第13卷第3期 2004年6月
系统工程理论方法应用
前女友结婚
SYST E M S EN G I N EER I N G-TH EOR Y M ETHODOLO GY A PPL I CA T I ON S
V o l .13N o.3
Jun .2004
文章编号:100522542(2004)0320268204
生态供应链下环境型采购的博弈分析
陈 杰, 屠梅曾, 赵 旭
(上海交通大学安泰管理学院，上海200052)
【摘要】环境质量的迅速恶化引起了政府、学术界和公众的共同关注。生态供应链是解决环境问题的系统方法，环境型采购是生态供应链的重要组成部分。运用博弈理论，分析了在当前绿色原料和非绿色原料并存的市场环境下环境型采购的博弈模型，得出了一系列结论，给出了促进环境型采购行为发生的途
径。
关键词：环境型采购；生态供应链；完全信息静态博弈；纳什均衡中图分类号:F 062.1 文献标识码:A
Gam e Analysis for Env ironm en tal Purchasi ng under the
C ircu m stance of Ecolog ical Supply Cha i n
广场景观CH EN J ie , TU M ei 2z eng , ZH A O X u
(A n tai Schoo l of M anagem en t ,Shanghai J iao tong U n iversity ,Shanghai 200052,Ch ina )
【A bs tra c t 】T he deteri o rati on of environm en tal quality has cau d m o re atten ti on of governm en t ,academ ia and pub lic .T he eco logical supp ly chain is a system atic m ean s to reso lve the environm en tal p rob lem s ,and the environm en tal p u rchasing is an esn tial elem en t to the eco logical supp ly chain .Gam e theo ry is u d to analyze the environm en tal pu rchasing m odel under the m arket conditi on in w h ich the green raw m aterial and non 2green raw m aterial appear at the sam e ti m e .Som e resu lts are derived and m ethods fo r i m p roving environm en tal p u rchasing are given .
Ke y w o rds :environm en tal pu rchasing ;eco logical supp ly chain ;static gam e of com p lete info r m ati on ;N ash
equ ilib rium
收稿日期:2002206224 修订日期:2003206220
基金项目：国家自然科学基金资助项目(70172002)
作者简介：陈 杰(19752)，女，博士。主要从事工业工程管理与
生态经济研究。
在人类漫长的发展历程中，洁净的空气、干净的水和清洁的环境曾经被视为免费的资源。在科学技术不发达、生产力低下、人口数量少的情况下，人们从事生产活动对环境的破坏作用还没有突破生态系统自我调节、自我适应的能力极限，因此，人类活动的干预还不足以对自然界的平衡造成威胁。但随着科学技术的发展，尤其是两次工业技术革命后，人类征服自然的能力大大增强，人们开始以从未有过的深度和广度按照人类的意愿来改造自然；与此同时，人口数量的激增给工业和农业生产带来了巨大压力，也导致城市面积的迅速扩张。为了满足人类无止
境的欲望，借助现代科技的新成果，人类对自然资源采取了不顾后果的掠夺式开发。这种只顾满足人类单方面的需求、忽略甚至牺牲自然界需求的发展战略最终使人类自食其果：厄尔尼诺现象肆虐横行、淡水资源匮乏和土地沙漠化日益严重……。这些严峻的环境问题已经成为制约人类发展的“瓶颈”。
1 生态供应链和环境型采购
自然资源的迅速枯竭和人类生存环境的迅速恶化等一系列环境问题引起了政府、学术界和公众的高度关注。为了改善人类的生存环境，各国政府纷纷制订出旨在保护环境的法律法规，公众也开始要求企业在开展生产活动时尽量减小对环境的破坏。迫于政府和公众的压力，企业安装了除尘装置和污水处理装置等污染治理设备。治污设备的安装在一定
