余利娥

摘要：比較碳稅政策下的兩零售商分散決策和合作決策下供應(yīng)鏈的最小總成本與碳排放發(fā)現(xiàn)，JMI策略可以在降低供應(yīng)鏈的總成本的同時(shí)降低碳排放，特別是采取貨存第三方的JMI策略時(shí)，碳減排的效果最顯著，但是第三方配送中心的成本會(huì)增加，不能實(shí)現(xiàn)怕累托改進(jìn)，利用Shapley值法制定物流配送服務(wù)價(jià)格則可以促進(jìn)配送中心和兩零售商的三方合作。分析配送中心的負(fù)優(yōu)勢(shì)系數(shù)對(duì)三方分配利潤(rùn)的影響發(fā)現(xiàn)，Shapley值法可以增強(qiáng)合作的積極性。利用數(shù)值算例分析發(fā)現(xiàn)，碳稅率對(duì)最優(yōu)訂購(gòu)批量的影響取決于作業(yè)成本與碳排放量的比值

關(guān)鍵詞：聯(lián)合庫(kù)存管理;碳排放;碳稅;Shapley值法

中圖分類號(hào)：F252

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-626X（2018）05-0072-10

一、引言及文獻(xiàn)回顧

2015年11月30日，習(xí)近平總書記在氣候變化巴黎大會(huì)上再次承諾中國(guó)將于2030年實(shí)現(xiàn)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。2016年年初廣東省、浙江省、福建省等省份在兩會(huì)期間紛紛提出要大力發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)獲得我國(guó)政府和企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注。供應(yīng)鏈在運(yùn)輸、庫(kù)存管理等作業(yè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放，Jira等（2013）指出由供應(yīng)鏈產(chǎn)生的碳排放超過(guò)了由全球2500家最大的公司運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的碳排放，而這些公司估計(jì)產(chǎn)生了全球20%的碳排放[1]。因此研究供應(yīng)鏈的碳減排問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1997年《京都議定書》通過(guò)后，各國(guó)政府紛紛出臺(tái)各種碳排放政策，以降低碳排放。目前各國(guó)應(yīng)用得較多的碳排放政策主要有碳稅政策、碳限額政策、碳限額與交易政策、碳限額與補(bǔ)償政策等。學(xué)者們?cè)谔寂欧耪叻矫娴难芯课墨I(xiàn)較多。Kuo等（2016）分析了碳稅政策對(duì)企業(yè)新技術(shù)投資的影響，指出通過(guò)制定合理的碳稅稅率可以促使企業(yè)降低生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放[2]。王慧慧等（2016）利用基尼系數(shù)優(yōu)化模型對(duì)全球132個(gè)國(guó)家的碳排放配額進(jìn)行了公平分配[3]。Carmona等（2011）研究了期權(quán)估值風(fēng)險(xiǎn)中性模型的碳排放權(quán)定價(jià)問(wèn)題[4]。趙榮欽等（2015）對(duì)區(qū)域碳補(bǔ)償進(jìn)行了研究綜述，分析了碳補(bǔ)償?shù)膬?nèi)涵和特征[5]。

關(guān)于低碳供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)管理的研究文獻(xiàn)也較多。Sazvar等（2014）指出由于消費(fèi)者低碳意識(shí)的加強(qiáng)以及法規(guī)的約束，使得企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中不得不減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，因此研究供應(yīng)鏈對(duì)環(huán)境的影響至關(guān)重要[6]。Cholette等（2009）測(cè)量了葡萄酒供應(yīng)鏈中運(yùn)輸和庫(kù)存環(huán)節(jié)的碳排放量[7]。Pan等（2013）采用某企業(yè)的運(yùn)輸數(shù)據(jù)，研究了不同運(yùn)輸方式下的碳排放量，指出采用多式聯(lián)運(yùn)可以有效降低運(yùn)輸過(guò)程中的碳排放量[8]。Hoen等（2014）研究了碳排放規(guī)制（排放成本和排放限制）對(duì)企業(yè)運(yùn)輸方式選擇的影響并提出建議[9]。Ji等（2014）構(gòu)建了一個(gè)可持續(xù)的供應(yīng)鏈模型，研究了如何在生產(chǎn)、配送和處理各階段盡可能地減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響[10]。李劍等（2016）基于EOQ模型，以一個(gè)供應(yīng)商和一個(gè)零售商組成的供應(yīng)鏈為研究對(duì)象，建立了包含減排投資的碳交易模型，研究了碳交易價(jià)格對(duì)零售商和供應(yīng)商的影響[11]。徐春秋等（2016）建立了供應(yīng)鏈上下游聯(lián)合減排與低碳宣傳的微分博弈模型[12]。趙道致等（2016）借助微分博弈研究了單個(gè)供應(yīng)商和單個(gè)制造商合作的兩級(jí)供應(yīng)鏈縱向合作減排問(wèn)題[13]。

