基于Shapley值法的供应链绿色度提升研究

张伟 吴润里

摘要：全球经济快速增长的同时，环境被严重破坏。传统的供应链管理忽略了给环境带来的负面影响，而许多企业缺乏对绿色供应链的认识、技术欠缺、实施绿色供应链投入资本高等原因，阻碍企业实施绿色供应链管理。本文从供应链的利益分配出发，考虑供应链成员企业的绿色度评价高低，对Shapley值法的结果进行调整，以实现对企业绿色供应链战略实施的激励。

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关键词 ：供应链；绿色度；shapley 值法

近年来，我国经济持续快速增长，对自然资源需求也急剧增加，这导致了对资源的过渡开发、环境污染、生态系统的破坏等问题，直接威胁到了人类的未来。另一方面，我国加入WTO以后，绿色壁垒阻碍我国产品出口到世界各国，极不利于我国企业的国际化发展。传统的供应链研究都是基于供应链上的成员企业的利益最大化的研究，却忽略了给环境带来的负面影响，如资源枯竭、生态破坏与环境恶化等一系列问题，而这些问题反过来又阻碍了供应链管理的进一步发展，形成恶性循环。因此，在企业中引入并实施绿色供应链的管理战略是解决中国目前面临的经济与环境危机、提高中国企业形象和国际市场竞争力的必由之路。

有许多世界知名企业，如惠普公司、通用电气等都成功引进了绿色供应链战略，并且成功把绿色意识渗入到企业文化渗透，进而影响生产销售的每个环节，影响每个员工的思想，为企业带来了巨大的经济利益，形成经济与环境“双赢”的局面。但多数企业仍然对绿色供应链缺乏正确的认识或者缺乏相应的技术导致绿色供应链无法实施。因此，需要在激励企业实施绿色供应链战略方面建立更多具有可操作性的激励机制来帮助企业摆脱困境。

本文在简要回顾国内绿色供应链研究和分析阻碍我国企业实施绿色供应链的主要障碍的基础上，借鉴绿色度的概念和绿色度评价方法，提出从利益分配角度制定激励机制，对绿色度评价高的供应链成员企业给予奖励，对绿色度评价低的成员企业施予惩罚，促使企业改善自身环境效益、提高自身绿色度。这一分配方案较好的解决了绿色供应链战略实施的问题，具有一定的现实意义，对企业实施供应链战略有一定的借鉴作用。

一、绿色供应链的发展

供应链管理(Supply Chain Manage?ment，简称SCM)，在20 世纪80 年代被提出以后，企业家们在供应链管理方面的致力于供应链的整体优化和协调，尽可能的开发和利用供应链的潜在性能，提高企业的经济效益，但忽略了对环境的负面影响。

在美国科学基金资助下，美国密歇根州立大学的制造研究协会(MRC)进行了一项“环境负责制造”的研究，旨在综合考虑制造业供应链中的环境影响和资源优化利用，并与1996 年较早的提出了绿色供应链的概念。美国克拉克大学的Sarkis指出绿色供应链包括如下主要组成部分:企业内部物流和采购、物料管理、外部物流、包装和返回物流①；Berman 则是在供应链模型中注重考虑环境因素,提出了更广泛的供应链设计模式，并提出了“绿色供应链”的概念。对供应链管理,他提出了一些新的经营指标，包括资源回收率(material recovery rate)、核心回报率(corereturn rate)、废物比(waste ratio)、生态有效性(eco - efficiency) 等等② ；Handfield 和Nichols给出了一个比较全面的定义：绿色供应链是包括从原材料到最终用户的同商品及信息的流动和转移相关的所有活动，物流和信息流都是贯穿与供应链的上下游③。但斌认为：绿色供应链是一种“在整个供应链内综合考虑环境影响和资源效率的现代管理模式,它以绿色制造理论和供应链管理技术为基础,涉及供应商、生产厂、销售商和用户,其目的是使得产品从物料获取、加工、包装、仓储、运输、使用到报废处理的整个过程中对环境的影响(负作用)最小、资源效率最高”④。