程度上遏制了自然环境恶化的速度，但是，单个企业对污染物采取的“末端治理”方式，其治污成效是局部的、有限的。与供应链集成了各企业的优势从而发挥了1+1>2的“协同效应”类似，在治理污染时也可以把视野从单个企业独立治污转向企业集团集体治污，进而解决污染治理中的效率与效益问题。生态供应链就是这种转变的产物；生态供应链[1]是对传统供应链的改进和完善，通过对供应链各个环节和供应链整体实施环境管理，最小化产品从原材料采购到用后制品处理的整个生命周期的环境影响。
采购部门就像一座桥梁，沟通了供应链中企业的生产需求与物资供应，使企业间的生产合作成为了可
能。采购部门既是一个联系本企业与其他企业的“纽带”，也是企业内向物流的起点。采购部门提供的原材料的质量和环境性能直接关系到企业生产产品的质量和环境性能。有学者认为[2]，企业的环境管理体系要富有成效，就必须把采购部门作为一个必要组成部分纳入企业的环境管理体系。作为生态供应链的一个重要环节，采购部门提供的原材料的环境性能决定了工序间边角料和用后制品的回收和再利用，采购的机器设备也决定了设备的能耗和排放，因此，采购部门对环境的态度在很大程度上会影响企业对环境的态度，影响生态供应链的运作绩效。
生态供应链环境下的采购行为称为环境型采购。Carter和Carter把环境型采购定义为：为了促进回收、再利用和资源的减量使用，采购部门参与供应链管理的各种活动[3]。环境型采购主要包括与原材料获取相关的内容，如供应商的选择、评价和开发；供应商的运作；内向物流；包装；回收、再利用、原材料的减量化以及企业产品的最终处理[4]。根据环境型采购的定义，可以看出环境型采购是生态供应链的一个非常重要的子集。
2 环境型采购的博弈模型
生态供应链中核心企业从供应商处获得生产所必须的原材料和半成品。在当前绿色产品和非绿色产品并存的市场条件下，供应商有两种策略可以选取：提供绿色原料和提供非绿色原料。核心企业也有两种策略可以选取：采购和不采购。环境型采购博弈的策略组合如图1所示。
对不同策略下核心企业和供应商的成本、收益作如下假设:U pg为供应商提供绿色原料时核心企业的利润;U pc为供应商提供非绿色原料，核心企业的利润;U gr表示供应商提供绿色原料时的收益,C gr表示供应商提供绿色原料时的成本;U cr
表示供应商提
图1 环境型采购博弈的策略组合
供非绿色原料时的收益,C cr表示供应商提供非绿色原料时的成本;L表示供应商提供非绿色原料时核心企业遭受的损失;F表示供应商提供非绿色原料时面临的惩罚。根据上述参数的定义，显然有U gr< U cr,C gr>C cr。令0gr=U gr-C gr,0cr=U cr-C cr，进而有0gr<0cr，说明供应商提供绿色原料的效用小于提供非绿色原料的效用。该结论可以用反证法来证明。如果0gr>0cr，而供应商在提供非绿色原料时还
连萌要被惩罚，那么供应商的理性选择就是供应绿色原料，此时供应商只有唯一策略——供应绿色原料。根
据参数的定义，博弈的收益矩阵如图2所示。
图2 环境型采购博弈的收益矩阵
对该收益矩阵的解释如下：当供应商在合作的某一阶段提供非绿色原料时，考虑到重新选择合作伙伴的成本和风险，核心企业不会因为供应商偶尔的投机行为就轻易终止与供应商建立的战略联盟关系，因此，核心企业采取罚款等手段来惩罚供应商，促使其下次提供绿色原料。对供应商而言，他在供应链中处于被选择的地位，自然不愿意主动终止与核心企业的合作关系，所以当供应商提供非绿色原料时，无论核心企业购买或不购买，因为自己确实提供了非绿色原料，所以供应商也会心甘情愿地接受处罚(如缴纳罚金)。
3 环境型采购博弈的纳什均衡分析假设博弈双方都知道对方的策略空间和相应的效用，在短期均衡中，图2可以按照完全信息静态博
弈处理。采用划线法来求解收益矩阵的纳什均衡解，如图3所示。
图3 划线法——环境型采购的博弈
该博弈有两种情况:
(1)若U gr-C gr>U cr-C cr-F，即把面临的惩罚
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第3期陈 杰，等：生态供应链下环境型采购的博弈分析
考虑在内以后，供应商提供绿色原料的效用大于提供非绿色原料的效用，此时有唯一的纳什均衡稳定解(采购，提供绿色原料)。
(2)若U gr-C gr<U cr-C cr-F，也就是说，即使考虑了提供非绿色原料面临的惩罚后，供应商提供非绿色原料的效用仍然大于提供绿色原料的效用，则:
①若U pc-L+F>0，即核心企业采购非绿色原料的效用大于不采购非绿色原料的效用(此处为0)，此时有唯一的纳什均衡稳定解(采购，提供非绿色原料)。
②若U pc-L+F<0，即核心企业采购非绿色原料的效用小于不采购非绿色原料的效用(等于0)，又分为两种情况:
