政府激励下两级汽车供应链的生产决策研究论文

政府激励下两级汽车供应链的生产决策研究

林海燕，李正红

（福建农林大学交通与土木工程学院，福建 福州350100）

摘要 ：基于消费者的需求异质特性和政府定额补贴背景，以单个汽车制造商和单个零售商组成的两级汽车供应链为研究对象，运用非合作博弈理论构建多方竞争博弈模型，利用逆向归纳法对模型求解，并借助敏感性分析和比较分析，给出了补贴政策下两级汽车供应链中生产决策、经济效益、环境影响、消费者剩余等均衡解的变化规律；通过仿真实验，揭示了环境影响的驱动因素。 研究结果发现，补贴下制造商生产电动汽车具有可行性，且可以实现双赢，即经济效益和消费者剩余增加；另外消费者对电动汽车的接受度对改善社会福利和环境影响发挥着举足轻重的作用。

关键词 ：交通运输经济；生产决策；竞争博弈；两级汽车供应链；电动汽车；消费者偏好；政府补贴

由于传统汽车（GVs）保有量持续增长，石油能源短缺和环境污染问题日益严峻，近年来以电能为燃料、零尾气污染的电动汽车（EVs）成为解决能源危机、环境污染以及交通经济可持续发展的新契机。 在学术界，政府的激励行为对EVs 供应链运作决策的影响问题是近年来的研究热点。 其中Luo 等^[1]研究带有补贴上限的购车折扣政策是否能有效扩大EVs 产能，发现存在唯一折扣率和补贴上限组合，可以扩大生产决策。 罗春林^[2]研究政府定额补贴对供应链上下游成员运营策略影响，提出补贴可以提高销量，并惠及供应链上的所有成员，而且补贴额度越高，供应链绩效越好。 陈翌等^[3]构建政府有无补贴情形的EVs 制造商定价决策模型，发现政府意图通过补贴政策降低EVs 售价的目标难以实现，并提出了一些相应对策。 Gu 等^[4]考虑汽车制造商具有损失厌恶，探讨政府补贴和电池回收对EVs 制造商生产决策的影响。Shao 等^[5]针对现有两种政府政策，探讨政府，制造商以及消费者偏好的政策类型，并对比分析制造商利润，消费者环境外部性及政府成本的均衡解。 秦字兴^[6]基于不完全信息条件，构建动态博弈模型，研究政府研发补贴对市场主体行为的管制效率。

目前的研究似乎并没有考虑政府与企业之间的博弈，还可能受到消费者购买决策偏好以及市场竞争环境等因素的影响，缺乏社会福利视角对政府补贴，市场环境、制造商利益和消费者偏好等因素进行综合考察。 为此，本文将尝试依托两级汽车供应链，以汽车制造商、零售商、需求异质特性的消费者和政府组成的汽车供应链系统为研究对象，考虑消费者对EVs 的低偏好性，从社会福利视角构建多方博弈模型，展开分析政府补贴对汽车生产各环节的影响；并进一步探讨汽车制造商生产EVs 的可行性以及汽车供应链上利益共同体的经济效益，社会的环境效益及消费者剩余的变化规律。

1 问题描述和相关假设

在单个汽车制造商和零售商组成的两级汽车供应链系统中，原本制造商和零售商分别只负责生产和销售GVs，两者都按照市场需求组织生产和订货。 鉴于社会环境恶化和石油短缺，政府为促进EVs 普及，缓解现有环境压力对EVs 消费者实施定额补贴政策来引导汽车企业和消费者向电动汽车转型。 在政府的激励下，汽车制造商考虑电动汽车生产决策。政府为社会管理者，企业为市场跟随者；因此政府、制造商和零售商之间属于Stackelberg 博弈，该博弈决策顺序如下：首先，政府以社会总福利最大化为目标，设计补贴标准；其次，制造商在政府补贴激励下，以利益最大化展开决策；最后零售商依据市场需求和制造商最优决策制定决策。为了更好地展开核心问题研究，本文拟构建不考虑政府补贴，制造商生产GVs 的基准模型和考虑政府补贴激励下，制造商生产两种汽车产品的激励模型，通过对比方式展开研究。