李向东，阎洪等研究提出，通过供应链上战略伙伴之间的协调与合作，实行信息共享、资源共享以及利益共享。企业间可能做到在经济利益及环保效益的双赢。并对两家公司GMI(Giant MotorProduction Co. Ltd) 及SMP(Simon MagnetProduction Co. Ltd)的合作进行了分析，为建立一般绿色供应链管理提供了一种模式⑤。而汪应络、孙能民等则认为绿色供应链管理是从系统的观点与集成的思想出发解决制造业与环境之间冲突的有效方式、从可持续发展的思想出发建立了绿色供应链的概念模型，分析了绿色供应链管理的目标，在此基础上探讨了绿色供应链管理的基本原理，认为共生原理、循环原理、替代转换原理与系统开放原理是实施绿色供应链管理应该遵循的基本原理⑥。朱庆华在问卷调查分析的基础上，识别出中国企业实施绿色供应链管理的影响因素，主要包括企业意识与能力、财务绩效和成本、供应链影响与政府法规等。对数据进一步分析后发现政府法规对绿色供应链管理的制约影响最大，企业内部的意识和能力是企业实施绿色供应链管理的关键⑦。

二、企业实施绿色供应链的障碍

通过调研发现,影响我国制造业绿色供应链管理实施的障碍主要体现在以下几个方面:

1.缺乏对绿色供应链管理的认识

大多数企业对绿色供应链管理的认识薄弱，他们还传统的认为实施环境管理就是增加成本、浪费钱财，一味追求利润最大化，即使有些企业在实施过程中考虑了环境影响，也仅是迫于公众或法律压力，简单的采用末端治理方式，显然这不能够实现生产过程中的绿色化。他们仅仅考虑企业的短期利益，没有从战略高度去看待绿色供应链管理，没有认识到绿色技术创新会使资源的利用率更高效，不断能保护环境，还能节约成本、提高企业的形象。

2.绿色供应链的技术欠缺

先进的生产工艺、污染处理等技术是企业成功实施绿色供应链管理的前提条件。绿色供应链要求企业自主创新、精益求精，在产品设计、采购、工艺、外包装、回收的各个环节都要绿色化，把“绿色”思想注入到企业文化，对生产技术全面“绿化”。对于我国许多技术薄弱的企业而言，即使有实施绿色供应链的想法，由于缺少先进技术的支撑，也变得有心无力。

3.市场规制不健全，缺乏相应的激励措施

目前，我国的市场规制尚不健全，法律法规对环境污染行为的处罚较轻，且缺乏有效的监督。现有的排污费的收费标准远低于污染的综合治理费用，企业追逐利润最大化的本能促使企业倾向于缴纳排污费而不是治理其污染。另一方面，我国缺少推动企业实施绿色供应链管理的激励机制，企业缺乏实施的动力。

三、基shapley 值法利益分配的激励机制

1. Shapley 值法

Shapley 值法在20 世纪中期ShapleyL S为了解决n个人合作对策问题而提出的一种数学方法。当人们的利益活动为非对抗性时，合作的人数的增多不会引起经济效益的减少。这样，全体n个人的合作将带来最大效益，Shapley 值法是分配这个最大效益的一种方案，其定义如下:设集合I={1,2，…，n}，如果对于I的任一子集(表示n个人集合中的任一组合)都对应着一个实值函数v(s)，满足:

称[I,v]为n人合作对策, v称为对策的特征函数。

用xi表示I中i成员从合作的最大效益v(I)中应得到的一份收入。在合作I的基础下,合作对策的分配用x=(x1,x2,…，xn)表示。显然,该合作成功必须满足如下条件:

