考虑消费者行为的制造业企业绿色生产博弈分析
——基于SD-演化博弈模型
2023-11-28李素锋
李素锋
(桂林理工大学商学院 广西桂林 541004)
随着经济的快速增长，以及环境污染问题的日益严峻，人们对美好生活的需求促使其消费理念从一味地追求性价比逐渐向绿色消费转变，并从需求端拉动制造业企业从传统的高能耗、高排放型生产方式转向绿色生产方式。为了更好发挥绿色消费对企业绿色生产的牵引作用，各地政府对购买绿色家电、新能源汽车等绿色产品的消费者进行绿色消费补贴。因此，探讨消费者绿色消费、政府消费者补贴和制造业企业绿色生产之间的关系，对加速发展方式绿色转型、推动中国式现代化建设具有重要的现实意义。
消费者行为是以自身需求为导向实现消费者选择、思考、决策和购买的全过程[1]，根据消费者偏好可以将消费者划分为绿色消费者和普通消费者[2]，绿色消费者愿意为绿色产品支付一定的溢价。已有研究显示，绿色客户群体的规模和绿色产品的溢价会对制造业企业绿色生产产生不同作用[3]，且消费者环保意识的提高在一定程度上扩大了公众对绿色产品的需求，从而使企业获得更高的盈利能力，推动企业加大在绿色技术创新方面的投入[4]。Yakita(2019)[5]指出，当消费者环境意识达到一定水平时，企业会自动采用绿色生产技术。绿色产品可以作为纽带将企业和消费者联系在一起，但两者在追求利润最大化的过程中存在一定的矛盾[6]。消费者在市场上购买绿色产品能推动企业绿色发展，但成本转嫁带来较高的产品价格及创新技术不成熟会降低消费者的购买意愿[7]。为此，政府的消费者补贴政策对企业和消费者关系具有一定的调节作用，能够有效推动企业绿色生产和绿色产品扩散。温兴琦等(2018)[8]构建了绿色供应链上不同成员间的Stackelberg博弈模型，基于消费者绿色偏好，比较分析三种政府补贴策略的补贴效果。Shi等(2023)[9]从供应链视角出发构建包括政府、消费者和能源汽车制造商在内的三方演化博弈模型讨论了博弈参与者的演化稳定策略，研究发现政府补贴会影响消费者和汽车制造商策略选择大稳定的速度和变化方向。
综合上述分析，消费者的绿色偏好及对绿色产品的购买力是拉动制造业企业绿色生产的重要因素，在现有的企业和消费者的关系研究中大部分学者从政府补贴和消费者行为两个角度或综合考虑政府补贴下消费者策略行为对绿色供应链决策产生的影响，鲜有文献将消费者行为运用于企业绿色生产策略博弈中，且结合系统动力学原理展开研究。鉴于此，本文基于演化博弈理论构建企业和消费者之间的演化博弈模型，进一步结合系统动力学模型分析消费者行为对制造企业生产决策产生的影响，通过解决企业与消费者之间的产品溢价问题，促进企业绿色生产，扩大绿色产品的市场占有率。
1 演化博弈模型构建
1.1 模型的基本假设与支付矩阵
H1：演化博弈模型涉及制造业企业和消费者两类群体，制造业企业生产策略为绿色生产或传统生产，企业进行绿色生产的概率为x，传统生产的概率为1-x；消费者的消费策略为绿色消费或传统消费，消费者进行绿色消费的概率为y，传统消费的概率为1-y，且(x，y)∈[0,1]。
H2：企业选择绿色生产策略可以因声誉提高和绿色产品溢价获得额外收益A，同时也会付出更多高的生产成本C，企业选择传统生产策略因声誉降低带来的额外支出为F。p0和p1分别为绿色产品和普通产品的价格为p0>p1，α(0<α<1)为产品绿色度；普通产品的绿色度α为0，且普通产品的生产成本为C0。
