碳交易政策下考虑过度自信的供应链减排决策研究.pdf
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1、doi:10.3969/j.issn.1007-7375.2023.03.002碳交易政策下考虑过度自信的供应链减排决策研究孙立成,于锦涵,王雨时(江苏大学 管理学院,江苏 镇江 212013)摘要:为了研究碳交易政策下供应链成员过度自信心理对供应链减排决策的影响,以一个低碳制造商与一个零售商组成的供应链为研究对象,分别构建供应链成员完全理性、仅制造商过度自信、仅零售商过度自信以及供应链成员均过度自信4种Stackelberg博弈模型,对比分析各模式下供应链的减排策略,为企业减排策略提供理论依据。研究发现如下结果。1)在碳交易政策下,制造商过度自信时,无论市场环境如何,制造商利润都会上涨,零售
2、商利润则会小幅下降;零售商过度自信时,市场环境较好,则制造商利润上涨,零售商利润下降,市场环境较差则情况相反。2)在不同的碳交易价格下,零售商利润随制造商过度自信的增加会出现不同的变化趋势。当碳交易价格较高时,零售商利润随制造商过度自信的增加会出现先上升后下降的趋势;当碳交易价格较低时,零售商利润随制造商过度自信的增加而减少。3)与供应链成员理性的情况相比,制造商过度自信或零售商过度自信均提高了产品的减排率,并且这种影响随着碳交易价格的上涨而变大。关键词:碳交易政策;过度自信;减排决策;博弈论中图分类号:F274;F224文献标志码:A文章编号:1007-7375(2023)03-0008-1
3、0Supply Chain Emission Reduction Decisions Considering Overconfidenceunder Carbon Trading PoliciesSUNLicheng,YUJinhan,WANGYushi(SchoolofManagement,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:Inordertostudytheinfluenceofoverconfidencepsychologyofsupplychainmembersonsupplychainemissionreductionde
4、cisionsundercarbontradingpolicies,takingasupplychaincomposedofalowcarbonmanufacturerandaretailerasthestudiedobject,fourStackelberggamemodelsareestablishedrespectively,includingcompleterationalityofsupplychainmembers,manufactureroverconfidenceonly,retaileroverconfidenceonlyandoverconfidenceofbothsupp
5、lychainmembers.Comparativeanalysisofsupplychainemissionreductionstrategyforeachmodelisconductedtoprovidetheoreticalbasisforenterpriseemissionreductionstrategies.Resultsareasfollows.1)Undercarbontradingpolicies,whenthemanufacturerisoverconfident,itsprofitsriseregardlessofthemarketenvironment,whilethe
6、retailerprofitsdecreaseslightly;whentheretailerisoverconfident,themanufacturerprofitsriseandtheretailerprofitsdeclinewhenthemarketenvironmentisgood,otherwisewhenthemarketenvironmentisbad.2)Underdifferentcarbontradingprices,theretailerprofitsshowdifferenttrendswiththeincreaseofmanufactureroverconfide