○i若-C gr<-C cr-F，即供应商提供绿色原料的成本大于提供非绿色原料的成本(面临的惩罚也可看作是一种成本)，此时有唯一纳什均衡稳定解(不采购，提供非绿色原料)。
○ii若-C gr>-C cr-F，即供应商提供绿色原料的成本小于提供非绿色原料的成本(把面临的惩罚也看作是成本)，此时模型没有纯策略纳什均衡的稳定解。核心企业和供应商只能考虑混合策略。设核心企业的采购概率为p1，不采购的概率为1-p1；供应商提供绿色原料的概率为p2，提供非绿色原料的概率为1-p2，其中,0≤p1≤1,0≤p2≤1。核心企业的期望效用函数为
U(p1,1-p1)=p13[p23U pg+(1-p2)3(U pc-L+F)]+(1-p1)3[p230+(1-p2)30]
令5U
5p1=0，有
p2=
U pc-L+F
U pc-L+F-U pg
=
1
1-
U pg
U pc-L+F
(1)
供应商的期望效用函数为
U(p2,1-p2)=p23[p13(U gr-C gr)+
(1-p1)3(-C gr)]+(1-p2)3[p13(U cr- C cr-F)+(1-p1)3(-C cr-F)](2)
令5U
5p2=0，有
p1=
(C cr-C gr)+F
U cr-U gr
由式(1)可见:
(1)p2是U pg的增函数。U pg增大说明核心企业采购绿色原料的收益增加，理性的核心企业从最大化
自身效益出发，更倾向于采购绿色原料。受核心企业对绿色原料偏好的影响，供应商供给绿色原料的几率也增加。
(2)p2是U pc-L+F的减函数。U pc-L+F相当于核心企业采购非绿色原料时获得的纯利润。当
眼霜哪个好用U pc-L+F增加时，核心企业采购非绿色原料的积极性增加，再加上供应商提供非绿色原料的效用本
来就大于提供绿色原料的效用(由假设得知)，所以供应商供给非绿色原材料的动力增加，相应地，供应商提供绿色原料的概率就减小了。
由式(2)可见:
(1)当F增加时，供应商提供绿色原料的压力
增大，供应商更愿意提供绿色原料，原料市场上绿色原料的供给增加，因此，核心企业采购绿色原料的几率也增加。
(2)因为C gr>C cr，所以C cr-C gr<0。当C cr-C gr 增加时，供应商提供绿色原料与提供非绿色原料的成本差减小，由于提供非绿色原料还要面临惩罚，因此，供应商提供绿色原料的动力增加，致使市场上绿色原料的供给增加，从而核心企业采购绿色原料的概率也增加。
(3)因为U cr>U gr，所以U cr-U gr>0。当U cr-
U gr减小时，供应商提供绿色原料和非绿色原料的收益差减小。由于提供非绿色原料面临的惩罚抑制了供应商提供非绿色原料的冲动，进而使供应商增大了提供绿色原料的机会，最终使核心企业采购绿色原料的机会增加。
4 结 论
在环境型采购的完全信息静态博弈模型中，有
3个纯策略纳什均衡:(采购，提供绿色原料)、(采购，提供非绿色原料)和(不采购，提供非绿色原料)。比较这3个均衡结果，容易看出只有均衡(采购，提供绿色原料)符合可持续发展的要求，其他两个均衡不是以牺牲生态效益为代价获得经济效益，就是以牺牲经济效益为代价获得生态效益，都没有实现经济发展和环境保护的“双赢”。
模型分析表明，为了鼓励企业实施环境型采购，一种简便的方法是增加供应商提供非绿色原料时的惩罚力度F，抑制供应商提供非绿色原料的投机冲动。从上面的分析可以看出，如果F足够大，使不等式U gr-C gr<U cr-C cr-F中的不等号改变了方向，这时供应商自然就愿意提供绿色原料。然而，增大F 具有两面性，因为增加F就意味着增大U pc-L+F，而p2是U pc-L+F的减函数，也就是说，对供应商
072 系 统 工 程 理 论 方 法 应 用第13卷
的惩罚弥补了核心企业采购非绿色原料的损失，惩罚力度越大，弥补的损失就越多，如果对供应商的惩罚全部弥补了核心企业的损失，对核心企业而言采购绿色原料还是采购非绿色原料没有任何区别。所以，增大F只是治标不治本的方法。从长效的观点来看，要在全社会范围内推广实施生态型采购，首先要发挥政府对经济的宏观调控作用。政府可以从完善环境保护的法律、法规和大力培育绿色市场、完善绿色价格体系着手，创造有利于环境采购的外部条件，减小供应商提供非绿色原料的收益，增加提供非绿色原料的成本；增加核心企业采购绿色原料的收益，减小采购非绿色原料的收益，让企业自觉、自愿地实施环境型采购。其次，在绿色价格体系下，充分发挥市场对资源的配置作用，利用市场的力量迫使企业由生产、采购非绿色原料转变为生产、采购绿色原料，从根本上缓解人与自然之间的紧张关系，实现人与自然的和谐共存和人类社会的可持续发展。
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