1.1 模型假设及符号说明

假设GVs 和EVs 属于同一质量等级，查阅相关研究结果，虽然EVs 具有环保特性，但是在其车载电池使用寿命、充电设施等问题未解决之前，绝大多数消费者表示选择GVs^[7]。 本文设置需求异质的消费者对两种产品具有不同的支付意愿特征，设δ 为消费者对EVs 的接受系数，δ∈［0，1）；当消费者对GVs 的支付意愿为θ，相应的消费者对EVs 的支付意愿为δθ，θ 服从［0，1］的均匀分布^[8]。 当δ＝0 表示消费者对EVs 的支付意愿为0，即消费者没有购买EVs 的意愿，δ＝1 表示消费者对EVs 和GVs 的支付意愿相同，为突出消费者的不同支付意愿，δ≠1。考虑到目前EVs 的生产技术尚未成熟，综合生产成本较高，设单位GVs 的生产成本为c_g，EVs 的生产成本为c_e，且满足0＜c_g＜c_e＜1。 GVs 和EVs 的单位环境影响因子为e_g和e_e，存在关系0＜e_e＜e_g＜1 用于体现EVs 的环保优势；e_e+c_e＞e_g+c_g 表示生产单位EVs 的社会成本大于单位GVs， 用于反映汽车企业不敢轻易进军EVs 领域的原因^[5]。 市场总规模归化为1^[9]。 另外GVs 和EVs 的批发价格为w_g和w_e，销售价格为p_g和p_e，市场需求分别为q_g和q_e，政府对单位EVs 的补贴系数为B，且符合0＜B＜c_e。 则对于选购EVs 的消费者来说EVs 实际购价应该为p_e=p_e-B。 符号CS、E、G 以及SW 分别表示消费者剩余、环境影响、政府支出以及社会总福利值。 符号π_b^a 表示模型a 中局中人b 的利润，上标a=｛N，S｝分别表示基准模型和激励模型，下标b=｛e，g，m，r，t｝分别表示EVs、GVs、汽车制造商、零售商和供应链。 下标e，g 分别代表GVs 和EVs；上标带*表示模型的最优均衡解。

1.2 需求函数构建

由于下文构建的博弈模型需要产品的需求函数进行求解，本文这里参考Choudhary V 等^[10]提出的消费者效用模型，从消费者效用角度推导汽车市场需求函数。 用符号U_g，U_e 分别表示消费者对GVs 和EVs 的效用水平，结合上述模型相关假设，S 模型下有

任务驱动教学法能规避基础会计课程教学的弊端，将该课程转变为“理论融入操作中”，让学生在“做中学”，帮助他们建立起自己的知识体系。因此该教学法适用于基础会计课程中。

类似的可推出，N 模型下，消费者对GVs 的效用函数为U_g=θ－p_g^N，可得GVs 的市场需求q_g^N=1-p_g^N，消费者剩余表达式，环境影响值表达式E^N=e_gq_g^N[5]。

2 模型构建

2.1 基准模型N

N 模型下，汽车制造商只生产传统汽车，制造商利润函数为

例 3：“And she tried to curtsey as she spoke—fancy,curtseying as you’re falling through the air!Do you think you can manage it?”

从结论1 可以看出制造商生产EVs 是存在一定的边界条件，这是因为至少得保证q_e^S*＞0 成立。 从几个相对边界条件表达式可以看出，首先EVs 的生产成本不能太高，同时GVs 的生产成本也不能太低，汽车的生产成本会影响批发价格、销售价格，进而调节两种产品市场需求。 如果相比GVs，EVs 市场需求太低，理性的制造商和零售商不会引进EVs；其次，政府给予购买EVs 的消费者的补贴水平不能太低，太低不能发挥激励作用，因而存在最低补贴下限B_min，当补贴水平低于最低补贴限额，制造商选择不生产EVs；最后，消费者对EVs 的接受程度至少满足δ＞δ_min，否则消费者显著偏好GVs。 综上所述，政府补贴下制造商生产EVs 的边界条件取决于企业的内外因素综合作用。

