政府补贴下竞争制造商的绿色生产决策.pdf

第44卷第2 期2023年6 月D0I:10.13340/j.jsmu.2023.02.016上海海事大学学报Journal of Shanghai Maritime UniversityVol.44No.2Jun.2023文章编号：16 7 2-9 49 8(2 0 2 3)0 2-0 0 9 8-0 7政府补贴下竞争制造商的绿色生产决策徐笑凡，马中华（上海海事大学经济管理学院，上海2 0 13 0 6)摘要：为解决激烈的市场竞争下企业的绿色转型决策问题，通过对消费者效用的分析，建立制造商不同生产决策下和政府不同补贴对象下的博奔模型，通过对收益函数的优化求解给出最优生产及定价决策。研究表明：政府的补贴政策能有效激励传统制造商的绿色转型意愿；政府补贴力度的加大并不总是对供应链有利，当传统制造商采取混合生产模式时，随着政府补贴力度的加大，制造商间竞争加剧，供应链各成员利润降低。关键词：政府补贴；绿色供应链；竞争制造商；生产决策中图分类号：F252.2；F2 7 2.3Green production decision of competing manufacturers文献标志码：Aunder government subsidyXU Xiaofan,MA Zhonghua(School of Economics&Management,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)Abstract:In order to solve the green transformation decision problem of enterprises under the fiercemarket competition,through the analysis of consumer utility,the game models under different productiondecisions of manufacturers and different subsidy objects of the government are established,and theoptimal production and pricing decisions are obtained by optimizing the solution of the income function.The research shows that:the government subsidy policy can effectively stimulate traditionalmanufacturers willingness to green transformation;the increase of government subsidy is not alwaysbeneficial to the supply chain,and when traditional manufacturers adopt the mixed production mode,thecompetition between manufacturers intensifies with the increase of government subsidy,which makes theprofit of the supply chain members decrease.Key words:government subsidy;green supply chain;competing manufacturers;production decision护环境的急迫性与重要性，绿色产品因其低污染、可0引言回收、节能等特性越来越受到市场的追捧。制造商随着生态环境的不断恶化，人们普遍认识到保作为供应链的核心环节开始通过采用创新绿色技术收稿日期：2 0 2 1-0 9-13 修回日期：2 0 2 3-0 1-18基金项目：国家自然科学基金（7 2 0 7 2 111)作者简介：徐笑凡（19 9 7 一），女，上海人，硕士研究生，研究方向为管理科学与工程，（E-mail)；马中华（19 7 9 一），女，辽宁西丰人，副教授，博士，研究方向为供应链金融、供应链合同管理，（E-mail)http:/hyxb 第2 期和绿色生产模式来应对环境问题和日益增长的市场绿色需求1-2 。