φi(v)表示在合作I下第i成员所得的分配,则合作I下的各个伙伴所得利益分配的Shapley值为

其中Si是集合I中包含成员i的所有子集，|s| 是子集s 中的元素个数,W(|s|)是加权因子。v（s）为子集s的效益, v（s\i）是子集s中除去企业i后可取得的效益。

Shapley值法是解决n个人合作对策问题的一种数学方法，马士华等研究讨论Shapley 值法后，根据供应链的运行特点把Shapley值法用来分配供应链合作伙伴间的合作收益。考虑到技术创新对提升供应链竞争力的重要性，进一步的对收益分配的结果进行再调整，对技术创新贡献大的企业进行激励，反之则惩罚⑧。

Shapley值法是根据供应链中各成员企业的实际贡献大小来进行分配的，而不是以初期投资额进行分配。投资额的大小并不能决定供应链联盟产生的经济效益的大小，起决定性作用的关键是在研发、生产、营销等综合实力上。用Shapley值法分配在一定程度上体现了公平与合理、“多劳多得”，避免了平均分配、吃大锅饭的现象发生，比起仅按投资额比例进行分配的方法更有效率，更易于调动成员企业的积极性。

但Shapley值法进行利益分配的方法也存在着缺点，例如它忽略了各企业在经营过程中承担的风险。在激烈的市竞争中，收益是与风险并存的，而在供应链联盟中，每个成员企业所承受的风险也各不相同。对于承受风险较大的企业，我们应该给予适当的风险补偿才显得更加合理。由于篇幅问题，本文对风险因素不作考虑。

2. Shapley 法值调整

近几年，在国际标准化组织的质量管理体系标准(ISO900)系列、环境管理体系标准(ISO14001)等的相继颁布，对绿色供应链的研究也逐渐成为焦点，许多和“绿色”的工艺技术、管理方法等迅速发展。然后，到现在对于“绿色”还没有形成一个共同的概念。综合国内外的研究成果，我们可以确定“绿色”是一个与环境密切相关的概念。徐团结等在介绍绿色供应链管理时提到了“绿色供应链的绿色度”这一概念。“绿色度”可以定义为绿色化的程度或与环境友好的程度，也可以理解为是可持续发展度，它表示社会、经济、生态三者和谐统一程度的量化或定性。企业实施供应链管理对环境、源等的负面影响越小，则“绿色度”越大，反之则越小⑨。

唐凡汪等通过实证研究，运用因子分析法和层次分析法构建了企业供应链管理的绿色度评价指标体系，该评价体系包括环境评价指标、资源评价指标、经济评价指标、运营评价指标、社会评价指标、技术评价指标六大子指标⑩，具体评价指标如表1所示。

由于各个供应链所在行业对环保的要求程度不同,在供应链契约中我们设定一个各企业可以接受的绿色激励指数k(0

设企业i的绿色度为qi,那么该企业的绿色度在整个供应链所占比重为qi/ Σqi ，据此对各企业的收益调整为：

φi（v）´ =φi（v）+ k × Σφi （v）× (qi/Σqi -1/n )

故当qi/Σqi >1/n 时,企业i将因绿色度高而获得额外的奖励；当qi/Σqi <1/n时，企业i会由于绿色度低而受得处罚;当qi/Σqi =1/n 时,该企业既不会有奖励，也没有处罚。显然, 这是一个零和博弈，获得奖励的企业所获利益刚好等于受罚企业的被罚利益，且Σφi （v）´ =Σφi （v）=v（I）。

3.数值举例

在这里举个实例来说明上述修正算法的应用。

在Shapley值法模型中，I可看成包含n个企业的一条供应链，S为I中若干企业合作的子集，Si是I中包含企业i的所有子集，V(S)为子集产生的效益。V(S/i)是在子集s中除去企业i时将会产生的效益。