2.2 激励模型S

S 模型下，政府根据社会福利最大化目标实施电动汽车补贴激励政策，政府的决策函数为

在政府的激励下，假定汽车制造商延伸产品生产线，同时生产EVs 和GVs，此时制造商利润函数为

结 论3 参数δ、c_g及e_g越大补贴系数B^S*越大；c_e、e_e越大B^S*越小。

零售商利润函数为

同样的，求解该模型需要依据逆向归纳法，最终可得模型最优均衡解

结 论6 当，政府的最优决策为B^S*，社会福利SW^S*＞SW^N*；否则政府的最优决策为0，社会福利SW^S*＝SW^N*。

3 模型均衡解分析

结 论1 政府补贴激励下，制造商是否生产EVs 取决于参数B、c_e、c_g 以及δ 大小。当满足条件B＞B_min=c_eδc_g（或c_e＜（c_e）_max=B+δc_g或或），制造商实施EVs 生产决策。

（2）120例患者中98例患者为右优势型冠状动脉，4例患者为左优势型冠状动脉，18例患者为均势型冠状动脉。

根据博弈理论，模型求解过程需采用逆向归纳法，即将上述市场需求函数带入先求解零售商目标函数再优化制造商的目标函数，由于篇幅限制，详细求解过程不做介绍，最终可计算出模型的最优均衡解如下

结 论2 根据上述模型的假设条件和最优均衡解，表1 整理了S 模型中最优均衡解与参数δ、B、c_e和c_g之间的关系，其中符号和分别表示递增、递减、不相关和不确定。

表1 参数对均衡解的影响性分析
Tab.1 Impact of parameters on the equilibrium solutions

从表1 可以看出，S 模型下，GVs 的批发价和售价都只受自身的生产成本影响， 不受其他参数影响；而EVs 的批发价和售价除了c_g，与其他三个参数呈正相关。 另外除了补贴参数，其他参数对EVs 的w_e^S*和p_e^S*与最终购价p_e^S*的相关性一致，这说明政府实施补贴措施，制造商和零售商是会借机“骗补”提高EVs 的批发价和售价，售价提价额度小于补贴力度，最终补贴后EVs 的实际购价降低。 另外，EVs 销量和GVs 销量随各参数递增的变化趋势刚好相反，此消彼长，这表明两产品之间互为替代品关系，EVs 需求的增加将使GVs需求减少。

根据消费者效用理论，消费者的购买行为取决于两种汽车产品的定价和替代关系。 这里用Ω_g和Ω_e 分别表示消费者x 购买GVs 和EVs 的集合，则根据消费者效用最大化原则有Ω_g=｛x∶U_g≥max｛U_e，0｝｝和Ω_e=｛x∶U_e≥max｛U_g，0｝｝，经计算可得EVs 和GVs 的市场需求分别为和。 进一步可得消费者剩余表达式，环境影响值表达式E^S=e_gq_g^S+e_gq_e^S[5]。

从表1 中还可观察到，无论是部分收益还是总收益，各参数对制造商和零售商的收益影响是同步的，说明同一条供应链上成员间的经济利益是连在一起的，密切相关。 其中制造商和零售商来自EVs 的收益π_me^S*与π_re^S*参数δ、B 和c_g呈正相关，与c_e呈负相关，而π_mg^S*/π_rg^S*刚好相反，这与上述所分析的EVs 销量和GVs销量随各参数变化的关系一致。另外，均衡解π_m^S*/π_r^S*/π_t^S*随参数δ、B 增加而增加，随c_g、c_e 增加而减少，其中参数δ、B 和c_e对π_m^S*/π_r^S*/π_t^S*的影响跟π_me^S*/π_re^S*一致，c_g对π_m^S*/π_r^S*/π_t^S*的影响与π_mg^S*/π_rg^S*一致，这暗示随参数δ 或B 的提高、c_e 的降低，制造商或零售商来自EVs 创造的收益将超过GVs 收益的损失，因此制造商和零售商的收益以及供应链的总收益增长了；而c_g 的降低，也可以实现制造商及零售商收益增长，但对制造商来说，目前GVs 生产技术已趋于成熟，想进一步改善降低成本是比较难的。