聯(lián)合庫(kù)存管理（JMI）是一種在供應(yīng)商管理庫(kù)存（VMI）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的上游企業(yè)和下游企業(yè)權(quán)力責(zé)任平衡和風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的庫(kù)存管理模式，強(qiáng)調(diào)雙方同時(shí)參與，共同制定庫(kù)存計(jì)劃。JMI打破了各企業(yè)各自為政的庫(kù)存管理方式，體現(xiàn)了供應(yīng)鏈的集成管理思想，有利于降低供應(yīng)鏈的庫(kù)存成本。關(guān)于聯(lián)合庫(kù)存管理的研究文獻(xiàn)較多。Goyal（ 1977）首次提出聯(lián)合庫(kù)存管理策略的重要性[14]。Ben-Daya等（2004）研究了單供應(yīng)商一單制造商的供應(yīng)鏈聯(lián)合庫(kù)存管理問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)采用聯(lián)合庫(kù)存管理策略可以降低成本[15]。Chen等（2007）提出了一個(gè)允許延遲支付的聯(lián)合庫(kù)存管理模型，確定了最優(yōu)補(bǔ)貨間隔時(shí)間和最優(yōu)補(bǔ)貨頻率[16]。莫正敏等（2008）研究了兩個(gè)需求量不同的制造商參與聯(lián)合采購(gòu)的經(jīng)濟(jì)訂購(gòu)批量模型，指出采取聯(lián)合采購(gòu)及聯(lián)合庫(kù)存管理策略可以降低制造商的成本[17]。Sajadieh等（2009）研究了提前期為隨機(jī)變量的單供應(yīng)商一單零售商供應(yīng)鏈的聯(lián)合庫(kù)存管理模型[18]。Olson等（2010）提出當(dāng)買賣雙方合作時(shí)應(yīng)該建立一個(gè)共同的庫(kù)存管理系統(tǒng)，以發(fā)揮供應(yīng)鏈的集成優(yōu)勢(shì)[19]。Huang等（2011）利用納什均衡建立了一個(gè)三層的動(dòng)態(tài)非合作博弈庫(kù)存模型[20]。Sana（2011）研究了由供應(yīng)商、制造商和客戶組成的三級(jí)供應(yīng)鏈，試圖通過(guò)協(xié)同制定生產(chǎn)和庫(kù)存決策來(lái)最大化供應(yīng)鏈的期望利潤(rùn)[21]。Hsu等（2013）研究了當(dāng)供應(yīng)商生產(chǎn)的產(chǎn)品存在質(zhì)量問(wèn)題時(shí)供應(yīng)商和買方合作的聯(lián)合庫(kù)存管理模型[22]。Shahpouri等（2013）建立了一個(gè)供應(yīng)商一買方合作的聯(lián)合庫(kù)存管理模型，并給出了獲得最優(yōu)解的算法[23]。高春瑜（2013）指出了聯(lián)合庫(kù)存管理的四種實(shí)現(xiàn)方式[24]。Yang等（2014）假設(shè)瑕疵品發(fā)生在原材料供應(yīng)和產(chǎn)品制造階段，在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)三級(jí)供應(yīng)鏈的聯(lián)合庫(kù)存管理模型[25]。Yang等（2015）研究了在有一定瑕疵品率的情形下，付款周期取決于購(gòu)買價(jià)格的供應(yīng)鏈聯(lián)合庫(kù)存管理模型，指出合適的庫(kù)存策略能夠提高供應(yīng)鏈的期望總利潤(rùn)[26]。冉文學(xué)等（2017）研究了供應(yīng)商和零售商采取聯(lián)合庫(kù)存管理策略下生鮮食品的最優(yōu)供給策略[27]。江玉杰（2018）構(gòu)建了二級(jí)服裝供應(yīng)鏈的聯(lián)合庫(kù)存管理模型[28]。陳忐松等（2018）分析了考慮公平關(guān)切的聯(lián)合庫(kù)存管理模式下，供應(yīng)鏈上游企業(yè)和下游企業(yè)的協(xié)調(diào)問(wèn)題[29]。

