进供应链系统减排，同时增加制造商和零售商的减排量，也会同时提高制造商和零售商的定价和利润。在供应链系统层次上，成本分担契约可以实现制造商和零售商利润的同时增长。在社会层次上，成本分担契约可以实现利润和减排的同步扩大，有助于形成经济发展与环境保护的双赢局面。

5 成本分担契约影响的敏感性

成本分担契约影响的敏感性是指，成本分担契约影响供应链系统减排、定价和利润的程度，随消费者环境意识增强的变化趋势。

5.1 影响减排的敏感性

定理4：消费者环境意识越强，成本分担契约促进供应链系统减排的作用越显著，因为成本分担契约引起的制造商和零售商减排增量都随消费者环境意识增强而变大，即必有

可见，随着消费者环境意识增强，成本分担契约促进减排的作用更显著，实施成本分担契约所增加的减排量越大。定理1 表明实施成本分担契约会促使制造商和零售商增加减排量，描述的是成本分担契约对供应链系统减排的影响方向。而定理4 进一步刻画了成本分担契约对供应链系统减排的影响程度，即成本分担契约增加的减排量随消费者环境意识增强而扩大。消费者环境意识体现了市场对绿色低碳产品的偏好程度，本身具有促进减排的作用，消费者的环境意识越强，越愿意以更高的价格购买绿色低碳产品。单独来看，成本分担契约会促进减排，消费者环境意识也会促进减排。定理4 描述消费者环境意识对成本分担契约促进减排作用的影响，其实反映了成本分担契约和消费者环境意识在促进减排上的协同效应，即消费者环境意识会扩大成本分担契约增加的减排量。因此，培养消费者环境意识既有直接的减排作用，也有间接的减排作用。前者通过增大市场消费的路径促进减排，后者通过增强成本分担契约作用的路径促进减排。

5.2 影响定价的敏感性

定理5：消费者环境意识越强，成本分担契约提高供应链系统定价的作用越显著，因为成本分担契约引起的批发价格和零售价格上升量都随消费者环境意识增强而变大，即必有

可见，随着消费者环境意识增强，成本分担契约提高供应链系统定价的作用就更明显，实施成本分担契约后批发价格和零售价格上升的幅度越大。定理2 表明实施成本分担契约会提高批发价格和零售价格，描述的是成本分担契约对供应链系统定价的影响方向。而定理5 进一步刻画成本分担契约对供应链系统定价的影响程度，即成本分担契约提升批发价格和零售价格的程度随消费者环境意识增强而扩大。其实，这也是定理4 的必然结果。因为根据定理4，消费者环境意识越强，成本分担契约增加的减排量就越大，会相应产生更高的减排成本，自然也就会推动供应链系统定价上升。

5.3 影响利润的敏感性

定理6：消费者环境意识越强，成本分担契约提升供应链系统利润的作用越显著，因为成本分担契约引起的制造商利润和零售商利润增加量都随消费者环境意识增强而变大，即必有

可见，随着消费者环境意识增强，成本分担契约提高供应链系统利润的作用越明显，实施成本分担契约后零售商利润和制造商利润上升的幅度越大。定理3 表明实施成本分担契约会提高零售商利润和制造商利润，描述的是成本分担契约对供应链系统利润的影响方向。而定理6 进一步刻画了成本分担契约对供应链系统利润的影响程度，即成本分担契约提升零售商利润和制造商利润的程度随消费者环境意识增强而扩大。其实，这是定理4 和定理5 的综合结果。一方面，根据定理4，消费者环境意识越强，成本分担契约促进的减排量越大，这会增加制造商和零售商的成本；另一方面，根据定理5，消费者环境意识越强，成本分担契约提升批发价格和零售价格的程度越大，这会提升制造商和零售商的利润。定理6 表明，后者占主导作用，消费者环境意识虽然提升了成本，但是通过提高市场价格增加利润的作用更大，会增强成本分担契约提高供应链系统利润的作用。这是消费者环境意识扩大成本分担契约促进减排作用的物质基础，使得制造商和零售商更有积极性进行绿色低碳技术投资。

综合以上三个方面，消费者环境意识会同时扩大成本分担契约促进减排、提高定价和利润的作用。在影响方向上，成本分担契约对供应链系统减排、定价和利润的影响都是提高。在影响程度上，成本分担契约对供应链系统减排、定价和利润的提高程度都随消费者环境意识增强而扩大。因此，采用成本分担契约和培育消费者环境意识都能促进供应链联合减排。

6 数值分析

参考Song 等[17]的研究，设定参数为：a=1 000, b=50, cm=6, cr=5, β=40, 0 ≤α ≤50。分别计算不采用和采用成本分担契约时的减排、定价和利润，通过比较两种情形来展现成本分担契约的影响，分析这种影响的程度随消费者环境意识增强的变化趋势。这里求出了最优分担比例的具体取值，与现有文献研究分担比例的变化如何影响减排、定价和利润等显著不同。