部分率先实行了绿色转型的企业给传统企业带来了新的竞争压力。在诸多因素的推动下，传统制造企业的绿色生产决策问题成为全行业、全社会共同关注的热点。然而，绿色转型带来的成本压力成为许多传统企业在绿色转型道路上停滞不前的主要原因。为鼓励企业从事绿色产品生产，帮助企业缓解转型压力，政府出台了多项对制造企业和消费者3 的补贴政策。国内外专家学者已经从不同方面对绿色供应链展开了一系列的研究。不少学者将研究的重点放在比较政府不同补贴政策的效果及对供应链成员利润的影响上。曹裕等4 比较分析了无补贴政策、制造商补贴政策、消费者补贴政策下的供应链绿色努力程度和定价决策。温兴琦等5 分别以产品绿色度、制造商、零售商为补贴对象，探究了在相同的政府补贴支出条件下不同补贴策略的补贴效果。BIAN等6 比较了消费者补贴和制造商补贴策略对社会福利、环境效应以及供应链各成员利润的影响。开吉等7 构建了由单个制造商和单个零售商组成的绿色供应链模型，比较了政府仅补贴生产、仅补贴回收、生产和回收都补贴等3 种模式下的产品绿色度、市场需求以及零售商和制造商的利润。一些学者在绿色供应链研究中考虑制造商的竞争关系。赵军8 研究了两个制造商竞争情形下产品的批发价格和制造商的绿色生产程度对供应链各参与主体利润的影响。邢光军等9 研究了消费者绿色偏好、绿色投资系数和制造商竞争强度对供应链中制造企业生产决策和利润的影响。WANG等10 从产品绿色度角度人手，分析了制造商间的竞争度对产品批发价格、绿色度和供应链成员利润的影响。KHOSROSHAHI 等11 讨论了在政府参与的背景下市场竞争对制造商绿色生产的影响。针对供应链制造商绿色转型决策的研究不多。柯春媛等12 在碳交易背景下研究了垄断制造商采用低碳-普通双技术生产模式时的利润模型。夏芃13 研究了在政府碳限额管制和碳限额交易政策下制造商双模式生产决策问题。综上可知，国内外绿色供应链方面的研究成果多从不同补贴对象、不同补贴政策考虑供应链绿色生产问题,但未在考虑政府补贴因素的同时考虑制造商的竞争关系，而且极少有学者关注在竞争市场和政府补贴下传统制造商的绿色生产问题。基于此,本文从利润最大化的角度,着重讨论在政府不同补贴对象下竞争性制造商的绿色转型决策问题徐笑凡，等：政府补贴下竞争制造商的绿色生产决策http:/9911问题描述与基本假设1.11问题描述考虑由两个存在竞争关系的制造商与一个零售商构成的二级供应链，其中制造商1为传统产品制造商，制造商2 为绿色产品制造商。设定制造商2使用绿色生产模式，制造商1考虑绿色转型。制造商1的主要生产模式决策包括：保持传统生产模式（即不生产绿色产品）；转型绿色生产模式（即全部生产绿色产品）；采取混合生产模式（既生产绿色产品也生产传统产品）。同时，政府考虑为采取绿色生产模式的制造商或者购买绿色产品的消费者提供补贴。首先分析政府采取不同补贴政策和补贴力度对传统制造商的绿色转型的促进作用,其次研究传统制造商的最优绿色生产模式，最后对不同生产模式下供应链中各成员的利润水平进行比较，研究政府补贴力度作为外生变量对供应链中各成员利润的影响。两个制造商均以利润最大化为目标进行决策。建立制造商和零售商的两阶段博奔模型：作为决策的领导者，两个制造商首先决策各自产品的批发价格；随后零售商决策产品的零售价格；进而得出在不同生产模式和政府补贴政策下供应链中各成员的最优决策。制造商i=1,2)的绿色产品的生产成本为ci，以批发价格将产品销售给零售商，零售商以零售价格将产品销售给最终消费者。假设消费者在对绿色产品有消费偏好的同时，对产品有品牌偏好。政府为鼓励绿色产品的生产和销售，有两种补贴政策：一种是补贴给制造商（即生产成本补贴），一种是补贴给消费者（即消费补贴）。制造商投资生产绿色产品有额外的成本，假设制造商i的绿色投资成本系数为m（i=1,2）,生产的绿色产品的绿色度为g（i=1,2)。1.2模型假设制造商1与制造商2 存在竞争关系，且消费者购买不同制造商生产的不同类型的产品所获得的效用不同，具体体现在：市场中的消费者对传统产品和绿色产品的偏好程度不同，随着消费者环境保护意识的不断加强，消费者对绿色产品的偏好程度逐渐增加。设消费者绿色偏好程度为,越大表示消费者对产品绿色度越敏感。