石 偉，張雪梅

考慮消費(fèi)者環(huán)保意識的供應(yīng)鏈決策與協(xié)調(diào)

石 偉，張雪梅*

（阜陽師范學(xué)院商學(xué)院區(qū)域物流規(guī)劃與現(xiàn)代物流工程安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室安徽阜陽236037）

由單一制造商與單一零售商構(gòu)成的二級供應(yīng)鏈，考慮消費(fèi)者對環(huán)保產(chǎn)品與普通產(chǎn)品的偏好不同，建立供應(yīng)鏈差別定價模型，研究制造商自身利益最大化的生產(chǎn)決策過程。制造商有三種生產(chǎn)方式，通過比較三種生產(chǎn)方式下的最優(yōu)值發(fā)現(xiàn)，選擇既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品能使制造商和零售商獲得更大的利潤，所以制造商會選擇兩種產(chǎn)品都生產(chǎn)。在此生產(chǎn)方式下，分散式?jīng)Q策與集中式?jīng)Q策相比，產(chǎn)品零售價格升高，企業(yè)利潤降低，通過設(shè)計收益共享契約可以使供應(yīng)鏈達(dá)到協(xié)調(diào)。

市場細(xì)分；消費(fèi)者偏好；Stackelberg博弈；收益共享契約

伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，不可避免的對我國生態(tài)環(huán)境造成了巨大的影響，環(huán)境問題已經(jīng)成為政府和公眾日益關(guān)心的話題。柯曉等[1]對深圳市場消費(fèi)者對綠色產(chǎn)品的接受程度進(jìn)行了調(diào)查，消費(fèi)者對綠色產(chǎn)品接受程度平均溢價約為25%，產(chǎn)品的綠色性能很大程度影響著消費(fèi)者的購買行為。

國外早期由Pigou[2]提出三級價格歧視理論，在三級價格歧視條件下，制造商對不同的消費(fèi)者群體收取不同的價格，從而增加了制造商利潤。Moorthy[3]在Pigou[2]提出的三級價格歧視理論的基礎(chǔ)上，提出制造商根據(jù)消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量偏好的不同，對不同的消費(fèi)者市場提供差異性的產(chǎn)品和價格。Mussa和Rosen[4]研究了壟斷廠商關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量和價格的選擇策略。Conrad[5]假定市場中有兩個競爭性壟斷制造商，研究在區(qū)分消費(fèi)者環(huán)保意識水平下的制造商生產(chǎn)決策及定價問題。Conrad[6]得出消費(fèi)者環(huán)保意識水平與其意愿支付的價格呈正相關(guān)關(guān)系。

在國內(nèi)，劉家國等[7]區(qū)分了消費(fèi)者對再制造產(chǎn)品與新產(chǎn)品存在的不同市場需求，并設(shè)計契約對供應(yīng)鏈進(jìn)行了協(xié)調(diào)。尹敬東[8]在顧客效用函數(shù)中考慮質(zhì)量因素，效用函數(shù)為u=u(x,e),其中x和e代表產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，研究了制造商產(chǎn)品質(zhì)量的最優(yōu)選擇。高舉紅等[9]探討了承擔(dān)社會責(zé)任對閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響，并設(shè)計收益共享契約與兩部定價契約對供應(yīng)鏈進(jìn)行了協(xié)調(diào)。張雪梅等[10-12]研究了基于消費(fèi)者的環(huán)保偏好制造商的產(chǎn)品設(shè)計策略以及政府的宏觀調(diào)控作用，同時其還研究了兩種消費(fèi)者市場下制造商基于通用件的生產(chǎn)決策問題研究。文獻(xiàn)[13-16]考慮了消費(fèi)者產(chǎn)品質(zhì)量偏好引發(fā)的顧客轉(zhuǎn)移問題，從而研究制造商為使自身利潤最大化做出的產(chǎn)品線設(shè)計和定價行為。

以上文獻(xiàn)研究主要集中于產(chǎn)品的差異定價問題，且都假設(shè)制造商的生產(chǎn)方式已知，未考慮制造生產(chǎn)方式未知的情況。劉家國[7]通過比較單位價格產(chǎn)品的質(zhì)量來建立新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的需求函數(shù)，與之不同，本文將基于消費(fèi)者選擇模型構(gòu)建環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的需求函數(shù)?；贛oorthy[3]提出的消費(fèi)者選擇模型，結(jié)合消費(fèi)者效用函數(shù)推導(dǎo)出環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的需求函數(shù)，通過消費(fèi)者對環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的不同偏好對產(chǎn)品市場進(jìn)行細(xì)分，分析制造商的生產(chǎn)決策，對分散式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策的結(jié)果進(jìn)行比較，并通過設(shè)計契約對供應(yīng)鏈進(jìn)行協(xié)調(diào)。