目前，從碳排放測(cè)量、運(yùn)輸方式選擇、配送網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等方面研究低碳供應(yīng)鏈的文獻(xiàn)較多，但是從庫(kù)存策略角度研究低碳供應(yīng)鏈的文獻(xiàn)較少;研究供應(yīng)鏈縱向合作的聯(lián)合庫(kù)存管理策略的文獻(xiàn)較多，而研究供應(yīng)鏈橫向合作的聯(lián)合庫(kù)存管理策略的文獻(xiàn)較少，莫正敏等（2008）雖然研究了兩個(gè)制造商的聯(lián)合庫(kù)存管理策略，但是其沒(méi)有考慮碳排放政策對(duì)供應(yīng)鏈決策的影響，而且也沒(méi)有考慮不同的JMI實(shí)現(xiàn)方式對(duì)供應(yīng)鏈決策的影響?；诖?，本文以由一個(gè)供應(yīng)商和兩個(gè)零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為研究對(duì)象，以EOQ模型作為零售商的貨物訂購(gòu)方式，研究了碳稅政策下，兩個(gè)零售商橫向合作對(duì)供應(yīng)鏈的碳排放影響以及不同的JMI實(shí)現(xiàn)方式對(duì)供應(yīng)鏈的碳排放影響，并利用Shapley值法對(duì)供應(yīng)鏈利益進(jìn)行分配，以實(shí)現(xiàn)帕累托改進(jìn)。

二、模型與分析

（一）基本假設(shè)及參數(shù)、成本構(gòu)成說(shuō)明

1.基本假設(shè)

為了方便建立模型，本文的基本假設(shè)如下：兩零售商具有相互獨(dú)立且確定的年需求量;每次以相同的訂貨批量向供應(yīng)商訂貨，且單位商品訂購(gòu)價(jià)格不隨訂購(gòu)批量的變化而改變;每次的訂貨成本和訂貨產(chǎn)生的碳排放量固定且相同，單位商品年儲(chǔ)存成本和單位商品儲(chǔ)存時(shí)的年碳排放量相同;由于配送中心更加專業(yè)，因此配送中心的各項(xiàng)作業(yè)成本和碳排放相較于零售商而言具有一定的優(yōu)勢(shì);各項(xiàng)成本均由負(fù)責(zé)管理庫(kù)存的一方承擔(dān);碳排放成本按照征收碳稅的方式計(jì)算。

2.參數(shù)說(shuō)明

參數(shù)、符號(hào)說(shuō)明如表1所示。

3.成本構(gòu)成

模型的總成本由訂貨成本、儲(chǔ)存成本、購(gòu)置成本和碳排放成本四部分構(gòu)成。由于單位商品訂購(gòu)價(jià)格不隨訂購(gòu)批量的變化而改變，因此無(wú)論兩個(gè)零售商的訂購(gòu)批量是多少，是否采取JMI策略，商品的總購(gòu)置成本固定，即為兩零售商的需求量之和與商品單價(jià)的乘積，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在總成本中去掉商品購(gòu)置成本，即：總成本=訂貨成本+儲(chǔ)存成本+碳排放成本。

（三）兩零售商集中決策

兩零售商聯(lián)合訂貨并采取JMI策略，可采取貨存需方或貨存第三方的JMI實(shí)現(xiàn)方式。

1.貨存需方

假設(shè)將商品存放在零售商1處，此時(shí)兩個(gè)零售商采取聯(lián)合訂貨策略，由零售商1統(tǒng)一向供應(yīng)商訂貨來(lái)滿足自己的需求和零售商2的需求，此時(shí)，供應(yīng)鏈系統(tǒng)總的客戶需求為D1+D2，零售商2由零售商1負(fù)責(zé)商品的補(bǔ)給，零售商2由于不需要向供應(yīng)商訂貨，也不儲(chǔ)存商品，其訂貨成本、儲(chǔ)存成本和碳排放成本均為0，所以