H3：消费者选择绿色消费策略时，企业的绿色生产会给消费者带来潜在收益U。假设消费者能从所购买的产品中获得价值v，且消费者购买企业产品会产生消费者剩余，因此v>p0>p1>0。β代表消费者对绿色产品的偏好程度，则对普通产品的偏好程度为1-β。普通消费者购买绿色产品的感知损失为L1，绿色消费者购买普通产品的感知损失为L2。
H4：由于绿色产品价格高于普通产品，为推动消费者绿色消费，政府根据企业产品绿色度给予购买绿色产品的消费者一定的绿色消费补贴αS，其中S为政府补贴给消费者的上限。
根据以上基本假设，建立制造业企业和消费者的博弈支付矩阵，具体见表1。
表1 制造业企业和消费者的双方博弈支付矩阵
1.2 演化博弈模型的求解
令Ex为制造业企业选择绿色生产的期望收益；E1-x为制造业企业选择传统生产的期望收益；E1为制造业企业的平均期望收益，则
根据演化博弈模型，制造业企业进行绿色生产的复制动态方程如下：
同理，消费者进行绿色消费的复制动态方程如下：
命题1 令F(x)=F(y)=0，可以得到5个局部均衡点：B1(0,0)，B2(1,0)，B3(0,1)，B4(1,1)，B5(x*,y*)。
1.3 演化路径分析
双方演化博弈的雅可比矩阵为：
参照Friedman提出的方法[10]，若DetJ> 0，且TrJ< 0，则复制动态方程均衡点为演化稳定策略(ESS)。根据命题1，将5个局部均衡点代入雅可比矩阵J的行列式和迹，得雅可比矩阵的行列式和迹的表达式如表2所示。
表2 局部均衡点的行列式和迹表达式
命题2 根据演化稳定策略需要满足的条件，即DetJ>0，且TrJ<0，得出均衡点B2(1,0)，B3(0,1)和(x*，y*)不是系统的演化稳定点。
命题3 通过对均衡点的稳定性进行分析，博弈系统的动态演化过程存在三种情景：情景一，当β(A+p0-C)
2 系统动力学仿真分析
2.1 SD-演化博弈模型的构建
结合系统动力学的基本原理，为进一步刻画制造业企业和消费者在策略演化博弈中的行为趋势，本文通过利用Vensim PLE软件构建制造业企业和消费者双方演化博弈的系统动力学模型，如图1所示。
图1 制造业企业和消费者的SD-演化博弈模型
2.2 数值仿真分析
在参照以往的研究经验和满足约束条件的基础上，本文采用主观方式对各参数初始值进行赋值。设企业进行“绿色生产”概率x和消费者选择“绿色消费”概率y的初始值均为0.5。在满足情景三的前提下，模拟情景三的同时通过改变单个变量值或两个变量值来探究不同参数或参数组合对企业和消费者策略演化路径的影响。
2.2.1 消费者绿色偏好β对系统演化的影响
保持其他数据值不变，令β=0.3、0.5、0.7和0.9，将数据录入制造业企业和消费者的系统动力学模型中，得到企业进行“绿色生产”概率x和消费者选择“绿色消费”概率y的仿真结果如图2和图3所示。
图2 消费者不同绿色偏好β下企业策略演化路径
图3 消费者不同绿色偏好β下消费者策略演化路径
图2和图3反映了消费者不同绿色偏好β对企业和消费者策略选择的影响。由图2、图3可知，消费者绿色偏好β的临界值范围为0.5～0.7，当消费者对绿色产品的偏好程度低于临界值时，企业选择绿色生产和消费者选择绿色消费的概率均为0，最终策略选择趋近于(0，0)，即(传统生产，传统消费)；当消费者对绿色产品的偏好程度高于临界值时，企业选择绿色生产和消费者选择绿色消费的概率均为1，企业和消费者的最终策略选择转变为(1，1)，即(绿色生产，绿色消费)，且偏好程度越高越加速企业绿色生产策略达到稳定状态。数值仿真结果表明：消费者对绿色产品的偏好程度越高越有利于博弈系统向(1，1)的稳定状态演化，最终企业选择绿色生产策略。
