产品链背景下支持3PL绿色转型的政府补贴策略研究

尚文芳 路寒霜 张智勇

1（郑州大学商学院，郑州 450001） 2（华南理工大学电子商务系，广州 510641）

引 言

十九大以来，政府加强了环境治理力度，愈发重视物流的绿色化发展，相继颁布了多项政策来推动物流绿色转型。2020年10月颁布的 《快递包装绿色产品认证目录（第一批）》，使绿色物流的发展前进了一大步。2022年3月印发 《城市绿色货运配送示范工程管理办法》，进一步推动城市货运配送体系的绿色低碳发展。习近平总书记在党的二十大报告中指出 “推动形成绿色发展方式和生活方式是贯彻新发展理念的必然要求”，这再次强调了构建绿色物流体系的重要性。除了政府层面的持续关注，一些知名3PL（第三方物流服务提供商）也积极响应政策要求，不仅自身进行绿色改造，还与上下游企业合作推动绿色物流发展，如顺丰供应链借鉴德国邮政敦豪集团的绿色供应链经验，与物流产业相关部门及上下游伙伴携手构建低碳循环发展的物流体系，每年可减少碳排放17吨。日日顺供应链应用节能环保的运输装备如新能源车来减少碳排放，同时与零部件供应商、生产厂商以及包装生产商共同定制多种类别的循环包装产品，以贯彻绿色物流理念。顺丰供应链和日日顺供应链都是以客户为中心，提供从生产端到消费端全盘全生命周期的交付运营统筹及优化服务，实现了3PL和产品供应链的完美融合。然而，由于绿色物流的发展尚处于初步阶段且转型伴随高额成本，需要政府补贴发挥推动作用。技术补贴和价格补贴是常见的补贴方式。其中，技术补贴如由加拿大和澳大利亚政府设立的低碳创新基金和清洁技术投资项目，对低碳减排技术投资成本的资助高达50%；又如2016年深圳市重点物流企业资助政策和福建省冷链资助政策，前者对经认定的物流企业技术改造项目，按投入的10%给予最高100万元的补贴，后者对国家级3A（以上）冷链物流企业信息化建设项目，按不高于投资额10%、最高100万元予以补助。价格补贴如深圳市按照考核年度海铁联运完成的集装箱量给予资助，其中省内的资助标准为200元／标准箱。显而易见，政府的补贴政策不同，发挥的效用也不同，因此，基于绿色物流的背景讨论哪种政府补贴政策能起到更好的效果具有重要研究价值。

基于以上分析，相关文献将从3个维度区分：（1）物流绿色转型。张俊山［1］基于供应链视角，分别研究了供应链透明和不透明情况下的绿色物流激励机制，发现信息共享是推动供应链绿色物流发展的前提。付静［2］考虑到绿色物流的负外部性，构建了政企激励模型，强调了企业实施绿色物流的必要性。李献士等［3］通过案例分析，强调了企业完善绿色物流知识体系以及提高物流技术水平的重要性。Tan等［4］构建了一个基于区块链的绿色物流框架，发现通过与大数据的融合，物流企业可以有效降低成本，提高盈利能力。Wang和Hu［5］构建了模糊决策博弈模型，研究风险偏好对物流服务绿色水平的影响；（2）引入3PL的绿色供应链。张曙红和王岚［6］构建了一个由生产商、3PL和零售商组成的绿色农产品供应链，研究政府补贴对供应链协调的影响。Geng等［7］指出当3PL与供应商合作时，生态设计和包装可以更好地提升产品质量，增加运营利润。Jamali和Rasti-Barzoki［8］研究不同竞争结构下3PL对供应链可持续性的影响，发现为了实现更高的绿色度，3PL必须在博弈中拥有更大的权力。Mahmoudi等［9］指出绿色生产商与3PL在供应链中的合作提高了公众对环境问题的认识，并促进了供应链的可持续性。张建军［10］通过构建三级绿色农畜产品供应链模型，研究了3PL参与下供应链的利益协调问题；（3）政府对绿色供应链进行补贴。Guo等［11］利用博弈和优化理论，考察不同政府补贴政策对供应链成员社会福利和利润的影响。Xue等［12］研究政府补贴对节能产品零售价格、节能水平、市场需求、供应链利润和社会福利的影响。曹雪竹［13］基于信息不对称，考虑了政府根据绿色度对制造商进行成本补贴和对消费者实施价格补贴两种补贴形式对供应链成员决策和利润的影响。王贤［14］在同时考虑制造商绿色投资和零售商销售努力的基础上，研究消费者价格偏好和绿色产品偏好对政府不同补贴策略效果的影响。Chen等［15］建立了一个动态微分博弈模型，探讨有限补贴是否能够提高供应链的绩效。此外，绿色供应链的研究离不开对消费者偏好的刻画，如Geng等［7］、Jamali和Rasti-Barzoki［8］、 Mahmoudi 等［9］和 Guo 等［11］、 Xue等［12］、 Chen 等［15］。 容易发现， 绿色物流已逐渐向供应链发展，但相关研究尚不成熟，大多基于物流服务供应链，基于产品供应链考虑绿色物流发展的相关研究较少，对于绿色物流的补贴是否对产品本身的绿色化发展存在溢出效应尚未可知。绿色供应链中不同补贴政策的对比虽屡见不鲜，但大多针对零售商和制造商，少有针对绿色3PL的，然而，绿色物流发展具有重要价值，不同补贴策略具有不同意义，哪种补贴更有利于促进绿色物流甚至绿色供应链的发展，需要进行对比研究。绿色供应链中对消费者偏好的刻画大多仅局限于绿色产品本身的敏感性，少有考虑对绿色物流服务的偏好，更未考虑二者的互动对供应链决策的影响。

