هماهنگی در زنجیره تامین- بررسی مقاله پنجم

مقدمه:

افزایش میزان انتشار کربن منجر به یک نگرانی جهانی شده است. کشورها به منظور کنترل انتشار کربن، قوانین و سیاست هایی را در نظر گرفته­اند که یکی از موثرترین قوانین در کاهش انتشار کربن، قانون cap-and-trade می باشد. طبق این قانون، اعتبار انتشار کربن به میزان مشخص برای شرکت ها تعیین می شود و شرکت ها می توانند این اعتبار را در بازار تجارت کربن با یکدیگر خرید و فروش کنند. اگر  میزان انتشار کربن تعیین شده برای یک شرکت در جهت تولید کالا کافی نباشد، او می­تواند از بازار تجارت کربن، اعتبار انتشار کربن مازاد خریداری کند یا به منظور کاهش میزان انتشار کربن هنگام تولید، تکنولوژی سبز را اتخاذ کند. در دهه های اخیر، هماهنگی زنجیره تامین سبز با قانون cap-and-trade بسیار  مورد توجه قرار گرفتهاست. اکثر شرکت ها جهت پاسخگویی سریع تمایل  داشته که در مکانیزم های هماهنگی زنجیره تامین شرکت کنند. در بیشتر کشورها تجارت کربن بین شرکت ها صورت می گیرد و مصرف کنندگان هنگام انتخاب کالا به میزان انتشار کربن در زمان تولید کالا توجه دارند. قراردادهای متفاوتی جهت هماهنگی زنجیره تامین وجود دارد. در این مقاله، دو قرارداد قیمت عمده فروشی و تسهیم هزینه به کار گرفته شده است.

نوآوری:

1) یک زنجیره تامین سبز تحت قانون cap-and-trade  با دو قرارداد قیمت عمده فروشی و تسهیم هزینه در نظر گرفته شده است.  

2) مقادیر بهینه سطح سازگار با محیط زیست و تصمیمات تولید با استفاده از دو قرارداد بدست آمده است.

3) با جایگذاری مقادیر بهینه سطح سازگار با محیط زیست و تصمیمات تولید در قرارداد تعرفه دوبخشی، بعد از هماهنگی زنجیره تامین، بهبود برای هر دو عضو وجود دارد.

تعریف مسئله:

یک زنجیره تامین MTO (ساخت بر اساس سفارش)  شامل یک تولیدکننده و یک خرده فروش در نظر گرفته شده است. در این نوع زنجیره، نیازی به در نظر گرفتن هزینه و محصولات فروخته نشده برای تولیدکننده نبوده و خرده فروش به تولیدکننده سفارش می دهد و پس از تحویل، کالا را به مصرف کنندگان می فروشد. توجه مصرف کنندگان به محیط زیست باعث شده است که کالاهایی که هنگام تولید با انتشار کمتر کربن تولید می شوند را حتی با قیمت بالا خریداری کنند. تولیدکننده تحت قانون cap-and-trade کالا را تولید کردهو برای انتشار کربن با محدودیت مواجه است، به همین دلیل تولیدکننده تشویق می شود به منظور کاهش انتشار کربن، تکنولوژی سبز را همراه با هزینه اتخاذ کند. در این مقاله بازی استکلبرگ به کار برده شده است که در آن تولیدکننده رهبر و خرده فروش پیرو می باشد. طبق این بازی، ابتدا تولیدکننده یک قیمت عمده فروشی تعیین می کند و سپس خرده فروش با توجه به قیمت عمده فروشی، میزان سفارش را تعیین کرده و تولیدکننده محصولات را تولید می کند.

هزینه هر واحد کالا برای تولیدکننده به صورت زیر می باشد:

جمله اول هزینه ثابت تولید هر واحد کالا و جمله دوم هزینه سطح سازگار با محیط زیست می باشد. تقاضا به صورت زیر در نظر گرفته شده است:

جمله اول تقاضای بازار، جمله دوم تاثیر سطح سازگار با محیط زیست در تقاضا و جمله سوم تعداد سفارش خرده فروش می باشد. در ادامه دو قرارداد قیمت عمده فروشی و تسهیم هزینه به کار گرفته شده است.

• به کارگیری قرارداد قیمت عمده فروشی:

توابع سود خرده فروش و تولیدکننده تحت قرارداد قیمت عمده فروشی به صورت زیر می باشند:

با توجه به تابع سود خرده فروش، مقدار سفارش خرده فروش به صورت زیر بدست می آید.