假设在一个由A、B、C组成的供应链中,各企业各自独立经营获利为10，A、B合作获利为30，A、C合作获利为20，B、C合作获利为15，三企业合作获利为50。根据Shapley 值的算法，我们可以算出不考虑绿色因素下各个企业的收益φA（v）、φB（v）、φC（v）。

在Shapley值法的分配方法中，v(S)表示有i 企业参加供应链合作所产生的获利，V(S/i)表示没有i企业参加供应链合作时所产生的获利，那么v(S)-V(S/i)表示i企业对供应链合作的贡献。加权因子w(|s|)取决于此供应链合作s的企业数。

供应链合作是一种较为稳定的合作方式，供应链上成员企业绿色度的增加有利于整个供应链绿色度的提高，因此，可以通过对Shapley值法的分配结果进行调整，来实现对供应链中企业提升绿色度的激励。

接着，我们需要根据各企业的绿色度对利益再分配。设激励因子k=0.2，A、B、C的绿色度分别为1.2、1.1、0.9。根据公式φi（v）´=φi（v）+k×Σ φi（v）×（qi/Σqi -1/n）

可以计算得：φA（v）´=20.417，φB（v）´=17.604，φC（v）´=11.979。

通过以上计算得：φA（v）=20；φB（v）=17.5；φC（v）=12.5；φA（v）´=20.417；φB（v）´=17.604；φC（v）´=11.979。我们对比数据后发现：A企业的利益再调整后多了0.417；B企业的利益再调整后多了0.104；C企业的利益再调整后少了0.521。这是因为A企业与B企业的绿色度高于平均水平，所以得到了奖励，而C企业的绿色度低于平均水平，所以受到了惩罚。这样的结果将促使这三个企业为提高绿色度做更多努力，以得到奖励或者避免受到惩罚。

绿色供应链管理理论至今尚未成熟，但许多企业的实践已经证明绿色供应链管理能够为企业同时带来经济效益与环境效益，提升企业的形象，提高企业的竞争力。绿色供应链管理对提高我国制造业在国际市场中的竞争力，实现可持续发展具有重要意义，但由于企业观念、技术、机制等方面的原因，阻碍了绿色供应链管理顺利在企业中实施。

本文基于绿色供应链视角对Shapley值法运用于供应链利益分配的结果进行调整，以实现对企业绿色供应链战略实施的激励。这一分配方案较好的解决了绿色供应链战略实施的问题，具有一定的现实意义，对企业实施供应链战略有一定的借鉴作用。

引文注释

①Joseph Sarkis. Theory and Methodology :Evalu?ating environmentally Conscious business prac?tices [J]. European Journal of Operational Re?search，1998，107: 159 -174.

② Berman，B. M. Designing the green supplychain [J]. Logistics Information Management1999，12 (4): 332-342.

③Handfield R B. Green supply Chain: Best Prac?tices From the Furniture Industry ProceedingsAnnual Meeting of the Decision Sciences Insti?tute.USA.1996(3):1295 -1297.

④但斌,刘飞.绿色供应链及其体系结构研究[J].中国机械工程,2000（11）:40-42+4.

⑤李向东,阎洪,叶润强. 建立绿色供应链中的协调关系[J].软科学,2001（04）:66-69.

⑥汪应洛,王能民,孙林岩. 绿色供应链管理的基本原理[J].中国工程科学,2003（11）:82-87.

⑦朱庆华.影响企业实施绿色供应链管理制约因素的实证分析[J].中国人口.资源与环境,2009（02）:83-87.

⑧马士华,王鹏.基于Shapley 值法的供应链合作伙伴间收益分配机制[J].工业工程与管理,2006（04）:43-45+49.

⑨徐团结,王硕,潘海青.绿色供应链管理及其绿色度评价[J].巢湖学院学报,2006（02）:61-65.

⑩唐凡,汪传雷,邱灿华.供应链管理的绿色度评价实证研究——基于安徽省企业的统计分析.

(作者单位：广西科技大学管理学院)