综上，本文基于两种补贴政策构建了由绿色制造商、绿色3PL以及零售商组成的Stackelberg博弈模型，不仅考虑了绿色3PL与上下游企业之间的合作和政府对3PL的不同补贴政策，还考虑了消费者的绿色产品偏好和绿色物流偏好，研究各种参数变化带来的影响，对比分析两种补贴政策的效果，为供应链上各企业发展绿色物流提供决策参考，也为政府实施补贴策略提供依据。

1 问题描述

本文基于制造商、3PL和零售商组成的供应链，针对政府分别给予3PL成本补贴和技术补贴两种情形建立决策模型，其中，制造商占据主导地位，上下游成员之间服从Stackelberg主从博弈，制造商对产品绿色度和绿色产品批发价进行决策，3PL基于制造商决策设定物流服务的绿色度及价格，零售商基于制造商和3PL的定价及绿色度确认产品的零售价，其中零售商承担产品物流费用，见图1。政府对3PL的绿色发展给予补贴时，博弈的逻辑和思路并未发生改变，但物流服务的绿色度和定价会因补贴而发生改变。文中所用符号及意义说明见表1。

表1 符号及意义说明

图1 供应链结构和决策示意图

为方便讨论，本文作出以下假设：

假设1：考虑逐利性［16］，零售价、批发价及物流服务价格之间满足pi＞wi＋mi（i＝1，2）。

假设2：各情形市场基础均为a，制造商绿色产品成本系数均为h1，物流绿色化成本系数均为h0。

假设 3： 参考王肖艳［17］和 Yang 等［18］的线性需求函数，本文考虑消费者具有绿色产品偏好和绿色物流偏好，各情形下的需求函数分别为：

假设4：消费者的绿色偏好不超过其对价格的敏感度［8］即 0≤d≤1 和 0≤f≤1。

假设5：制造商绿色投入成本为产品绿色度gi的二次函数［19］， 即， 3PL 绿色投资成本为物流服务绿色度的二次函数［17］，即。

假设6：政府对3PL的补贴政策有两种，根据绿色投资成本［20］给予的技术补贴率s和根据需求量［21］给予的价格补贴r。

假设7：借鉴Yang等［22］的研究，制造商单位生产成本为0；类似地，3PL单位服务成本为0。

2 建模与求解

根据产品和物流服务涉及到的收益和成本，建立供应链各个成员的利润函数，并根据主从博弈进行逆向归纳法求解，对两种情形下的相关决策和利润进行比较和分析，判断政府价格补贴和技术补贴对供应链决策的影响。