7、nce.Whenthecarbontradingpriceishigh,theretailerprofitsincreasefirstandthendecreasewiththeincreaseofmanufactureroverconfidence;whenthecarbontradingpriceislow,theretailerprofitsdecreasewiththeincreaseofmanufactureroverconfidence.3)Comparedwiththesituationofrationalsupplychainmembers,overconfidenceofma
8、nufacturersorretailersimprovestheemissionreductionrateofproducts,andthiseffectbecomeslargeascarbontradingpricesrise.Key words:carbontradingpolicy;overconfidence;emissionreductiondecision;gametheory第26卷第3期工 业 工 程Vol.26No.32023年6月Industrial Engineering JournalJune2023收稿日期:2021-12-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(7
9、1874071)作者简介:孙立成(1977),男,安徽省人,教授,博士,主要研究方向为低碳供应链。联合国政府气候专门委员会(IPCC)在报告中指出:人类活动产生的温室气体是全球变暖及极端气候出现的主要原因。碳交易政策作为控制碳排放的有效措施1,在实现我国双碳目标的过程中不可或缺,中国在2019年颁布碳排放权交易管理暂行条例,进一步规范了碳市场交易规则,促使企业进行低碳转型,优化供应链减排决策。张维月等2认为,仅从企业自身入手进行减排效果甚微,应在供应链企业间进行合作减排以达到减排目标。现有学者对碳规制下的供应链减排决策作了大量研究。汪明月等3以碳交易政策为背景,采用微分对策方法分析区域低碳技术
10、存量动态策略问题。王一雷等4认为基于企业碳排放历史数据的碳交易政策的实施能够从长期角度提升制造商产品的碳减排水平。崔春岳等5研究指出历史强度下降法有利于促使企业主动减排,政府制定碳配额下降幅度越大越有利于企业减排。樊文平等6和李小燕等7研究发现碳交易价格上涨会对企业低碳转型起到激励作用,实现供应链利润增长。上述文献大多在供应链成员理性情况下探究碳配额政策对减排决策的影响。然而在现实中,过度自信作为企业决策中常见的心理特征,会在一定程度上降低企业决策质量,进而影响供应链上下游的决策8。所以,研究过度自信对企业决策和利润产生的影响,具有现实意义。有关过度自信对企业决策的研究已有大量文献。万骁乐等9
11、指出,供应链成员的任何一方过度自信程度的提高会使每一位成员的利润发生变化。陈克贵等10、周永务等11、Du等12以报童模型为背景,研究过度自信零售商对市场需求的信念存在偏差时的决策问题。周辉等13研究指出,与理性制造商相比,过度自信使制造商提高产品绿色度,但同时收益减少,不利于制造商创新。Xiang等14在闭环供应链中考虑了第三方互联网回收平台的过度自信,并发现其过度自信对供应链成员有正向影响。Song等15在库存管理中结合过度自信心理,探究过度自信对其决策的影响。综上可见,尽管学者们对过度自信心理与供应链减排决策作了积极的探索,但还存在以下不足。1)目前鲜有学者将减排决策与过度自信心理结合,
12、分析过度自信对供应链减排决策的影响。过度自信心理使决策者坚信自己的判断,从而使其决策偏离最优决策,进而影响供应链成员的决策。2)目前没有学者在碳交易政策下分析过度自信对供应链减排决策的影响。碳交易作为推动制造商减排的政策工具,加强了制造商减排的动机。但当制造商高估减排率对消费者效用时,通过调整碳交易政策将有可能修正供应链成员的过度自信。3)现有考虑供应链成员均过度自信的文献较少,但是制造商在产品功能对消费者效用上的关注,往往高于对市场波动的关注。基于此,本文将在碳交易政策下引入过度自信心理,探究过度自信心理对供应链减排决策的影响。首先,根据以往学者们的研究,构建各个供应链成员过度自信下的需求与