مقدار سفارش یک تابع خطی از قیمت عمده فروشی می باشد، به عبارت دیگر قیمت عمده فروشی و میزان سفارش رابطه یک به یک با یکدیگر دارند. تابع تولیدکننده با توجه به مقدار سفارش به صورت زیر نوشته می شود:

اگر برای تولیدکننده استفاده از تکنولوژی سبز همیشه بیشتر از خرید کربن تجاری سود داشته باشد، وی تمایل  داشته که میزان انتشار کربن هنگام تولید را به صفر رسانده و اعتبار انتشار کربن خود را در بازار تجارت کربن به فروش برساند. اگر برای تولیدکننده استفاده از تکنولوژی سبز همیشه سود آور نباشد ، کاهش میزان انتشار کربن بر سود تولیدکننده تاثیری ندارد. در نتیجه، اگر انتشار کربن بیشتر از حد مجاز باشد، تولیدکننده اعتبار کربن مازاد منتشر شده را خریداری می کند و اگر برابر با حد مجاز باشد نه کربنی خریداری می شود و نه فروخته می شود و در صورت کمتر بودن انتشار کربن اعتبار اضافی فروخته می شود.

با افزایش قیمت تجاری کربن، مقدار بهینه تولید ابتدا کاهش و سپس ثابت باقی می ماند. زمانی که قیمت تجاری کربن کم باشد تولیدکننده میزان اعتبار انتشار کربن بیشتری خریداری می کند و تولید کالا افزایش یافته و با افزایش قیمت تجاری، هزینه های تولیدکننده افزایش می یابد در نتیجه میزان تولید را کاهش می دهد. با افزایش قیمت تجاری کربن، سطح سازگار با محیط زیست بهینه ابتدا افزایش و سپس ثابت باقی می ماند.

حال فرض کنید تولیدکننده مقدار انتشار کربن را کاهش ندهد و قیمت عمده فروشی را تعیین کند. توابع سود دو عضو به صورت زیر بدست می آید :

با مقایسه توابع سود در دو حالت بالا نتایج زیر حاصل می شود:

با توجه به رابطه بالا، تحت قرارداد قیمت عمده فروشی، تولیدکننده تمایل دارد میزان انتشار کربن را کاهش دهد، زیرا برای تولیدکننده و خرده فروش با کاهش انتشار کربن سود بیشتری حاصل می شود. همچنین میزان سفارش نیز با کاهش انتشار کربن، افزایش می یابد. در نتیجه، به کارگیری تکنولوژی سبز توسط تولیدکننده، سود هر دو عضو را افزایش می دهد.

• به کارگیری قرارداد تسهیم هزینه:

با به کارگیری این قرارداد، تولیدکننده قیمت عمده فروشی را تعیین می کند و خرده فروش در هزینه تولیدکننده شریک می شود. توابع سود دو عضو به صورت زیر  شرح  داده می شود :

با توجه به تابع سود خرده فروش، مقدار سفارش خرده فروش تحت این قرارداد به صورت زیر  بدست می آید.

با جایگذاری عبارت بالا در تابع سود تولیدکننده، تابع سود به صورت زیر بدست می آید :

تصمیمات تولیدکننده در مورد کربن تجاری و سطح سازگار با محیط زیست و همچنین میزان سفارش مانند حالت به کارگیری قرارداد قیمت عمده فروشی می باشد. در این حالت، اگر هزینه سطح سازگار با محیط زیست زیاد باشد، تولیدکننده و خرده فروش می توانند در هزینه ها شریک شوند و میزان انتشار کربن را کاهش دهند. علاوه بر تسهیم هزینه با خرده فروش، تولیدکننده می تواند قیمت عمده فروشی را افزایش دهد، زیرا تولیدکننده تمایل داشته میزان انتشار کربن را به صفر برساند و کاهش کربن برای تولیدکننده هزینه بسیاری داشته که می تواند بخشی از هزینه را با افزایش قیمت به خرده فروش تحمیل کند. با افزایش قیمت عمده فروشی سود خرده فروش کاهش نمی یابد، زیرا مصرف کنندگان حاضر هستندکالاهایی که کربن کمتر منتشر می کنند را با قیمت بالاتر خریداری کنند. 

هماهنگی زنجیره تامین با قرارداد قیمت عمده فروشی و تسهیم هزینه:

تابع سود زنجیره تامین به صورت زیر نشان داده می شود:

در تابع فوق، جمله اول درآمد حاصل از فروش، جمله دوم هزینه های تولید و سطح سازگار با محیط زیست و جمله سوم هزینه خرید کربن مازاد می باشد.