2.1 政府对绿色3PL实施价格补贴

此种情形下，政府对3PL给予价格补贴。整个供应链上的决策次序为：制造商先决策其产品绿色度和批发价，3PL再决定其物流服务价格和绿色度，最后零售商根据批发价和物流服务价格决定其零售价。3个成员的利润函数具体如下：

上述模型中，制造商利润为批发绿色产品的收益与绿色产品技术投资成本之间的差值，3PL的利润源自于提供绿色物流服务产生的收益与绿色物流技术投资成本之间的差值，零售商除了获得销售绿色产品产生的收益，还需支付采购成本和物流服务费用。政府对3PL提供的绿色物流服务给予价格补贴，零售商也因此获益。根据最优性定理容易得到模型最优解，具体如定理1所描述。

定理1：供应链各成员最优决策及利润具体特征为：

（1）零售商利润关于产品零售价凹性变化，存在极大值。

（2） 满足B1＝4h0-d2＞0时， 3PL利润关于物流服务价格和绿色度凹性变化，存在极大值。

（3） 当B2＝（8h1-f2）h0-2h1d2＞0 时， 制造商利润关于产品绿色度和批发价凹性变化，有极大值。

（4）最优决策和利润为：

定理1表明，供应链的最优决策及利润与消费者绿色偏好特征和绿色投资成本系数关联紧密，不仅涉及到绿色产品，也涉及到绿色物流服务。消费者绿色物流偏好系数满足条件或者绿色物流投资成本满足h0＞d2／4时，3PL才有投资绿色技术的动机。此外，消费者对产品和物流服务的绿色偏好及对应绿色成本之间存在互动，彼此之间满足h0＞2h1d2／（8h1-f2）时， 才有助于绿色供应链更好发展。

定理2：政府对3PL给予价格补贴时，最优决策及利润随绿色投入及偏好变化如下：

由定理2可知，当政府对3PL给予价格补贴时，最优决策与各个成员的利润均与绿色产品投资成本系数h1和绿色物流投资成本系数h0负相关，与消费者绿色偏好系数f和d正相关。除了物流服务和产品的定价策略，其他决策结果和供应链成员的利润均与政府补贴正相关，即政府对3PL实施价格补贴有利于强化产品和物流服务的绿色度，也能够提升供应链成员的积极性。这不仅对环境是有益的，也会增加市场需求。

定理2表明，物流服务和产品的定价是否随政府补贴r递增取决于绿色物流和绿色产品的投资成本系数以及消费者的绿色偏好特征。当成本系数固定时，2h1d2＋h0f2＝6h0h1的本质是椭圆方程，这意味着政府补贴对物流定价的作用取决于消费者对绿色产品和绿色物流的偏好系数处于椭圆内部还是外部，当2h1d2＋h0f2＞6h0h1时，偏好系数处于椭圆外部，物流定价将随政府补贴递增变化，反之递减，产品的零售定价也存在类似的情况。当偏好系数固定时，2h1d2＋h0f2＝6h0h1的本质是反函数，此时成本系数也需满足一定关系才能使政府补贴发挥降价效用。

2.2 政府对绿色3PL的技术补贴

此种情形下，政府对3PL给予技术补贴。整个供应链上的决策次序同情形1。利润函数如下：

上述模型中，政府对3PL提供的绿色物流服务给予技术补贴，3PL的绿色物流技术投资成本因此下降。根据最优性定理容易得到各个利润模型的最优解，具体如定理3所描述。

定理3：供应链各成员最优决策及利润具体特征为：

（1）零售商利润关于产品零售价凹性变化，存在极大值。

（2） 满足B3＝4h0（1-s）-d2＞2 时， 3PL 利润关于物流服务绿色度和价格凹性变化，存在极大值。

（3） 当B4＝（8h1-f2）（1-s）h0-2h1d2＞0 时，制造商利润关于绿色度和批发价凹性变化，有极大值。

（4）最优决策和利润为：

根据定理3，供应链的绿色度、价格和利润都与定理1中对应结果存有差异，其成立的前提条件与定理1相比多了政府技术补贴的影响，这意味着供应链成员是否能够取得极大利润不仅受消费者偏好特征与绿色技术成本之间互动的影响，也受政府技术补贴的影响。