设入（入E（0,1）为消费者对制造商2 产品的偏好程度。为简化计算，假定入 1。hyxb 100参考DAI 等14 和开吉等7 的研究,消费者的购买效用主要取决于消费者对产品类型、品牌的估值v(E（0,1)以及价格因素。消费者购买制造商1生产的传统产品和绿色产品的效用分别为UIN=U-PINUic=u-Pic式中:Pin和pic分别为消费者购买制造商1生产的传统产品和绿色产品的价格。消费者购买制造商2 生产的绿色产品的效用为U2c=入u-P2G式中：P2c为消费者购买制造商2 生产的绿色产品的价格。当政府为购买绿色产品的消费者提供补贴r时，消费者购买制造商1和制造商2 的绿色产品的效用值分别为Uic=Bu-Pic+rU2G=入u-P2G+r为简化模型，假设制造商1生产单位传统产品的成本忽略不计,生产单位绿色产品的成本为ci，制造商2 生产单位绿色产品的成本为0，且e20：制造商绿色转型需要投资，并且随着产品绿色度的提升，其投资成本也不断增加，设制造商投人成本为之n:g0.2 4,16-172模型建立与求解建立在制造商1采取不同生产模式的情形下政府分别对制造商和消费者进行补贴的博奔模型，通过对收益函数的优化求解给出最优生产及定价决策。2.1制制造商1采取传统生产模式2.1.1政府对制造商进行补贴(NM)在这种情形下，制造商1对传统产品的批发价格win进行决策，制造商2 对绿色产品的批发价格W2c进行决策，零售商对传统产品的零售价格PiN、绿色产品的零售价格P2c进行决策。制造商1、制造商2和零售商的利润分别为T M,=WIND,TR=(PIN-WIN)D,+(P2G-W2G)D,式中：s为政府给制造商提供的生产成本补贴;D和D,分别为消费者对制造商1和制造商2 的产品需求。消费者通过比较Uin与U2c的大小来选购产品：若UiNU2c且UiNO，即满足Uhttp:/hyxb 上海海事大学学报max(PiN,-X了Pi,P=Pa,其中Pac入,PIN1,则消费者会选择购买制造商1的产品；若U2cUin且U2c0，P二Pe,其中Pac入,则消费者会即满足P2GV(1)1-(2)选择购买制造商2 的产品；若Uin=U2c0,则消费者购买两种产品无差异。依据上述分析，通过效用最大化原则，计算得到各种情况下的市场需求：当0 入P2c/Pin时，消费(3)者会全部购买制造商1的产品，此时消费者对制造商1的产品需求为D,=1-PiN,其中pin1;当1-PIN+P2c入 1时，消费者会全部购买制造商2 的产品，此时消费者对制造商2 的产品需求为D，=1-P2c/（）,其中p2c;因为本文研究市场竞争下(4)的供应链结构,所以不考虑某一产品需求为零的情(5)况，此时两种产品的市场需求（均不为零）分别为D,=1 _ PIN P2c(9)1-入(10)约束条件为P2c/PIN入1-PIN+P2G,PinP2G命题1当制造商1生产传统产品，制造商2生产绿色产品，且政府为生产绿色产品的企业提供补贴时，制造商和零售商的最优策略为WiN=(-2-C2+s+2入)/Aw2c=(-2c+2s+入(-1+入)/APiN=(-6-C2+s+3入)(2 A)-1p2c=（-2 c z +2 s +入(-5+2 入)(2 A)-1(14)其中,A=-4+入,B=2(4-入)(1-入)。在制造商和零售商均采取最优策略的情况下，制造商和零售商的利润为TM,=(2+C2-S-2入)/BTM=(入(1-入)+(2 -入)(s-c2)(B)-1-m2 g/2TR=(2 c2s(4-3入)+8 入(-1+入)(s-c2)+(-4+3入)(c2+s)+(6)入(-4-A+5 )(2入B)-1(7)证明：在确定市场需求的情形下,通过逆向求解法，在制造商批发价格给定的情况下，零售商确定最2(8)优零售价格。对零售商的利润r求关于P1和p2c二TR阶偏导，易得apiN2入(1-入)0,即R为关于PIN和P2c的凹函数。第44卷(11)(12)(13)20,1-入pi第2 期令TR的一阶导数为零，联立求解可得PIN=P2G=W2c+入2再将Pin和p2c的表达式代人各制造商的利润函数,易得M,为关于Win的凹函数，TM,为关于w2c的凹函数。令制造商利润的一阶导数为零，可得wiN、W2 c，进而得到piN、P 2 c，分别见式（11）(14)。