در حالت هماهنگ، اگر سرمایه گذاری در تکنولوژی سبز برای تولیدکننده، همیشه بیشتر از خرید کربن تجاری سود آور باشد، تولیدکننده تمایل داشته تا در تکنولوژی سبز سرمایه گذاری کند و تمام میزان کربن مجاز جهت تولید را به فروش برساند. اگر سرمایه گذاری در تکنولوژی سبز برای تولیدکننده همیشه بیشتر از خرید کربن تجاری سود نداشته باشد، سرمایه گذاری جهت کاهش کربن منتشر شده، در سود تولیدکننده تاثیری نخواهد داشت.

با مقایسه حالت متمرکز با غیرمتمرکز، میزان سطح سازگار با محیط زیست در دو حالت با یکدیگر برابر بوده، ولی میزان سفارش و همچنین سود هردو عضو در حالت متمرکز بیشتر از حالت غیرمتمرکز می باشد. در ادامه دو قرارداد جهت برابر شدن میزان سفارش در حالت غیرمتمرکز با حالت متمرکز به کار گرفته می شود.

هماهنگی با قرارداد قیمت عمده فروشی:

همان طور که در بخش های قبل ملاحضه شد، میزان سفارش در حالت غیرمتمرکز کمتر از حالت متمرکز می باشد. به منظور هماهنگی زنجیره تامین، قرارداد قیمت عمده فروشی جدید طراحی می شود که در آن تولیدکننده قیمت عمده فروشی جدیدی تعیین کرده که خرده فروش تشویق شود و میزان سفارش را به اندازه حالت متمرکز افزایش دهد.

این قرارداد در حالت متمرکز زنجیره را هماهنگ می کند، در صورتی که در حالت غیرمتمرکز، قرارداد قیمت عمده فروشی نمی تواند باعث ایجاد هماهنگی در  زنجیره تامین شود. با وجود اینکه این قرارداد زنجیره را هماهنگ می کند اما سود تولیدکننده به علت کاهش قیمت عمده فروشی جهت تشویق خرده فروش به سفارش بیشتر، کاهش می یابد.

هماهنگی با قرارداد تسهیم هزینه:

بر اساس این قرارداد، تولیدکننده قیمت عمده فروشی را کاهش داده که خرده فروش را به سفارش بیشتر تشویق کند و همچنین خرده فروش در هزینه تولیدکننده جهت سطح سازگار با محیط زیست سهیم می شود.

این قرارداد توانایی ایجاد هماهنگی زنجیره را داشته و همچنین هر دو عضو سود خود را کنترل می کنند زیرا هزینه بین دو عضو تقسیم می شود. با وجود اینکه این قرارداد زنجیره را هماهنگ می کند اما سود تولیدکننده به علت کاهش قیمت عمده فروشی کاهش می یابد.

با مقایسه دو قرارداد فوق می توان نتیجه گرفت که :

1) قیمت عمده فروشی تحت قرارداد عمده فروشی نسبت به قرارداد تسهیم هزینه، بیشتر است، زیرا در قرارداد دوم خرده فروش در هزینه تولیدکننده سهیم و در نتیجه قیمت عمده فروشی کمتری تعیین می شود.

2) سود تولیدکننده تحت هر دو قرارداد یکسان بوده و همچنین سود خرده فروش نیز یکسان است.

هردو قرارداد فوق زنجیره تامین را هماهنگ می کنند. اگر هزینه سطح سازگار با محیط زیست بالا باشد تولیدکننده قرارداد تسهیم هزینه را انتخاب می کند، زیرا در هزینه سهیم می شود. اگر هزینه سطح سازگار با محیط زیست کم باشد تولیدکننده قرارداد قیمت عمده فروشی را انتخاب می کند، زیرا تحت این قرارداد قیمت عمده فروشی بالاتری را تعیین می کند.

قرارداد تعرفه دوبخشی:

هر دو قرارداد فوق، قادر به هماهنگی زنجیره بوده است، اما سود تولیدکننده کاهش می یابد. جهت بهبود سود هر دو عضو، قرارداد تعرفه دو بخشی به کار گرفته می شود. تحت این قرارداد قیمت عمده فروشی برابر تولید هر واحد کالا تعیین می شود و خرده فروش یک هزینه ثابت به تولیدکننده پرداخت می کند. کمترین و بیشترین هزینه ثابت به صورت زیر بدست آید:

تحت این قرارداد زنجیره تامین هماهنگ می شود و سود هردو عضو بهبود می یابد و انتخاب T به قدرت چانه زنی خرده فروش بستگی دارد.