定理4：政府对3PL给予技术补贴时，最优决策及利润随绿色投入及偏好变化如下：

由定理4可知，当政府对3PL给予技术补贴时，最优决策与各个成员的利润随偏好特征和成本系数的变化与定理2一致。最优决策与各个成员的利润均与技术补贴正相关，随着技术补贴的增加，产品和物流服务绿色度均会有所提高，虽然技术补贴没能有效降低定价，但却能有效提高市场需求和供应链各成员利润。

2.3 不同情形决策比较

为进一步分析政府补贴政策对供应链的影响，对两种情形的最优解比较分析，得到以下引理。

引理1：各情形下决策变量之间的大小关系为：

根据引理1可知，两种情形下各决策变量与市场需求的大小有着相似的关系，如对于不同情形下的批发价，当时，，反之，产品绿色度、物流服务绿色度以及市场需求具有相似的变化。需要注意的是，由于情形1中物流服务定价和产品零售价对政府价格补贴的一阶导数不总大于0，当其一阶导数小于0时，始终有，当其一阶导数大于0时，与批发价等有相似变化。

引理2：各情形下市场需求和供应链成员利润之间的大小关系为：

引理2表明，不同情形下供应链成员利润的大小与引理1中各决策变量有着相似的变化，类似地，也可以对供应链成员利润在两种政府补贴策略下的排序进行比较分析。

3 数值实验与分析

为了确认模型的可算性以及上述定理和引理的正确性，并更深入地揭示最优决策结果中包含的管理启示，本文通过Matlab及Excel软件进行数值实验。模型中相关参数取值不仅充分考虑了为汽车、快消品与零售、工程与工业制造等行业提供物流服务的顺丰、日日顺等进行绿色转型的3PL的实际发展情况，也参考已有相关研究如Mahmoudi等［9］、 Liu 等［23］、 Wang 和 Wang［24］的赋值思路，同时考虑各定理中的前提条件，赋值如下：

a＝10，f∈［0，1］，d∈［0，0.8］，h1∈［0.16，0］，h0∈［3.7，10］，r∈［0，3］，s∈［0，0.8］

4.1 各参数变动对产品绿色度和物流服务绿色度的影响

从表2可以看出，无论3PL获得价格补贴还是技术补贴，产品绿色度和物流服务绿色度受到各个参数的影响后所呈现出的变化趋势始终相同，如政府给予3PL价格补贴时，随着消费者绿色偏好的增加，产品绿色度持续提高，物流服务绿色度亦如此，政府给予3PL技术补贴时也有同样的变化趋势，即政府对3PL进行补贴具有溢出效应，可同时促进产品绿色度的提升，实现整个链条生产、运输等过程的绿色化。

表2 最优决策变动表

3.2 各参数变动对定价决策的影响

表2中数据表明，无论3PL获得价格补贴还是技术补贴，批发价受到各个参数的影响后所呈现出的变化趋势始终相同；物流服务定价和产品零售价除了随政府价格补贴变化的趋势与批发价不一致外，随其他参数的变化趋势均与批发价一致。即价格补贴对批发价有正向促进作用，但对零售价和物流服务定价的影响却取决于偏好特征和成本系数之间的互动。

3.3 政府技术补贴和价格补贴对供应链成员利润的影响

由图2、图3以及表2可知，技术补贴和价格补贴对供应链成员利润、产品绿色度以及物流服务绿色度的影响趋势是相同的，随着技术补贴和价格补贴的增加，制造商利润、零售商利润、3PL利润、产品绿色度以及物流服务绿色度均得以增加，且可明显看出随着价格补贴的增加，利润增加的幅度更大，即价格补贴的效果更强。无论技术补贴还是价格补贴在促进环境绿色化的同时也能使供应链成员利润增加，是非常有效的调节工具。