13、收益表达式,分析过度自信心理对减排率与利润的影响。其次,结合碳交易政策,分析供应链内部与外部因素共同作用下,供应链的减排决策。最后,通过数值仿真,探究在不同主体过度自信的情况下,不同过度自信形式对供应链减排决策的影响。1 问题描述与模型假设 1.1 问题描述本文构建一个制造商和一个零售商组成的二级供应链。当政府采取更加严格的碳政策时,制造商将被纳入碳交易市场,此时,制造商对自身产品减排效果的估量存在偏差,即过度自信地认为消费者对减排率高的产品有较高支付意愿;零售商认为在销售产品过程中与顾客直接接触,更加了解市场行情,对市场需求的信念存在偏差,即过度自信地认为市场随机因素的变动范围比实际情况小。
14、在此基础上,讨论制造商和零售商在均完全理性、仅制造商过度自信、仅零售商过度自信以及制造商和零售商均过度自信4种情形下供应链成员的决策行为,探究在碳交易政策下,不同模式的过度自信对供应链成员减排决策的影响。1.2 模型假设具体参数及变量符号说明如表1所示。g22g01)生产低碳产品的绿色投入成本为,。ab0abp0022)假设产品的市场需求函数为线性函数,为市场潜在总需求;为需求对价格的敏感系数,且;表示市场上不确定性因素对产品需求的影响,服从均值为,方差为的正态分布,则第3期孙立成,于锦涵,王雨时:碳交易政策下考虑过度自信的供应链减排决策研究9产品实际市场需求为Q=abp+k+。3)制造商过度
15、自信表现为,对减排效果的估量存在偏差,认为消费者对减排率高的产品有更多的支付意愿,即假设过度自信制造商市场需求为10Qm=abp+(1+m)k+。m 0,102mm=0其中,服从均值为,方差为的正态分布,随着的增大,过度自信制造商估计的市场需求比实际情况大。表示制造商完全理性。4)零售商过度自信表现为对市场需求的信念存在偏差,零售商眼中市场不确定性因素 的变动范围比实际情况小,即假设过度自信零售商的随机市场需求为9Qr=abp+k+(1r)。r0,10(1r)22rr=0其中,服从均值为,方差为的正态分布,表明过度自信的零售商估计的市场需求均值与实际一致,方差随着零售商过度自信 的增加的比实际
16、需求小。表示零售商完全理性。ab(c+2epc)+k05)由于市场潜在需求通常较大,所以在此假设。6)虽然制造商和零售商对市场需求预测方面表现出的过度自信存在差异,但他们不会在博弈过程中了解到对方的信心而改变自己的信心,且市场生产能力是一定的,所以制造商和零售商会通过调整单位产品价格和减排率的方式保障自身盈利。根据上述假设,得出供应链中制造商和零售商的利润函数,当供应链成员为理性时,理性的零售商期望的利润函数为Nr=(pw)Q。(1)理性的制造商的利润函数为Nm=(wc)Q pcQ(1)ee0g22。(2)当供应链成员具有过度自信心理时,过度自信的制造商期望的利润函数为Om=(wc)Qm pc
17、Qm(1)ee0g22。(3)过度自信的零售商期望的利润函数为Or=(pw)Qr。(4)2 决策模型本节将根据逆向归纳法对4种决策模型分别进行求解,得出制造商和零售商的最优决策。2.1 制造商和零售商完全理性供应链决策模型(模式 1)2r2p=2b0rp=0在此模型中,制造商和零售商均不具有过度自信倾向。由式(1)可得,所以零售商利润存在最大值,由得p1=a+bw+k2b。(5)p1m1H1(p1,1)=bkbepc2kbepc2ekpcg4bg+k2+bepc(2k+bepc)0b0b(gekpc)14(kbepc)20w11m1w11将代入式(2)中,对应的Hessen矩阵为。当时,其一阶
18、顺序主子式,二阶顺序主子式,可知矩阵负定,、存在最优解。对分别求关于、的一阶最优条件解,可得w1=1M2ag+aepcE+(c+bepc)(2bg+k2+bekpc)2g+epcE;(6)表 1 参数符号说明Table 1 Symbol description符号含义c单位产品的生产成本p产品的销售价格w产品的批发价格Q产品实际市场需求Qr过度自信零售商认为的市场需求Qm过度自信制造商认为的市场需求e制造商单位初始碳排放量e0政府分配给制造商的碳排放额度pc单位产品碳交易价格制造商产品减排率g制造商碳减排成本系数k消费者对产品减排率的敏感程度m制造商过度自信系数r零售商过度自信系数Nr理性零售
19、商的期望利润Nm理性制造商的期望利润Or过度自信零售商的期望利润Om过度自信制造商的期望利润10工业工程第26卷1=N(k+bepc)M。(7)M=4bg+k2+bepc(2k+bepc)0N=ab(c+epc)+0E=k+bepc0式中,;。w11将、代入式(5)可得p1=1M3ag+aepcE+(c+bepc)(bg+k2+bekpc)3g+epcE。(8)w11p1将、代入式(1)和式(2)可得r1=bg2(N)2M2;(9)m1=12Ma2g2e0k2pc4be0pc(2g+ekpc)+b2c2g+2cegpc+e2p2c(g2e0pc)2agb(c+epc)2bg(c+epc)+g2