另外，各参数对E^S*的影响唯一能确定的是c_g的提高会减低环境影响值，这可能是c_g 提高，引起GVs 售价上涨，导致消费者降低对GVs 的需求并选择EVs 作为替代品，降低对环境影响。

结合工程实践经验，针对于工期要求高的前提下，采用三轴式摊铺机进行水泥混凝土路面施工具有重要意义。文章通过结合某一高速公路施工建设项目进行水泥混凝土路面修复施工，鉴于公路地处交通要塞处，为了能有效提高施工效率，水泥混凝土路面施工中采用到三轴式摊铺机。路面施工采用三轴式摊铺机，对整个工艺环节，如制作、安装模板、混凝土拌和、混凝土运输与摊铺、滚动、振动及整平等施工均采取严格控制，为同类工程提供参考借鉴。

由结论3 可知，消费者对EVs 接受度越高，政府设置的单位补贴越高，这与罗春林^[2]的研究结论一致，随着市场的成熟，补贴政策成本将越来越高；而c_e越低，c_g 越高，政府补贴越多，反映了政府的补贴目的之一是激励EVs 生产技术进步。 另外，e_e 越小，补贴力度越大，说明政府在提倡制造商努力提升EVs 环保性能；而GVs 的环境影响e_g 越大，补贴力度越大，可见GVs 对环境危害越大，政府改善环境将付出越多成本刺激EVs产业发展。

结 论4 对比上述两模型的最优均衡解，S 模型中GVs 批发价和售价不变；GVs 销量、制造商GVs 利润和零售商GVs 利润下降；制造商总利润、零售商总利润、供应链的总利润以及消费者剩余增加。 详细如表2所示。

表2 两模型均衡解大小比较
Tab.2 Comparison of the two model equilibrium solutions

结合结论4 和表2，可得无论制造商是否生产EVs，GVs 的批发价以及售价不会发生变化。 但是GVs 销量降低，可见EVs 的引进，两种产品之间存在内部竞争关系，引进EVs 对GVs 市场份额产生“蚕食效应”。GVs 批发价和售价不变，销量降低，制造商和零售商关于GVs 的利润自然降低了。 值得注意的是，N 模型下制造商和零售商的收益呈2∶1，S 模型下无论是π_mg/π_rg还是总收益π_m/π_r 仍然保持2∶1 的规律，可见在制造商和零售商之间的博弈中，零售商是制造商的决策跟从者，制造商作为市场领导者，是具有一定的先行优势。

虽然，GVs 销量降低引起π_mg/π_rg 减少，但对于制造商和零售商来说，引进EVs 还是利好行为，因为EVs创造的收益超过GVs 的损失，整体收益π_m/π_r 增加了，供应链的总收益也提高了。 另外，EVs 的生产使市场产品更加多元化，更好满足了消费者的差异化需求，消费者剩余得到改善。

在提交试用模型供使用者验证试用过程中，应细心观察操作者初次接触时的反应时间，如果某一操作停留时间过长，即可看出用户在此操作上需要时间来理解，说明在用户体验上存在缺陷。

