两级低碳供应链渠道选择与协调
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摘要：考虑传统零售渠道销售产生的碳排放成本和生产商投资碳减排，构建了一个生产商主导的双渠道低碳供应链博弈模型，求解得到不同渠道结构下的最优解。结论表明：消费者对零售渠道的低忠诚度是生产商选择双渠道供应链的前提；传统零售渠道销售单位产品的碳排放成本决定双渠道供应链能否存在，碳排放成本越高，供应链总减排量和单位产品碳减排量越低；提出并检验了“成本共担契约+收益共享契约”，当成本共担因子和收益共享因子较高时容易实现供应链协调，具体则由双方的谈判力量决定。
关键词：双渠道供应链；碳排放；成本共担契约；收益共享契约；供应链协调
DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2017.03.20
中图分类号：F124.5；F274 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2017）03-0092-07
Abstract： Taking the carbon emission cost in retail channel and manufacturers investment effort to reduce carbon emission into consideration， a dualchannel lowcarbon supply chain game model dominated by the manufacturer is built， the optimal decision variable values under different channel structures are obtained. Conclusions illustrate that consumers low loyalty to retail channel is the precondition of manufacturer to use dualchannel supply chain. The carbon emission cost in retail channel decides whether the dualchannel supply exists or not， both the gross carbon emission reduction and carbon emission reduction of unit product decrease as the carbon emission cost in retail channel increases. It addresses and examines the “cost sharing+revenue sharing” contract， results illustrate that high sharing portions can coordinate the supply chain easily， but the specific values should be negotiated by manufacturer and retailer.
Key words： dualchannel supply chain； carbon emission； cost sharing contract； revenue sharing contract； supply chain coordination
在过去的几十年中，各国做出许多努力来控制碳排放，如1997年的“京都谈判”和2005年成立欧盟碳排放交易体系（EU-ETS）。《中美气候变化联合声明》宣布我国计划在2030年左右实现二氧化碳排放峰值，明确了应对气候变化低碳发展的鹇苑较颍给我国企业的节能减排提出新的挑战。除各国政府要求碳减排外，消费者环保观念的觉醒也促使生产商、零售商重视生产环节、销售运输环节的节能减排，许多消费者已经在关注商品的低碳属性。在这一大环境下，如何在供应链各个环节提高企业经济效益的同时减少碳排放量，成为了企业需要解决的重要问题。
另一方面，互联网的发展使得低碳产品生产商逐渐开始使用直销渠道，近几年电商产业的兴起代表了这一趋势。由于直销渠道具有不同于传统零售渠道的特点，这需要低碳产品生产商重新审视新增直销渠道的供应链低碳化管理。总的来说，研究直销渠道出现后双渠道低碳供应链管理具有十分必要的理论和实际意义。
1 文献综述
1.1 关于双渠道供应链竞争、优化的研究
在竞争方面，很多文献对生产商开辟直销渠道后的渠道价格、利润以及渠道的相互影响进行了研究，结果大多表明双渠道供应链有着更好的表现[1-3]。Ghosh等[4]考虑了渠道结构对供应链决策的影响，Cai[5]认为双渠道不总是最优，给出了直销渠道优于传统零售渠道的条件。
在优化方面，早期学者主要使用的还是加价或者价格折扣契约[6-8]。Ryan等[9]研究了随机需求下的双渠道协调，分析了最低价格限制下的收益共享契约和损失共享契约。Ma等[10]认为共享质量改进成本和提高销售努力成本的契约可以协调供应链。
1.2 考虑低碳约束的单渠道供应链研究
Benjaafar等[11]认为在碳配额和碳税政策下，供应链成员通过调整库存、订货量来达到减排，供应链成员合作可以减少减排成本。Du等[12]研究了一个由生产商和碳排放权提供商组成的供应链，碳配额越高，生产商的产量越大，利润越高，而碳排放权提供商利润越小。Carrillo等[13]考虑产品销售过程中会产生碳排放成本，发现消费者对直销渠道的认可度以及不同渠道的碳排放成本差异会影响零售商的渠道选择；而碳税和碳配额无异于放大了渠道间的碳成本差异，因此政府需要认真考虑碳税对不同行业的影响。谢鑫鹏等[14]在CDM框架下结合碳排放权交易给出了零供双方合作的区间。