性质1在该补贴及生产策略下，制造商和零售商利润与政府补贴的关系如下：aTMIaT M20，0,ds由性质1可知,随着政府补贴力度的加大，制造商1和制造商2 的利润会降低。这是因为，当政府为生产绿色产品的制造商提供补贴时，传统制造商为了吸引消费者选择降低传统产品批发价格，而由于竞争的原因绿色制造商也会随之降低批发价格，并且降低的幅度会大于政府的补贴力度。这就导致两个制造商的利润随着政府补贴力度的增加而减少。同时,批发价格的降低会导致零售价格的降低，从而使得零售商的利润降低。在这种情形下,政府补贴力度的增大有利于消费者获取价格更为低廉的产品，消费者从中受益。2.1.2政府对消费者进行补贴(NC)在这种情形下，制造商1对传统产品的批发价格，制造商2 对绿色产品的批发价格，零售商对传统产品和绿色产品的零售价格，制造商1、制造商2 和零售商的利润求解过程同上，此处不再赘述。命题2 当制造商1生产传统产品，制造商2生产绿色产品，且政府为购买绿色产品的消费者提供补贴时，制造商和零售商的最优策略为wiN=(-2-C2+r+2)/Aw2c=（-2 c z +r(-2 +入)+入(-1+入)/APiN=(-6-C2+r+3入)(2 A)-1P2c=(-2c2+2r(-3+入)+入(-5+2 入)(2 A)-1在制造商和零售商采取最优策略的情况下，制造商和零售商的利润为TM,=(2+C2-r-2入)/BTM2=(1-入)+(2-入)(r-c2)(AB)-1-m2 gz/2徐笑凡，等：政府补贴下竞争制造商的绿色生产决策1+W1N2aTTR0,0,ds证明：分别求供应链各成员利润关于政府对制造商的补贴s的一阶偏导数，得到0(-4+入)2http:/aTR0ss由性质3 可知，政府对生产绿色产品的制造商的补贴越高，消费者对制造商1生产的传统产品的需求越小，对两个制造商生产的绿色产品的需求越大。政府补贴力度的加大，刺激了消费者购买绿色产品的欲望，使得消费者对两个制造商生产的绿色产品的需求增加，同时对传统产品的需求进一步降低。hyxb 第44卷0入(-4+入)(1-入)商的利润随着政府对制造商补贴的增加而减少。定理当1 1/,sCCi-C2-s-2+入s+2入且满足0 gig时,制造商-2+入1会选择绿色生产模式。(2+C2-s-2入)2221gi-2(4-入)(1-入)aDIN0。第2 期定理4在混合生产模式下，制造商1的利润随政府对制造商补贴力度的增大而减少。这是由于当政府补贴力度增大时，传统产品和绿色产品的批发价格均会降低。其中，制造商1生产的绿色产品批发价格的降低幅度会比制造商2 的大，以此来获得更大的市场份额。且由性质3 可知，消费者对传统产品的需求会随政府对制造商补贴力度的增大而减小，从而导致制造商1的利润随政府补贴力度的增大而减少。定理5相比于绿色生产模式，制造商1在混合生产模式下的收益更大。零售商在混合生产模式下获益更多，且收益随着政府对制造商补贴力度的增大而减小。在混合生产模式下，由于制造商1既生产传统产品也生产绿色产品，所以其获得的收益比仅生产传统产品的大。同理，零售商在制造商1采取混合生产模式下的利润也比在制造商1采取传统生产模式下的大。2.3.2政府对消费者进行补贴(DC)命题6 当制造商1采取混合生产模式，制造商2 生产绿色产品，且政府为购买绿色产品的消费者提供补贴时，制造商和零售商的最优策略为wiN=(-2-C2+r+2入)/Awic=(ci(-4+)-2 c-2r-4+3入+r入+入)/(2 A)w2c=(-2 c2-2r-+r入+入)/APiN=(-6-C2+r+3入)/(2 A)pic=(-4+)ci-2 c2-10r-12+3入+3 r+3 入)/(4A)P2c=(ci(-4+入)-2 c-10r-4-5入+3 r入+入+2 入)/(4A)定理6 在制造商1采取混合生产模式的情形下,制造商1在政府对消费者进行补贴时的利润比在政府对绿色制造商进行补贴时的大。该定理主要比较了同一生产模式下,政府对不同对象进行补贴对制造商1利润的影响。与定理1和定理2 不同的是，政府对不同对象进行补贴时，制造商1的利润会有所不同。利润变化的原因主要在于，政府对消费者进行补贴会导致制造商提高批发价格，同时对消费者进行补贴刺激了消费者购买绿色产品的欲望,因而消费者对绿色产品的需求增加，从而使得制造商1的总利润增加。