由于兩零售商每次的訂貨成本和訂貨產(chǎn)生的碳排放量固定且相同，單位商品年儲(chǔ)存成本和單位商品儲(chǔ)存時(shí)的年碳排放量相同，因此無(wú)論是將商品存放在零售商l處還是存放在零售商2處，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總成本函數(shù)不變，最優(yōu)訂購(gòu)批量、供應(yīng)鏈系統(tǒng)的最小總成本、碳排放量相同。

2.貨存第三方

第三方配送中心負(fù)責(zé)實(shí)施聯(lián)合訂貨和JMI策略，即配送中心按照兩個(gè)零售商的需求量統(tǒng)一向供應(yīng)商訂貨，并將供應(yīng)商提供的商品運(yùn)輸?shù)阶约旱膫}(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存，然后根據(jù)兩個(gè)零售商的需求實(shí)施配送，零售商沒(méi)有庫(kù)存。由于各項(xiàng)成本均由負(fù)責(zé)管理庫(kù)存的一方承擔(dān)，因此在這種JMI模式下，兩個(gè)零售商的總成本和碳排放均為0，此時(shí)所有的成本均由配送中心承擔(dān)。

三、基于Shapley值法的物流配送服務(wù)價(jià)格制定

采取貨存第三方的JMI策略，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總成本和碳排放最低，從供應(yīng)鏈整體優(yōu)化的角度來(lái)看，該策略最優(yōu)。此時(shí)，兩零售商的成本均為0，比不采取JMI策略時(shí)低，而配送中心不提供JMI服務(wù)時(shí)的成本為0，提供JMI服務(wù)時(shí)的成本為（ ），成本增加，無(wú)法實(shí)現(xiàn)帕累托改進(jìn)。實(shí)際上配送中心不可能免費(fèi)提供JMI服務(wù)，必然會(huì)向兩個(gè)零售商收取一定的物流配送服務(wù)費(fèi)用，以此來(lái)賺取利潤(rùn)，而零售商則可以通過(guò)支付物流配送服務(wù)費(fèi)用來(lái)鼓勵(lì)配送中心提供JMI服務(wù)，從而降低自己的成本來(lái)提高利潤(rùn)。通過(guò)制定物流配送服務(wù)價(jià)格，可以實(shí)現(xiàn)帕累托改進(jìn)。

由命題4、5可知：當(dāng)配送中心相較于零售商不具有作業(yè)成本和碳排放優(yōu)勢(shì)時(shí)，零售商l和零售商2將平分供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總利潤(rùn);隨著配送中心的作業(yè)成本和碳排放優(yōu)勢(shì)增強(qiáng)，零售商1和零售商2所分配的利潤(rùn)占供應(yīng)鏈系統(tǒng)總利潤(rùn)的比例越來(lái)越低，但是由于e值的降低，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總利潤(rùn)增加，最終使得零售商1和零售商2所分配的利潤(rùn)越來(lái)越大。

綜上所述，為了獲取更高的利潤(rùn)，配送中心會(huì)努力降低作業(yè)成本和碳排放，零售商1、2則會(huì)幫助配送中心降低作業(yè)成本和碳排放。采用Shapley值法對(duì)配送中心和兩零售商進(jìn)行利潤(rùn)分配有利于增加三方合作的積極性，并且促進(jìn)三方都努力降低作業(yè)成本和碳排放，而由命題l的證明過(guò)程可知，隨著e值的降低，采取貨存第三方的JMI策略后供應(yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放也隨之降低。所以采取Shapley值法制定物流配送服務(wù)價(jià)格既有利于增加供應(yīng)系統(tǒng)的總利潤(rùn)，又有利于降低供應(yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

五、算例分析

為了驗(yàn)證各命題的正確性以及分析碳稅率對(duì)最優(yōu)訂購(gòu)批量的影響，本節(jié)利用數(shù)值進(jìn)行算例分析。為了方便計(jì)算，各參數(shù)取值如表2所示。