谁这辈子没几个奇怪的朋友呢？有的朋友让你受益，有的朋友让你受骗，还有些朋友让你受惊。幸好迟羽只是最后一种，我挺知足。

结 论5 对比两模型的环境影响最优值，当0＜e_e＜δe_g，有E^S*＜E^N*；当δe_g＜e_e＜e_g，有E^S*＞E^N*。

零售商只销售传统汽车，零售商利润函数为

结论5 揭示， 引进EVs 环境影响能否改善取决于两种汽车环境影响因子大小。 当EVs 的e_e较小（e_e＜δe_g），政府补贴下制造商选择生产EVs，能改善环境情况；当EVs 的环境友好优势并不明显（e_e＞δe_g），由于引进的EVs 的销量大于GVs 销量的减少量， 即由EVs 产生的环境影响值超过替代GVs 的环境影响值，环境反而恶化。 而判断EVs 是否有环境友好优势，与消费者对EVs 的接受度δ 有关，δ越高，EVs 越容易凸显环保优势。 可见提高民众绿色消费意识，改善消费者对EVs 的价值认可，是解决环境问题的关键。

夕阳西下，又有从北京方向来的列车准备进站了。一听北京方向来的，他精神一振吸了鸦片似的。他想，橘红一定在这次车上。车站广播说，北京来的一次特快列车很快就进站了，服务员请做好接车准备。这时，他眼睛瞪得溜圆，眼皮一眨不眨盯紧出口。橘红虽在滨湖工作过，但估计她没到过竹溪街，那时竹溪街并不出名；就算晓得有个竹溪街，也找不到他住的地方。欧阳橘红来了后，就不让她再离开滨湖了，他要办个热热闹闹，体体面面的婚礼。都一把年纪了，再生个孩子已不现实，尽管不可能生孩子，他也要把家搞得红红火火。老沟林场存的五千块钱，加这几年的积蓄，都是计划和欧阳橘红成家用的。他要让橘红，在温暖的家里，渡过幸福美满的晚年。

从结论6 可以看出， 政府以社会福利最大化为决策目标实施的激励政策并非一定有效。 当消费者对EVs 的接受程度太低，或接近于GVs，政府制定的补贴可能无效，这源于制造商的利益导向所致。 对制造商而言，消费者对EVs 支付意愿太低，生产EVs 有可能引起产品滞销，投资风险太大；而当EVs 和GVs 旗鼓相当，引进EVs 替代GVs 生产线，成本代价较大。 只有消费者的接受系数满足，政府制定的B^S*刚好支持两种汽车在市场上共存，此时制造商在政府补贴下生产EVs 就是一种获利行为，不但供应链上各成员的收益增加，而且消费者剩余提高，社会总福利增长。

4 数值实验

考虑到环境影响E^S*表达式较为复杂，不能利用推导论证方式进行处理，本文参考相关文献，决定借助数值实验进一步讨论参数δ、B、c_e以及环境因子e_e、e_g对E^S*的影响。数值实验中的参数设置在查阅相关文献模型的基础上结合文中相关假设及约束条件而来。

(四)与传统社会不同，新形势下国际影响力的主要来源是国家与地区的经济水平。不断的扩大国际财经合作，尤其是建立以我国为主导的财经合作体系对于提升我国民族自信、国际地位、大国身份等内容均具有积极的影响。另一方面，形成与我国经济总量相匹配的财经合作规模与体系也是为未来经济可持续发展所做的必然准备与有效保障。

当｛c_e＝0.55，c_g＝0.50，e_g＝0.15，B＝0.12｝，环境影响值和消费者接受系数之间的关系如图1（a）所示。 从图1（a）可见，δ 越大，环境影响值越小，当δ→1，环境影响改善效果越发显著。 此外通过设置三组不同e_e 水平可知，相同的δ 条件下，e_e 越小，环境影响越小，这也验证了上述结论5 的正确性。

图1（b）表示当｛c_e＝0.55，c_g＝0.50，e_g＝0.15，B＝0.12｝，环境影响和补贴系数的关系变化曲线，表明了补贴系数变大，环境影响越小。 当e_e＝0.14，政府补贴对环境改善没有太大的效果，很明显e_e越小，政府实施补贴措施才能显著缓解环境压力。