20、。(10)2.2 仅制造商存在过度自信的供应链决策模型(模式 2)2r2p=2b0rp=0在此模型中,零售商不具有过度自信倾向,而制造商过度自信地认为消费者更青睐减排率高的产品,这会影响制造商的决策以及供应链成员利润。由式(4)可得,所以零售商利润存在最大值,由得p2=a+bw+k2b。(11)p2m2H2(p2,2)=bkbepc+2km2kbepc+2km2ekpc(1+2m)gA0b0bgbekpc(1+2m)14(kbepc+2km)20w22m2w22将代 入 式(3)中,对 应 的 Hessen矩 阵。当时,一阶顺序主子式,二阶顺序主子式,可知矩阵负定,、存在最优解。对分别求关于、
21、的一阶最优条件解,可得w2=1bA2g+a2g+epc(E+2km)+k(1+2m)c(k+2km)+G+bcF+epc(2g+G);(12)2=(E+2km)NA。(13)A=4bg+b2e2p2c+2bekpc(1+2m)+(k+2km)20G=epc(k+u+2km)F=2g+ekpc(1+2m)式中,。w22将、代入式(11)可得p2=1Abb3ag+aepcE+(c+bepc)(bg+k2+bekpc)3g+epcE+kb(c+epc)(3k+bepc)+a(k+3bepc)+(k+3bepc)m+2k22mN。(14)w22p2将、代入式(1)和式(3)可得r2=N2k2m(1+2
22、m)+b(g+ekpcm)2Ab;(15)m2=e0pcgN22A。(16)2.3 仅零售商存在过度自信的供应链决策模型(模式 3)2r2p=2b0rp=0在此模型中,制造商完全理性,零售商具有过度自信倾向。由式(4)可得,所以零售商利润存在最大值,由可得p3=a+u+bw+kr2b。(17)p3m1H3(p3,3)=bkbepc2kbepc2ekpcgM0b0b(gekpc)+14(kbepc)20w33m3w33将代 入 式(2)中,对 应 的 Hessen矩 阵。当时,一阶顺序主子式,二阶顺序主子式,可知矩阵负定,、存在最优解。对分别求关于、的一阶最优条件解,可得w3=1Mck2+bc(
23、2bg+bekpc)+a(2g+epcE)2g+ekpc(k+)+r(2g+ekpc)+bepc2g+epc(k+H);(18)3=Ea+b(c+epc)HM。(19)H=(1+r)式中,。w33将、代入式(17)可得p3=1Mbb3ag+aepcE+(c+bepc)(bg+k2+bekpc)3g+epcEr(bg+k2+bekpc)。(20)w33p3将、代入式(2)和式(4)可得r3=bgN+3bg+k2+bepc(2k+bepc)r2bM2;(21)m3=12Ma2g2e0k2pc+b2c2g+2cegpc+e2p2c(g2e0pc)+gH22agb(c+epc)H2b2e0pc(2g+
24、ekpc)+g(c+epc)H。(22)第3期孙立成,于锦涵,王雨时:碳交易政策下考虑过度自信的供应链减排决策研究11 2.4 制造商和零售商均存在过度自信的供应链决策模型(模式 4)2r2p=2b0rp=0p4在此模式中,制造商和零售商均存在过度自信。由式(4)可得,所以零售商利润存在最大值,由可得为p4=a+u+bw+kr2b。(23)p4m2H4(p4,4)=bkbepc+2km2kbepc+2km2ekpc(1+2m)gA0b0bgbekpc(1+21)+14(kbepc+2k1)20w44m4w44将代 入 式(3)中,对 应 的 Hessen矩 阵。当时,一阶顺序主子式,二阶顺序主
25、子式,可知矩阵负定,、存在最优解。对分别求关于、的一阶最优条件解,可得w4=1Ab2g+a2g+epc(E+2km)+k(1+2m)c(k+2km)+G+Fr+bcF+epc(2g+G);(24)4=(E+2km)ab(c+epc)+HA。(25)w44将、代入式(23)可得p4=1Aba3bg+bepcE+km(k+3bepc)+2k22m+b2c(g+ekpc(1+m)+epc(g+epc(k+km)1Abk2Hm(1+r)+r+1Abbck2(1+m)(1+2m)+g(3+r)+ekpc(+k(1+m)(1+2m)(m(3+r)+r)。(26)w44p4将、代入式(3)和式(4)可得m4
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