1.3 低碳供应链的协调研究
Barari等[15]建立演化博弈模型，将减排成本纳入需求函数，生产商负责生产绿色产品，零售商负责销售，最后供应链成员之间能达到经济层面和环境层面上的协调。Li等[16]将生产商提高减排率纳入需求函数，在双渠道供应链模型下讨论了低碳产品的定价、减排率和供应链双方利润，分析了消费者对传统零售渠道的忠诚度、生产商提高减排率的成本对双渠道供应链的影响，并运用两部收费契约来协调供应链成员的利益。
可见，目前学者侧重于供应链定价、库存、利润与协调等方面的研究，部分学者在单渠道供应链中加入低碳约束，得到碳减排成果的结论，但对双渠道供应链低碳化及其协调研究的成果不多。本文借鉴前人研究成果，在需求函数中引入生产商投资减排，同时考虑零售商在销售产品过程中支付碳排放成本，分析生产商和零售商在不同渠道结构下的行动决策与供应链协调。
本文的主要贡献在于：一是建立双渠道供应链低碳化模型，比较了单一传统零售渠道、双渠道分散决策、双渠道集中决策的结果，分析了生产商新增直销渠道的条件；二是考虑了消费者对零售渠道的忠诚度对整个供应链决策的影响；三是考虑了传统零售渠道产品销售的单位碳排放成本对双渠道供应链减排的影响；四是提出了一个“成本共担+利润共享”契约实现供应链协调。
2 模型设计、求解与分析
2.1 模型设定与变量定义
生产商考虑在传统零售渠道外开设直销渠道，零售商只通过传统零售渠道来销售该低碳产品，消费者拥有一定的环保意识，其对该低碳产品的需求随着单位低碳产品碳减排量的提高而上升。在市场中，消费者根据自身偏好来选择传统零售渠道或者直销渠道来购买（见图1）。
生产商、零售商面临的需求均为单位产品减排量与该低碳产品价格的线性函数，需求随着价格上升而下降，随着单位产品减排量而上升。两个渠道统一定价，没有库存。
其中：0
假设2：不考虑产品生产单位成本，直销渠道中的碳排放量为0，因此生产商直销渠道碳排放成本为0；传统零售渠道销售单位产品所支付的碳排放成本为e（来自于政府的碳税政策、物流产生的能源消耗等）。根据Weber等[17]的发现，直销渠道销售产品比传统零售渠道销售产品所产生的碳排放量少得多，具体表现为传统零售渠道存在大量的货物库存、货物运输成本，而直销渠道可以通过更集中的库存、物流来减少碳足迹。
假设3：生产商需要投入成本来升级生产技术、机械设备以减排，投资成本为单位低碳产品减排量的凹函数C（θ）=ηθ22，η为减排投资成本系数，其中固定成本假设为0。
本文使用的变量及其含义参见表1。
图6表明了不同渠道结构下，传统零售渠道产品销售产生的碳排放成本对供应链总减排量的影响。可以看到，双渠道集中决策中的减排量远高于分散决策与单一零售渠道时的减排量。这是因为集中决策下整个供应链的总需求得到扩大，而且减排水平在一定条件下也比分散决策和单一零售渠道时高，验证了命题4。
从图7和图8可以看到消费者对零售渠道忠诚度ρ、传统零售渠道产品销售产生的碳排放成本e对单位产品减排量θ以及分散决策下生产商批发价格w的影响，θ和w都与e和ρ成负相关关系，验证了命题2和命题3。
一个契约是否有效，需要看是否满足参与约束条件和激励相容条件。图9是参与约束条件的检验，在使用“成本分担+收益共享”契约后，生a商和零售商的利润之和等于集中决策下供应链的总利润，恒大于分散决策下的总利润，满足参与约束条件，即供应链可以达到协调。图10是激励相容条件的检验，模拟的是λ=0.72、γ=0.55和λ=γ=0.72时的供应链协调情况。从图10可以看到，当γ=0.55时，采用协调契约后零售商的利润一直大于分散决策下的利润水平，说明零售商的利润在协调之后得到提升，而生产商采用协调契约后利润是否比未协调之前要好则不一定，θ的取值是关键。当θ较低时，生产商也能得到改善；当θ较高时，生产商会蒙受损失。此时生产商不一定愿意接受契约。当λ=γ=0.72时，生产商利润得到巨大提高，远高于未协调时的利润水平，但当θ较高时，生产商利润仍会下降至协调之前的利润水平之下。因此，θ的取值仍然决定着契约是否为双方所接受。也就是说契约并不必然满足激励相容条件。为使供应链成员双方都得到较好的利润分配结果，要求λ和γ的取值都比较高，亦即生产商分享零售商利润比例与零售商所承担的减排成本比例都比较高，才可能实现供应链协调。这是因为生产商在整个博弈过程中占据主导地位，其次是生产商提供了一个较低的批发价格给零售商。
4 结论
本文构建了一个生产商作为斯塔克伯格竞争领导者的双渠道低碳供应链，通过将零售渠道销售产品产生的碳排放成本、单位产品的减排量和消费者对零售渠道的忠诚度纳入模型，研究了低碳供应链的渠道选择和协调优化。通过数理分析和数值模拟，得到以下结论：
（1）生产商建立双渠道供应链要满足前提条件（消费者对零售渠道的忠诚度不高）。如果消费者都倾向于从零售渠道购买，直销渠道需求太小而导致生产商无意新增直销渠道；如果消费者都倾向于从直销渠道购买，则零售价格过低，零售商不会销售该产品。
（2）传统零售渠道中产品销售产生的碳排放成本是决定双渠道供应链是否存在的关键因素。当碳排放成本较小时，生产商新增直销渠道可以增加其利润，否则生产商没有动力新增直销渠道。
（3）由于存在“双重边际化”，使用“成本分担+收益共享”契约后，供应链协调可以实现，但具体实施存在一定的难度，需要较高的成本共担因子和收益共享因子才能实现，具体由双方谈判力量决定。
（4）传统零售渠道中产品销售产生的碳排放成本越高，供应链总减排量和单位产品碳减排量越低，反之则反。
本文也存在一些不足，比如假设市场需求为线性需求函数，没有考虑需求的波动性；另外，现实中零售商也开始使用直销渠道，因此建立一个包含三渠道的供应链模型，考虑三渠道之间的竞争与协调也是未来的研究方向。
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