还是一种郑重吧，写在纸上虽便捷，却是轻飘飘的，容易破损。而刻在石碑上就不一样了，石碑的厚重本身就是有气势的，刀刻上去的字，加深了禁令的持久性和威慑力。

图2 表示｛c_g＝0.50，e_g＝0.15，δ＝0.90，B＝0.12｝时环境影响与EVs 生产成本c_e 之间关系。 与结论2 中c_g对E^M*的影响刚好相反，即c_e越低，E^S*越小。 并且e_e越小，降低同等c_e，环境影响下降幅度越大。

图3（a），图3（b）分别表示｛c_e＝0.55，c_g＝0.50，e_g＝0.15，δ＝0.90，B＝0.12｝和｛c_g＝0.55，e_g＝0.50，e_e＝0.03，δ＝0.90，B＝0.12｝时环境影响值与环境因子之间的关系。 在满足e_e＜e_g前提条件下，e_e / e_g与E^S*都呈正相关关系。 另外，观察两条曲线可知，降低GVs 环境影响因子，改善环境影响效果更显著。 这是因为，GVs 对环境污染影响较大，但大多数消费者出于消费习惯和社会风气选择GVs，若能降低GVs 等对环境的影响水平，自然是治理环境更直接有效的办法。

图1 S 模型下环境影响值与δ、B 的关系
Fig.1 Relationship between the environmental implication and δ or B under the S model

图2 S 模型下环境影响值与c_e的关系
Fig.2 Relationship between the environmental implication and c_e under the S model

图3 S 模型下环境影响值与e_e、e_g的关系
Fig.3 Relationship between the environmental implication and e_e or e_g under the S model

5 结论

本文基于两级汽车供应链，考虑消费者对EVs 的低偏好，从社会福利视角建立基准模型和激励模型，并结合数值实验展开分析政府基于社会福利的补贴激励机制和两级汽车供应链的电动汽车生产决策选择问题研究。 结果发现，制造商生产EVs 的边界条件由两种汽车的生产成本、补贴系数及消费者对EVs 的接受系数组成；政府补贴下，选择生产EVs 对供应链上各成员是利好的，不仅制造商和零售商的经济效益提高了，消费者剩余也得到增加；消费者对EVs 的接受程度至关重要，只有满足一定条件，政府的决策目标社会总福利才能实现最大化，才能有效缓解现有环境污染。

参考文献 ：

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Research on Production Decision of Two-Stage Car Supply Chain Under the Government Incentive

Lin Haiyan, Li Zhenghong
（College of Transportation and Civil Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350100, China）

Abstract ：In the context of the heterogeneous characteristics of consumers' demand and the government fixed subsidies, a two-stage car supply chain consisting of a single automobile manufacturer and a single retailer as the research object was discussed. A multi-party game competition model based on the non-cooperative game theory was established and solved by the backward induction. In the sensitivity analysis and comparative analysis, the changing rules of equilibrium solutions of production decision, economic benefits, environmental impacts and consumer surplus under the subsidy policy were explored. Then, the environmental impacts driving factors were captured by the simulation experiments. The results show that it is feasible for manufacturers to adopt electric vehicles production under subsidies and achieve a win-win situation, where both economic benefits and consumer surplus improve. In addition, consumers' acceptance of electric vehicles plays a decisive role in improving social welfare and reducing environmental impact.

Key words ： transportation economy; production decision; competition game; two-stage car supply chain; electric vehicle; consumer preference; government subsidy

中图分类号 ：F273.2

文献标志码： A

文章编号 ：1005-0523（2019）05-0043-08

收稿日期 ：2019－01－23

基金项目 ：国家自然科学基金项目（71572040）；福建省社会科学规划项目（FJ2018B014）；福建省运输管理局基金项目（KH311009C）

作者简介 ：林海燕（1993—），女，硕士研究生，主要研究方向为供应链管理决策。

通讯作者 ：李正红（1964—），女，教授，主要研究方向为供应链管理决策。

标签：交通运输经济论文;  生产决策论文;  竞争博弈论文;  两级汽车供应链论文;  电动汽车论文;  消费者偏好论文;  政府补贴论文;  福建农林大学交通与土木工程学院论文;