1 問題描述及基本假設(shè)

假設(shè)市場由單一制造商和零售商簡單的二級供應(yīng)鏈構(gòu)成，制造商和零售商信息共享且均為風(fēng)險中性。環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品給不同的消費(fèi)者提供不同的消費(fèi)者滿足，制造商向消費(fèi)者提供環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的單位成本分別為cg和cc，制造商為Stackelberg的領(lǐng)導(dǎo)者，零售商的批發(fā)價格分別為wg和wc，消費(fèi)者從零售商處購買環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的價格分別為pg和 pc。在這里不妨假設(shè)市場容量固定為1，消費(fèi)者對環(huán)保產(chǎn)品的支付意愿均勻分布在[ ] 0,1區(qū)間，其分布函數(shù)為F(a)=a，a為消費(fèi)者對環(huán)保產(chǎn)品的支付意愿。由于環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品處于不同的環(huán)保水平，不同的環(huán)保水平給消費(fèi)者帶來差別的消費(fèi)者滿足，普通產(chǎn)品給消費(fèi)者帶來的滿足為θa，顯然的，0＜θ＜1。

用πm、πr、π分別表示供應(yīng)鏈系統(tǒng)中制造商、零售商和整個系統(tǒng)的利潤；上標(biāo)“g”、“c”、“gc”分別代表只生產(chǎn)普通產(chǎn)品、只生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品、兩種產(chǎn)品都生產(chǎn)的情況，上標(biāo)“dgc”、“cgc”分別代表兩種產(chǎn)品都生產(chǎn)時的分散式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策的情況；qg和qc代表環(huán)保產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的市場需求。

對消費(fèi)者而言，單位環(huán)保產(chǎn)品帶來的消費(fèi)者滿足為ug=a-pg，單位普通產(chǎn)品帶來的消費(fèi)者滿足為uc=θa-pc，制造商有三種生產(chǎn)方式可供選擇，在不同的生產(chǎn)方式下，產(chǎn)品的需求可分為以下三種情況：

消費(fèi)者購買環(huán)保產(chǎn)品，需滿足 ug≥uc，，也即；消費(fèi)者購買普通產(chǎn) 品 ，需 滿 足 uc≥ug，uc≥0 ，也 即

于是當(dāng) pg-(1-θ)＜pc＜θpg時，環(huán)保產(chǎn)品與普通產(chǎn)品共同存在，有：

2 非合作情況下的生產(chǎn)決策方式分析

制造商有三種生產(chǎn)方式可供選擇，通過比較不同生產(chǎn)方式下的供應(yīng)鏈利潤和產(chǎn)品零售價格，制造商會選擇能獲得最大利潤的生產(chǎn)方式。

2.1 制造商只生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品的生產(chǎn)決策（g）

制造商的利潤函數(shù)：

零售商的利潤函數(shù)：

在分散式?jīng)Q策條件下，制造商和零售商為使自身利潤最大化各自決策，經(jīng)過計算可得制造商給零售商的最優(yōu)批發(fā)價格為，零售商的最優(yōu)銷售價格為，最優(yōu)銷量為，制造商的最優(yōu)利潤為零售商的最優(yōu)利潤為

2.2 制造商只生產(chǎn)普通產(chǎn)品的生產(chǎn)決策（c）

制造商的利潤函數(shù)：

零售商的利潤函數(shù)：

2.3 制造商既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品的生產(chǎn)決策(gc)

制造商的利潤函數(shù)：

零售商的利潤函數(shù)：

供應(yīng)鏈總利潤函數(shù)：

2.3.1 分散式?jīng)Q策情況

利用逆向推導(dǎo)法求出最優(yōu)解：

制造商的最優(yōu)利潤為：

零售商的最優(yōu)利潤為：

可得供應(yīng)鏈的最優(yōu)利潤為：

2.3.2 集中式?jīng)Q策情況

制造商在供應(yīng)鏈中起到領(lǐng)導(dǎo)作用，直接對零售價pi進(jìn)行決策。此時整個供應(yīng)鏈的利潤為：

將πg(shù)c對pi求導(dǎo)，可求得最優(yōu)零售價如下：

可得供應(yīng)鏈的最優(yōu)總利潤為：

2.4 三種生產(chǎn)方式的比較

命題1 制造商既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品與只生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品或普通產(chǎn)品相比零售價格相等，最優(yōu)銷量小于只生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品或普通產(chǎn)品，制造商與零售商能獲得更高的利潤。