2.2.2 消费者绿色偏好β和政府绿色消费补贴αS共同作用对系统演化的影响
保持其余参数值不变，取β=0.3，αS=4、β=0.5，αS=8和β=0.7，αS=12，探究两种参数组合对企业和消费者策略选择的影响。由图4和图5可以看出，消费者绿色偏好β和政府绿色消费补贴αS的临界值分别介于0.3～0.5和4～8。当消费者和绿色消费补贴均低于临界值区间时，企业和消费者的最终策略演化为(0，0)，此时企业选择传统生产和消费者选择传统消费；当消费者对绿色产品的偏好和绿色消费补贴均高于临界值区间时，企业和消费者的最终策略演化为(1，1)，此时企业的策略选择由传统生产转变为绿色生产，消费者策略选择由传统消费转变为绿色消费，且随着消费者偏好和政府绿色消费补贴力度的增大，企业选择绿色生产概率达到1的时间缩短。数值仿真结果表明：达到一定水平的消费者绿色偏好和政府绿色消费补贴共同作用能促进企业选择绿色生产策略，加快系统策略向(1，1)演化。
图4 β和αS共同作用对企业策略选择的影响
图5 β和αS共同作用对消费者策略选择的影响
2.2.3 消费者绿色偏好β和绿色产品价格p0共同作用对系统演化的影响
保持其余参数值不变，取β=0.3，p0=45、β=0.5，p0=50和β=0.7，p0=55，探究消费者绿色偏好β和绿色产品价格p0共同作用对企业和消费者策略选择的影响。由图6和图7可以看出，消费者绿色偏好β和绿色产品价格p0的临界值范围分别为0.3～0.5和45～50。当消费者绿色偏好和绿色产品价格均低于临界值区间时，企业和消费者分别选择传统生产和传统消费为最终稳定策略，即(0，0)为演化稳定点；当消费者绿色偏好和绿色产品价格均高于临界值区间时，企业和消费者的策略选择都会发生转变，两者分别选择绿色生产和绿色消费为最终稳定策略，即(1，1)为演化稳定点。数值仿真结果表明：绿色产品价格较高时，主要靠消费者自身的绿色偏好来拉动企业选择绿色生产策略。也就是说，当消费者绿色偏好和绿色产品价格均高于临界值时，消费者的绿色偏好起到决定性作用，加快系统策略向(1，1)演化，激励企业选择绿色生产策略。
图6 β和p0共同作用对制造业企业策略选择的影响
图7 β和p0共同作用对消费者策略选择的影响
3 结语
本文基于演化博弈理论，构建了制造业企业和消费者之间的演化博弈模型，并系统分析了模型的稳定性得出三种情景，结合系统动力学模型开展企业“绿色生产”和消费者“绿色消费”的数值仿真分析，进一步分析情景三中不同参数和参数组合变化对企业行为转变的影响，探索企业“绿色生产”和消费者“绿色消费”的动态演变过程。研究发现：(1)当消费者对绿色产品的偏好程度较高时，制造业企业倾向于选择绿色生产策略；(2)在消费者绿色偏好增大的同时增加政府对消费者发放的绿色消费补贴能够推动企业策略选择由传统生产转向绿色生产，且补贴水平的提高加速绿色生产策略达到稳定状态；(3)在消费者绿色偏好增大的同时合理设置绿色产品价格会促进企业选择绿色生产作为最终策略。当消费者绿色偏好和绿色产品价格均超出临界值时，消费者绿色偏好对企业策略选择起到决定性作用。(4)消费者的绿色偏好和绿色消费补贴或绿色偏好和绿色产品价格双变量对企业绿色生产策略的产生的影响要高于绿色偏好单变量对其产生的影响。