6.1 分担比例的变化趋势

成本分担契约的最优分担比例由命题2 给出，其随消费者环境意识增强的变化如图1 所示。

图1 零售商分担的减排成本比例对消费者环境意识的敏感性

由图1 可知：第一，零售商会分担制造商的大部分减排成本，分担比例总是大于0.6；第二，消费者环境意识对分担比例有促进作用，零售商分担制造商减排成本的比例会随着消费者环境意识增强而上升。这说明和验证了命题2。

6.2 减排的变化趋势

不采用成本分担契约（N）和采用成本分担契约（S）时，成本分担契约对供应链系统减排的影响及其对消费者环境意识的敏感性分别如图2 和图3 所示，其中分别呈现了制造商减排量和零售商减排量的变化。

图2 成本分担契约对制造商减排的影响及其对消费者环境意识的敏感性

图3 成本分担契约对零售商减排的影响及其对消费者环境意识的敏感性

从图中可以看出：第一，无论是否采用成本分担契约，制造商和零售商的减排量都总是随消费者环境意识增强而上升。这是消费者环境意识的减排作用。第二，成本分担契约会同时增加制造商和零售商的减排量。这是成本分担契约的减排作用，验证了定理1。第三，成本分担契约增加制造商减排量和零售商减排量的程度都随消费者环境意识增强而扩大。这是成本分担契约和消费者环境意识促进减排的协同效应，验证了定理4。第四，成本分担契约改变了供应链系统减排的主体责任，不采用成本分担契约时零售商的减排量更大，采用成本分担契约时制造商的减排量更大。这与命题1 和命题3 一致。

6.3 定价的变化趋势

不采用成本分担契约（N）和采用成本分担契约（S）时，成本分担契约对供应链系统定价的影响及其对消费者环境意识的敏感性分别如图4 和图5 所示，其中分别呈现了制造商的批发价格和零售商的零售价格变化。

由图4 和图5 可知：第一，无论是否采用成本分担契约，供应链系统的批发价格和零售价格都总是随消费者环境意识增强而上升。这是消费者环境意识的提价作用。第二，成本分担契约会同时提高制造商的批发价格和零售商的零售价格。这是成本分担契约的提价作用，验证了定理2。第三，成本分担契约提高批发价格和零售价格的程度都随消费者环境意识增强而扩大。这是成本分担契约和消费者环境意识提高定价的协同效应，验证了定理5。

6.4 利润的变化趋势

图4 成本分担契约对批发价格的影响及其对消费者环境意识的敏感性

图5 成本分担契约对零售价格的影响及其对消费者环境意识的敏感性

不采用成本分担契约（N）和采用成本分担契约（S）时，成本分担契约对供应链系统利润的影响及其对消费者环境意识的敏感性分别如图6 和图7 所示，其中分别呈现制造商和零售商的利润变化。由图6 和图7 可知：第一，无论是否采用成本分担契约，制造商利润和零售商利润都总是随消费者环境意识增强而上升。这是消费者环境意识的增利作用。第二，成本分担契约会同时提升制造商利润和零售商利润。这是成本分担契约的增利作用，验证了定理3。第三，成本分担契约提升制造商利润和零售商利润的程度都随消费者环境意识增强而扩大。这是成本分担契约和消费者环境意识增利的协同效应，验证了定理6。第四，无论是否采用成本分担契约，零售商利润总是高于制造商。这体现了零售商的主导地位，与命题1 和命题3 一致。

7 结论

在碳排放政策日益严格和消费者环境意识逐渐增强的背景下，同时考虑制造商和零售商的减排，构建零售商主导型低碳供应链的博弈模型，研究设计处于主导地位的零售商主动分担制造商减排成本的分担契约，分析成本分担契约对供应链系统减排、定价和利润的影响，以及这种影响对消费者环境意识的敏感性。研究发现：第一，采用成本分担契约后，零售商分担制造商的大部分减排成本，并且分担比例随消费者环境意识增强而扩大；第二，对制造商而言，由于零售商分担了其大部分减排成本，成本分担契约会促进制造商减排，提高制造商的定价和利润；第三，对零售商而言，尽管要分担大部分制造商的减排成本，成本分担契约也会促进零售商减排，提高零售商的定价和利润；第四，消费者环境意识具有积极作用，既会提高零售商分担制造商减排成本的比例，又会扩大成本分担契约对供应链系统减排、定价和利润的促进作用。

图6 成本分担契约对制造商利润的影响及其对消费者环境意识的敏感性

图7 成本分担契约对零售商利润的影响及其对消费者环境意识的敏感性

这些研究结论对政府、供应链和企业都有一定的管理启示。首先，政府层面，倡导绿色低碳理念，引导培养消费者环境意识，鼓励低碳消费，以充分发挥消费者环保意识对成本分担契约促进作用的增强功能。其次，供应链层面，积极实施成本分担契约，推进减排联合决策，在促进上游制造商和下游零售商减排的同时实现双方利润的帕累托改进，达成经济发展和环境减排的双赢局面。最后，企业层面，加强绿色低碳技术创新，加强与上下游伙伴的协作，前者可以降低减排成本，后者可以实现减排联动，都有利于企业的绿色低碳可持续发展。

本文只研究了零售商主导型低碳供应链的成本分担契约联合减排。今后可研究制造商主导的情形，再比较成本分担契约在不同主导结构低碳供应链中促进减排作用的异同。