由命題1可以得出，為追求最大利潤，制造商會選擇既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品，將消費(fèi)者市場進(jìn)行市場細(xì)分，通過生產(chǎn)差異性的產(chǎn)品滿足了不同的消費(fèi)者偏好，從而提高了消費(fèi)者效用，也使得制造商和零售商獲得更高的利潤，提高了社會福利。

命題2 與集中式?jīng)Q策相比，分散式?jīng)Q策下的零售價格更高，供應(yīng)鏈的總利潤更低。

由命題1和命題2可知，為追求最大利潤，制造商會選擇既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品，在此條件下，集中式?jīng)Q策所獲利潤要高于分散式?jīng)Q策情況，于是制造商和零售商就有了相互協(xié)調(diào)來運(yùn)行供應(yīng)鏈以追逐“額外利潤”，其金額為，分散式?jīng)Q策相對于集中式?jīng)Q策而言，由于信息不共享，缺乏相互之間的協(xié)調(diào)機(jī)制，從而提高了產(chǎn)品價格，使制造商、零售商和消費(fèi)者三方蒙受損失。

3 合作情況的決策分析

假設(shè)制造商和零售商經(jīng)過商議談判設(shè)置一個適當(dāng)?shù)牟铑~利潤分配比率λ（0＜λ＜1），λ表示“額外利潤”中制造商所能得到的比例，在此契約約束的作用下，供應(yīng)鏈渠道各成員的利潤變?yōu)椋?/p>

通過該契約的協(xié)調(diào)增加了制造商和零售商的利潤，λ取決于供應(yīng)鏈各方的實(shí)力，如果供應(yīng)鏈中制造商處于更強(qiáng)勢的地位，制造商將獲得分配更多的“額外利潤”。

4 算例分析

產(chǎn)品的市場規(guī)模為100，單位環(huán)保產(chǎn)品的制造成本為60，單位普通產(chǎn)品的制造成本為40。將以上參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，則市場規(guī)模為 1，cg=0.6，cc=0.4，令θ在[0.4,0.8]內(nèi)變化。運(yùn)用Matlab7.1編程求解，比較只生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品或普通產(chǎn)品和既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品制造商、零售商利潤的大小，如下圖1和圖2所示。

圖1 和圖2可以說明，制造商會選擇既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品，是因?yàn)楫a(chǎn)品差異的特性滿足了不同的消費(fèi)者偏好，使得消費(fèi)者效用得到滿足，同時也使得制造商和零售商獲得更高的利潤，社會福利增加。

當(dāng)供應(yīng)鏈上兩個企業(yè)確定一定的比例來分享集中決策獲得的差額利潤時，隨著λ的變化制造商與零售商的利潤也會發(fā)生變化，而λ取決于企業(yè)在供應(yīng)鏈中所處的地位或付出的努力程度。在收益共享契約的協(xié)調(diào)下，制造商和零售商的利潤函數(shù)為：

分別取θ為0.4,0.6,0.8，制造商和零售商的利潤隨λ取值的變化而變化，利潤變化情況如圖3所示。

從圖3可以看出，在該契約的協(xié)調(diào)下，制造商利潤在逐漸增加，零售商利潤在逐漸增加，但制造商與零售商利潤較分散式?jīng)Q策時相比仍有提高，都獲得額外利潤，額外利潤的分配取決于制造商和零售商在渠道中所處的地位。

5 結(jié)論

本文首先考慮消費(fèi)者環(huán)境購買偏好對產(chǎn)品市場進(jìn)行細(xì)分，在此前提下制造商的生產(chǎn)決策行為。研究表明與制造商只生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品或普通產(chǎn)品相比，制造商既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品對制造商和零售商都有利。在制造商既生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品又生產(chǎn)普通產(chǎn)品的情形下，分散式?jīng)Q策提高了產(chǎn)品的銷售價格，制造商、零售商的總利潤小于集中式?jīng)Q策下供應(yīng)鏈總利潤，消費(fèi)者效用和社會福利水平受到損失。本文只研究了單一制造商與零售商的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)情況要復(fù)雜的多，供應(yīng)鏈也可能由多個制造商和零售商組成，以及政府在綠色供應(yīng)鏈可以起到的作用。另外，本文研究單周期制造商和零售商的最優(yōu)決策，后期可以研究兩周期或多周期內(nèi)的情況。