（一）零售商分散決策與集中決策的比較

為了方便計(jì)算，取e=0.5，r=l，零售商分散決策和集中決策的結(jié)果如表3所示。

表3的計(jì)算結(jié)果表明JMI庫(kù)存策略可以降低供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總成本和碳排放，而貨存第三方的JMI策略比貨存需方的JMI策略效果更好，這是因?yàn)榕渌椭行南噍^于零售商具有作業(yè)成本和碳排放優(yōu)勢(shì)。

（二）e值對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)分配的影響

為了方便計(jì)算，取r=l，取e值從0.1到1.0，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總利潤(rùn)及各參與方的分配利潤(rùn)隨e值變化的趨勢(shì)如圖l所示。

由圖1可知，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總利潤(rùn)、配送中心分配的利潤(rùn)和兩個(gè)零售商分配的利潤(rùn)均隨e值增加而減少，且零售商1的分配利潤(rùn)大于等于零售商2的分配利潤(rùn)。數(shù)值分析的結(jié)果驗(yàn)證了命題2、3、4、5的正確性。同時(shí)，隨著e值增加，配送中心分配的利潤(rùn)的降低幅度大于兩個(gè)零售商分配的利潤(rùn)的降低幅度，這是因?yàn)榕渌椭行姆峙涞睦麧?rùn)主要來(lái)源于其作業(yè)成本和碳排放優(yōu)勢(shì)，當(dāng)優(yōu)勢(shì)減弱時(shí)，其分配的利潤(rùn)降幅較大，進(jìn)一步說(shuō)明采取Shapley值法對(duì)三方進(jìn)行利潤(rùn)分配時(shí)，配送中心具有較強(qiáng)的降低作業(yè)成本和碳排放的動(dòng)機(jī)。

（三）r和e對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)碳排放的影響

取r值從1到10，e值從0.1到1.0，采取貨存第三方的JMI策略后供應(yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放的變化趨勢(shì)如圖2所示。

由圖2可知，當(dāng)采取貨存第三方的JMI策略時(shí)，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放量隨r值的增加而減少，隨e值的增加而增加，這是因?yàn)樘级惵实脑黾邮沟霉?yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放成本增加，配送中心為了降低總成本，必然會(huì)想方設(shè)法降低碳排放量;而e值的增加表明配送中心的碳排放優(yōu)勢(shì)減弱，采取JMI策略對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)碳減排的效果減弱。從供應(yīng)鏈系統(tǒng)碳減排的角度考慮，采取較高的碳稅率會(huì)降低供應(yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放，而配送中心則應(yīng)努力降低其作業(yè)時(shí)的碳排放量。

（四）r對(duì)最優(yōu)訂購(gòu)批量的影響

為了方便計(jì)算，取e=0.5，取r值從1到10，分兩種情況進(jìn)行比較：（l）當(dāng)c1k>c2t時(shí)，取c1=t=k=1，c2=0.5;（2）當(dāng)c1k

六、結(jié)論

本文以由一個(gè)供應(yīng)商和兩個(gè)零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為研究對(duì)象，研究了不同的JMI實(shí)現(xiàn)方式對(duì)供應(yīng)鏈的碳排放影響，研究結(jié)果表明采取JMI庫(kù)存策略在降低供應(yīng)鏈的成本的同時(shí)降低了供應(yīng)鏈的碳排放，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。同時(shí)，配送中心應(yīng)對(duì)兩個(gè)零售商制定不同的物流配送服務(wù)價(jià)格來(lái)促進(jìn)三方合作，并且努力降低自己的作業(yè)成本和碳排放量，以增加自身的利潤(rùn)并降低供應(yīng)鏈的總成本和碳排放。

本文對(duì)碳排放成本的計(jì)算采用的是征收碳稅的方式，沒(méi)有考慮碳限額、碳限額與交易等碳排放政策對(duì)供應(yīng)鏈的決策的影響，而且由命題2可知，對(duì)于兩個(gè)零售商而言，采取Shapley值法進(jìn)行利潤(rùn)分配，需求量小的零售商總是能分得更多的利潤(rùn)，這是否公平以及對(duì)供應(yīng)鏈的決策是否會(huì)產(chǎn)生影響等問(wèn)題有待進(jìn)一步的研究。

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