图2 政府价格补贴r对各成员利润的影响

图3 政府技术补贴s对各成员利润的影响

3.4 消费者偏好特征对供应链成员利润的影响

如图4所示，随着消费者绿色产品偏好f的增加，供应链各成员的利润也平缓增加，且政府给予3PL价格补贴时各成员利润都高于政府给予3PL技术补贴的各成员利润，各情形中制造商利润均高于3PL利润，3PL利润均高于零售商利润。由图5可知，供应链各成员利润随消费者绿色物流偏好d的变化和图4相似。

图4 消费者绿色产品偏好f对各成员利润的影响

图5 消费者物流偏好d对各成员利润的影响

3.5 不同补贴政策对比

补贴参数r和s分别在［0，3］、 ［0，0.8］的范围内取值时，决策变量和利润排序情况如下。

结合图6和表3，当技术补贴0＜s＜0.3时，随着价格补贴r的增加，Δe由负变为正，且随着s越大，需要更大的价格补贴力度才能使；当0.3≤s≤0.8时，无论r如何变化，Δe始终小于0。即如果政府实施补贴的目的是为了提高物流绿色水平，基于成本效益原则，政府应选择技术补贴，因为稍作补贴就能达到减排的效果，而同样的效果，价格补贴需要投入更多资金。

表3 两种补贴对物流服务绿色度的影响

图6 两种补贴对物流服务绿色度的影响

图7表示当λ＜0时，两种情形下物流服务定价的大小，由图7可见，始终有， 当μ＜0时，零售价也有相同变化，在这种情形下，对3PL而言技术补贴更有益，对消费者而言价格补贴更受欢迎。当λ＞0时，与图6相似。此外，结合定理2和定理4，可以发现如果政府实施补贴的目的是为了提高消费者剩余和社会福利，那么价格补贴是更有效的，可以达到降价的目的。

图7 两种补贴对物流服务定价的影响（λ＜0）

由图9和表4可知，当价格补贴0≤r≤1.5时，随着技术补贴s的增加，Δe由正变为负，且随着r越大，需要更大的技术补贴力度才能使；当1.5＜r＜3时，无论s如何变化，Δe始终大于0。即如果政府实施补贴的目的是为了提高供应链成员利润，提升经济水平，基于成本效益原则，政府应选择价格补贴，因为稍作补贴就能达到提高利润的效果，而同样的效果，技术补贴需要投入更多资金。由图8可知，产品绿色度与3PL利润大小排序类似，除了产品绿色度，批发价、市场需求、零售商利润以及制造商利润都有相似的大小关系。

图8 两种补贴对产品绿色度的影响

图9 两种补贴对3PL利润的影响

4 结 论

本文同时将绿色产品和绿色物流引入供应链，并在此基础上研究不同政府补贴的实施效果，主要研究结论和相关建议如下：

（1）消费者绿色偏好的增加不仅有助于增强产品和服务的绿色度以及相应的定价，而且有助于提高供应链各成员的利润，降低绿色技术成本也有同样的效果。所以为了实现绿色低碳的生产和生活方式，企业应优化生产和运输方案，加大对成本的控制，政府应增强绿色消费理念的宣传力度，促进消费者绿色偏好的增加。

（2）消费者对产品和物流服务的绿色偏好及对应绿色成本之间存在互动，彼此之间满足一定关系才有助于供应链各成员实现利润最大化；当政府给予第三方物流技术补贴时，为了实现利润最大化，有必要考虑技术补贴的影响。依据此结论，企业切勿 “闭门造车”，在进行绿色生产或转型的同时要兼顾消费者的绿色消费意识和政府相关政策。

（3）技术补贴和价格补贴都有助于绿色度以及供应链各成员利润的提升，价格补贴满足一定条件时有助于实现物美价廉，也有助于提高消费者剩余和社会福利。故政府可以对第三方物流服务提供商给予补贴来促进企业绿色转型、推动环境绿色发展。

（4）不同补贴政策的效果因对象而异，技术补贴更有利于提高物流绿色水平，价格补贴更有助于扩大市场需求、提高产品绿色度、增加供应链各成员利润。因此政府可以根据不同目标针对性地实施补贴政策。

尽管如此，本文尚有不足之处，如仅考虑了价格补贴和技术补贴之间的优劣或者差异，未考虑制造商或者零售商自建物流的情形，未来将从这些视角对绿色供应链展开更加深入的研究。