[1]柯 曉，羅清和.消費(fèi)者低碳意識、認(rèn)知及對綠色產(chǎn)品接受程度的調(diào)查分析[J].理論月刊，2014（8）：134-138．

[2]庇 古.福利經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].上海：上海財經(jīng)大學(xué)出版社，2007：144-150．

[3]Moorthy K S.Market segmentation,self-selection,and product line design[J].Marketing science,1984,3(4): 288-307.

[4]Mussa M,Rosen S.Monopoly and product quality[J].Journal of Economic Theory,1978,18(2):301-317.

[5]Conrad K.Price competition and product differentiation when consumers care for the environment[J].Environmental and Resource Economics,2005,31(1):1-19.

[6]Conrad K.In search of the green consumers:A perceptual study[J].Journal of Services Research,2007,7(1): 173-191.

[7]劉家國，周學(xué)龍，趙金樓.基于產(chǎn)品質(zhì)量差異的閉環(huán)供應(yīng)鏈定價策略與協(xié)調(diào)研究[J].中國管理科學(xué)，2013，21（S2）：30-32．

[8]尹敬東.顧客有關(guān)商品質(zhì)量選擇的最優(yōu)行為分析預(yù)測[J].1999,1:66-69.

[9]高舉紅，韓紅帥，侯麗婷，等．考慮社會責(zé)任的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策與協(xié)調(diào)[J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2014，20（6）：1453-1461．

[10]張雪梅，陳 綱，馮 帥.政府參與的綠色產(chǎn)品設(shè)計策略[J].系統(tǒng)工程，2014，32（6）：127-131．

[11]張雪梅，魏 遙，陳 綱.考慮顧客選擇行為的基于通用件的產(chǎn)品設(shè)計決策[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2016，25（2）：333-337．

[12]張雪梅，魏 遙.兩級供應(yīng)鏈中基于通用件的產(chǎn)品設(shè)計策略[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，30（2）：80-86．

[13]Hua Z S,Zhang X M,Xu X Y.Product design strategies in a manufacturer-retailer distribution Channel [J].Omega,2011,39(1):23-32.

[14]Desai P,Kekre S,Radhakrishnan S,et al.Product differentiation and commonality in design:balancing revenue and cost drivers[J].Management Science,2001,47 (1):37-51.

[15]Moorthy K S,Png I L.Market segmentation,cannibalization,and the timing of product introduction[J].Management Science,1992,38(3):345-359.

[16]Kim K,Chhajed D.Commonality in product design: cost saving,valuation change and cannibalization[J]. European Journal of Operational Research,2000,125 (3):602-621.

Decision-making and coordination of supply chain considering consumer's environmental awareness

SHI Wei,ZHANG Xue-mei*
(School of Business,Anhui Provincial Key Laboratory of Regional Logistics Planning and Modern Logistics Engineering, Fuyang Normal University,Fuyang Anhui 236037,China)

Based on two echelon supply chains composed of a single manufacturer and a single retailer which considers the consumer preferences for environment-friendly products and ordinary products,supply chain pricing model is established,and the decision-making process to maximize their own interests of manufacturers is investigated.The manufacturer has three production modes.By comparing the three optimal values under the three kinds of modes,it is found that choosing the production of environment-friendly products and ordinary products enable manufacturers and retailers to gain more profit,so manufacturers choose two kinds of products.Under this production mode,compared the centralized and decentralized decision making,product price increases while the profit of the enterprise decreases.And then supply chain can be coordinated by designing revenue sharing contract.

market segmentation;consumer preferences;Stackelberg game;revenue sharing contract

F276

A

1004-4329（2017）01-085-06

10.14096/j.cnki.cn34-1069/n/1004-4329（2017）01-085-06

2016-10-28

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（71201034），安徽省高校人文社會科學(xué)研究重大項(xiàng)目（SK2016SD46）資助。

石 偉（1990- ），男，碩士生，研究方向：供應(yīng)鏈管理。

張雪梅（1984- ），女，博士，副教授，研究方向：服務(wù)運(yùn)作管理。Email:xmz@mail.ustc.edu.cn。