3算例仿真在算例分析中，进一步比较不同生产模式、不同徐笑凡，等：政府补贴下竞争制造商的绿色生产决策-.-.NM/NC10一GM/GC8.DM-DC64200.20.40.60.81.0政府补贴力度图1政府补贴力度对制造商1利润的影响20斤-NM/NCGM/GCDMDC8400.20.4.0.60.8政府补贴力度图3政府补贴力度对零售商图4政府补贴力度对供应链利润的影响当制造商1采取混合生产模式时，政府对不同的对象进行补贴会对供应链中各成员的利润和供应链总利润产生影响。值得注意的是，当政府为购买绿色产品的消费者提供补贴时，制造商1的混合生产决策有助于将竞争对手挤出市场，获得垄断地位。在这一补贴策略下,随着补贴力度的加大，供应链总利润逐渐减少。综上所述：对于政府来说，提供补贴有利于传统制造商的绿色转型；在补贴对象方面，为生产绿色产品的制造商提供补贴更有利于供应链总利润的提高；政府要注意控制补贴力度，补贴力度的加大反而http:/103的补贴对象下政府补贴力度对供应链中各成员利润以及供应链总利润的影响，从政府角度决策最优补贴对象和补贴力度。在仿真前，对数据进行了无量纲化处理。假设参数c=3,C2=1,=1.2,入=0.8,n1=0.8,n2=0.5,g1=g2=0.8。由定理1和定理2 可知，在竞争环境下，当制造商1采取单一生产模式（只生产绿色产品或只生产传统产品）时，无论政府补贴消费者还是补贴制造商，都不会对供应链中各成员利润和供应链总利润产生影响。该结论与由断制造商组成的绿色供应链模型的结论是不同的4。当制造商1仅生产传统产品时，随着政府补贴力度的加大，供应链中各成员的利润都减少，因而供应链总利润减少。当制造商1仅生产绿色产品时，随着政府补贴力度的加大，供应链中各成员的利润都增加，因而供应链总利润增加。从图14可以看出,政府补贴力度的加大有利于提高传统企业绿色转型的意愿。125r0-5卜-20-2500.20.40.60.81.0政府补贴力度图2政府补贴力度对制造商2 利润的影响12198642281.000.20.40.60.8政府补贴力度总利润的影响hyxb -.-NM/NC/DM-GM/GC-DC.-NM/NCGM/GCDMDC1.0104会使得供应链中制造商间的竞争加剧，不利于市场发展。4结束语本文研究由两个存在竞争关系的制造商和一个零售商组成的二级供应链的绿色转型决策问题。考虑在政府补贴的条件下，面对竞争的绿色制造商，传统制造商的绿色转型问题。研究表明,政府的补贴政策能够有效激励传统制造商的绿色生产转型意愿。当传统制造商转型为仅生产绿色产品时，随着政府补贴力度的加大，供应链各成员的利润都增加，因而供应链总利润也增加。然而,政府补贴力度的加大并不总是对供应链有利的。当传统制造商采取参考文献：【1】张夏然，王自然，蓝传晓，等供应商资金约束下考虑政府补贴的供应链绿色生产决策研究J管理学报，2 0 2 2，19（2）：2 8 0-2 8 8.D0I:10.3969/j.ISSN.1672-884x.2022.02.014.【2 马妍不同渠道结构下的制造商绿色生产意愿研究J.海南金融，2 0 18(7)：3 1-41.【3】杨晓辉，游达明考虑消费者环保意识与政府补贴的企业绿色技术创新决策研究J中国管理科学，2 0 2 2，3 0(9）：2 6 3-2 7 4.D0I：10.16381/ki.issn1003-207x.2020.0311.【4曹裕，寻静雅，李青松基于不同政府补贴策略的供应链绿色努力决策比较研究J.运筹与管理，2 0 2 0，2 9(5）：10 8-118.【5】温兴琦，程海芳，蔡建湖，等绿色供应链中政府补贴策略及效果分析J管理学报，2 0 18，15（4）：6 2 5-6 3 2.D0I：10 3 6 9 6/J.I SSN.1672-884x.2018.04.017.6 BIAN J S,ZHANG G Q,ZHOU G H.Manufacturer vs.consumer subsidy with green technology investment and environmental concernJ.European Journal of Operational 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