بررسی زنجیره تامین پایدار تحت رقابت

عنوان: هماهنگی زنجیره تأمین پایدار تحت رقابت و فعالیت سبز

چکیده:

در زنجیره تامین فعالیت های پایدار نه تنها به حفظ محیط زیست کمک می کنند، بلکه موجب افزایش سهم بازار نیز می گردند. تحت چنین شرایطی، باید استراتژی های موثری برای هماهنگی تصمیمات پایدار مانند کاهش انتشار کربن و تلاش های سبز اتخاد گردد. این مقاله یک مدل جدید برای هماهنگی زنجیره تامین پایدار تحت شرایط رقابتی پیشنهاد می دهد. در این مطالعه، یک تولید کننده بر روی کاهش انتشار کربن سرمایه گذاری می کند و دو خرده فروش بر سرمایه گذاری در تلاش سبز با یکدیگر رقابت می کنند. ابتدا سود بهینه اعضای زنجیره تامین پایدار تحت سیستم های متمرکز و غیر متمرکز مشخص شده است. سپس، یک قرارداد مبتنی بر جبران خسارت برای هماهنگی تصمیمات زنجیره تامین پایدار ارائه می شود و یک مدل چانه زنی نش برای تقسیم عادلانه سود مازاد پیشنهاد شده است. نتایج نشان می دهند قرارداد پیشنهادی نه تنها سود کل زنجیره تامین پایدار و اعضای آن را نسبت به سیستم غیر متمرکز افزایش می دهد، بلکه عملکرد پایدار زنجیره تامین را نیز بهبود می بخشد.

مقدمه:

در دهه های اخیر، گرمایش زمین توجه بسیاری از محققان، شرکت ها و دولت ها را به خود جلب کرده است. محققان انتشار کربن را یکی از دلایل اصلی گرمایش زمین می دانند. تولیدکنندگان مقدار زیادی کربن در محیط زیست منتشر می کنند که دولت ها با اتخاذ قوانین سختگیرانه سعی در کاهش انتشار کربن دارند. تعیین مالیات یکی از اصلی ترین راه ها برای کاهش انتشار کربن در محیط زیست است. تحت چنین قوانینی، تولید کنندگان سعی می کنند با استفاده از تکنولوژی های جدید میزان انتشار کربن را کاهش دهند. از سوی دیگر، خرده فروش ها نیز علاقمند به شرکت در فعالیت های زیست محیطی هستند. علاوه بر این، با افزایش آگاهی مصرف کنندگان نسبت به محیط زیست، رقابت بر قیمت به رقابت بر فعالیت های پایدار تغییر یافته است. بنابراین، خرده فروشان بر سرمایه گذاری در تلاش سبز با هم رقابت می کنند و میزان تقاضای آن ها به تلاش سبز خودشان و رقبایشان بستگی دارد. همچنین، تلاش سبز خرده فروشان تأثیر مستقیم بر تقاضای بازار تولیدکننده دارد. بنابراین، تولیدکننده می تواند با خرده فروشان در سرمایه گذاری تلاش سبز همکاری نماید تا آنها را به سرمایه گذاری بیشتر در تلاش سبز ترغیب نماید. سرمایه گذاری مشارکتی توسط تولیدکننده به منظور دستیابی به سهم بیشتر بازار در رقابت با سایر تولیدکنندگان انجام می شود. هدف از این مطالعه، هماهنگی تصمیمات اعضا در یک زنجیره تامین پایدار با استفاده از یک قرارداد مناسب می باشد.

نوآوری ها:

نوآوری های اصلی این مطالعه به شرح زیر است: 1) یافتن سطح بهینه پایداری و تلاش سبز در یک زنجیره تامین پایدار رقابتی تحت قانون مالیات بر انتشار کربن 2) ارزیابی تأثیر رقابت پایدار و طرح سرمایه گذاری مشارکتی بر عملکرد زنجیره تامین پایدار 3) ایجاد قرار داد جدید برای هماهنگی زنجیره تامین پایدار 4) ارزیابی تأثیر هماهنگی تحت سیاست مالیات بر انتشار کربن

بیان مسئله:

در این مقاله، یک زنجیره تامین پایدار دوسطحی شامل یک تولیدکننده و دو خرده فروش مورد بررسی قرار گرفته است. حجم زیادی کربن توسط تولیدکننده منتشر می شود که بر اساس قانون مالیات بر کربن، برای هر واحد کربن منتشر شده، مالیات پرداخت می نماید. بنابراین، تولید کننده برای کاهش انتشار کربن از تکنولوژی های پیشرفته استفاده می نماید . خرده فروشان نیز به فعالیت های پایدار علاقه دارند و در فعالیت های سبز سرمایه گذاری می کنند. فعالیت های پایدار، تقاضای محصول را افزایش می دهد زیرا مصرف کنندگان به محصولات سازگار با محیط زیست توجه می کنند. دو خرده فروش نیز بر سرمایه گذاری در تلاش سبز با یکدیگر رقابت می کنند. تلاش سبز خرده فروشان بر سهم بازار تولیدکننده نیز اثر می گذارد. بنابراین، تولید کننده با مشارکت در تلاش سبز خرده فروشان، آن ها را به سرمایه گذاری بیشتر ترغیب می کند. در سطح غیر متمرکز تولیدکننده به تنهایی تصمیم می گیرد و خرده فروشان بدون در نظر گرفتن سود رقیب در تلاش سبز سرمایه گذاری می کنند. اما این ساختار اقتصادی نمی باشد. لذا تولیدکننده سعی می کند با استفاده از قراردادهای هماهنگی، برنامه های موثری را برای بهبود سطح اقتصادی و پایداری در زنجیره تامین پایدار اعمال نماید. در این مقاله، یک قرارداد مبتنی بر جبران خسارت برای هماهنگی تصمیمات پایدار تولیدکننده و خرده فروشان پیشنهاد شده است.