مثال عددی:

در این بخش یک مثال عددی برای نمایش نتایج مدل ها انجام شده است.

1) تاثیر قرارداد قیمت عمده فروشی:

با توجه به شکل زیر، با افزایش قیمت تجاری، ابتدا سطح سازگار با محیط زیست کاهش می یابد و سپس ثابت می ماند. اگر قیمت تجاری بیشتر از 9 باشد، میزان بهینه سفارش 1.5 و سطح سازگار با محیط زیست بهینه برابر با 2 می شود. اگر قیمت تجاری کمتر از 9 باشد میزان بهینه سفارش کاهش می یابد و سطح سازگار با محیط زیست بهینه افزایش می یابد. با افزایش قیمت تجاری کربن، هزینه های تولیدکننده افزایش و در نتیجه میزان سفارش کاهش می یابد و تولیدکننده تمایل دارد میزان انتشار کربن را کاهش دهد. سطح سازگار با محیط زیست برای قیمت تجاری بیشتر از 9 ثابت باقی می ماند زیرا با افزایش قیمت، تولیدکننده تمایل داشته که انتشار کربن را به صفر برساند. بعد از تعیین مقدار بهینه انتشار کربن به ازای هر واحد میزان بهینه سفارش ثابت باقی می ماند زیرا یک مقدار بهینه برای افزایش سود تولیدکننده وجود دارد.

با توجه به شکل زیر، قرارداد قیمت عمده فروشی زنجیره را هماهنگ می کند. اگر قیمت تجاری بیشتر از 9 باشد قیمت عمده فروشی و هزینه های تولیدکننده با هم برابر هستند و باعث سودآوری تولیدکننده می شود، زیرا او می تواند کربن را در بازار تجارت کربن به فروش برساند. اگر قیمت تجاری کمتر از 9 باشد قیمت عمده فروشی بیشتر از هزینه ها بوده و در نتیجه هماهنگی برقرار می شود.

2) قرارداد تسهیم هزینه:

با توجه به شکل زیر، تحت این قرارداد، سطح سازگار با محیط زیست ابتدا افزایش می یابد وسپس ثابت باقی می ماند و میزان سفارش ابتدا کاهش  یافته و سپس ثابت باقی می ماند. اگر قیمت تجاری بیشتر از 9 باشد، میزان بهینه سفارش 1.5 و سطح سازگار با محیط زیست بهینه برابر با 2 می باشد. . اگر قیمت تجاری کمتر از 9 باشد میزان بهینه سفارش کاهش و سطح سازگار با محیط زیست بهینه افزایش می یابد.

شکل زیر نشان می دهد که زنجیره تحت قرارداد تسهیم هزینه هماهنگ می شود. اگر قیمت تجاری کربن بیشتر از 9 باشد، قیمت عمده فروشی و هزینه های تولیدکننده با هم برابر هستند و باعث سودآوری تولیدکننده می شود، زیرا او می تواند کربن را در بازار تجارت کربن به فروش برساند. اگر قیمت تجاری کمتر از 9 باشد قیمت عمده فروشی بیشتر از هزینه ها بوده و در نتیجه هماهنگی برقرار می شود.

3) قرارداد تعرفه دوبخشی:

شکل زیر حدپایین و حد بالای هزینه ثابت تحت این قرارداد را نشان می دهد. با افزایش قیمت تجاری کربن، حد بالای هزینه ثابت سریع تر از حد پایین کاهش می یابد. در نتیجه با افزایش قیمت تجاری کربن، مزیت قرارداد تعرفه دوبخشی ضعیف می شود و بازه قیمت ثابت، کوچک می شود.

نتایج:

1) دو قرارداد قیمت عمده فروشی و تسهیم هزینه می توانند زنجیره را هماهنگ کنند.

2) سطح سازگار با محیط زیست در دو ساختار متمرکز و غیرمتمرکز ثابت باقی می ماند.

3) با به کارگیری مقادیر بهینه سطح سازگار با محیط زیست و میزان سفارش در قرارداد تعرفه دوبخشی، بازه ای برای هزینه ثابت تعیین می شود و سود هر دو عضو تحت این قرارداد بهبود می یابد. با افزایش قیمت تجاری کربن، مزیت قرارداد تعرفه دوبخشی ضعیف می شود.