توسعه مدل زنجیره تامین پایدار:

تابع سود خرده فروش i برابر است با:

 

بخش اول درآمد حاصل از فروش و بخش دوم هزینه های تلاش سبز را نشان می دهد.

تابع سود تولیدکننده به صورت زیر می باشد:

 

که در آن، جمله اول درآمد فروش را نشان می دهد. جمله دوم مالیات انتشار کربن را نشان می دهد. جمله سوم هزینه سرمایه گذاری در پایداری و آخرین جمله هزینه مشارکت در تلاش سبز است.

سیستم غیرمتمرکز:

در شرایط غیرمتمرکز هر یک از اعضای زنجیره تامین به صورت مجزا به دنبال بهینه­سازی سود خود می باشد. تحت سیستم غیرمتمرکز، تولیدکننده رهبر بازی استکلبرگ است وخرده فروشان پیرو می­ باشند. علاوه بر این، رفتارهای مختلف مانند کورنو وکلوژن ممکن است توسط خرده فروشان دنبال شود.

سیستم استکلبرگ-کورنو:

در رفتار کورنو، دو خرده فروش همزمان تصمیمات خود را اتخاذ می کنند. تحت این ساختار، مقدار بهینه تلاش سبز خرده فروشان برابر است با:

مسئله تولیدکننده تحت بازی کورنو به صورت زیر مدل سازی شده است:

subject to:

قضیه: تحت ساختار استکلبرگ-کورنو، تابع سود تولید کننده مقعراست.

از این رو، مقدار بهینه سطح پایدارs برابر با:  

سیستم استکلبرگ-کلوژن:

تحت رفتار کلوژن، دو خرده فروش با همکاری یکدیگر، تصمیمات خود را اتخاذ می کنند. تابع سود خرده فروشان به صورت زیر محاسبه می شود:

تحت این ساختار، مقدار بهینه تلاش سبز خرده فروشان به صورت زیر محاسبه می شود:

مسئله تولیدکننده تحت شرایط کلوژن به صورت زیر مدل سازی می شود:

subject to:

تحت ساختار استکلبرگ-کلوژن تابع سود تولید کننده مقعر است.

مقدار بهینه سطح پایدارs برابر با:  

سیستم متمرکز:

تحت سیستم متمرکز، تصمیمات به منظور حداکثر کردن سود زنجیره تامین پایدار توسط یک تصمیم گیرنده اتخاذ می­شوند. تابع سود زنجیره تامین پایدار برابر با مجموع سودهای تولیدکننده و خرده فروشان می باشد.

تحت ساختار متمرکز، مقادیر بهینه به صورت زیر محاسبه می شوند :

اگرچه سیستم متمرکز سود کل زنجیره تامین پایدار را به حداکثر می رساند، اما لزوماً از دیدگاه تمام اعضای زنجیره تامین پایدار مطلوب نخواهد بود. زیرا تحت این ساختار، لزوما سود تمام اعضای زنجیره تامین پایدار نسبت به ساختار غیرمتمرکز افزایش نمی یابد و لذا آنها در ساختار متمرکز شرکت نمی کنند. برای تشویق اعضای زنجیره تامین پایدار به اتخاذ تصمیمات متمرکز، قراردادهای هماهنگی به عنوان یک طرح تشویقی می­تواند مورد استفاده قرار گیرند.

سیستم هماهنگی:

در مدل هماهنگ، برای جبران خسارت تحمیل شده به برخی از اعضای زنجیره تامین پایدار در سیستم متمرکز، یک قرارداد مبتنی بر جبران خسارت در هر دو بازی استکلبرگ-کورنو و استکلبرگ-کلوژن ارائه شده است. کانال های بین تولیدکننده و خرده فروش ها می توانند با استفاده از قرارداد مبتنی بر جبران خسارت هماهنگ شوند.

بنابراین تابع سود اعضای زنجیره تامین پایدار تحت قرارداد جبران خسارت با در نظر گرفتن بازی X به صورت زیر است:

اعضای زنجیره تامین پایدار در مدل هماهنگ شرکت می کنند اگر و تنها اگر حداقل سود آنها با سود بازی  X در ساختار غیرمتمرکز برابر باشد، یعنی:

برای تقسیم منصفانه سود حاصل، یک مدل چانه زنی نش به صورت زیر پیشنهاد می ­شود.

subject to:

مثال عددی و آنالیز حساسیت:

در این بخش، مدل های پیشنهادی با استفاده از داده­های یک شرکت روغن پخت و پز ایرانی تجزیه و تحلیل می شود. علاوه بر این، سه مثال عددی برای مدل پیشنهادی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به شرح زیر می باشند:

مقایسه دو ساختار بازی تحت مدل غیرمتمرکز نشان می دهد که ساختار استکلبرگ-کلوژن، سودآوری خرده فروشان را در مقایسه با بازی استکلبرگ-کورنو افزایش می دهد. با این حال، در ساختار استکلبرگ-کلوژن، سودآوری تولیدکننده و کل زنجیره تامین پایدار در مقایسه با بازی استاکلبرگ-کورنو کاهش می یابد. در نتیجه، خرده­فروشان علاقمندند از الگوی کلوژن پیروی کنند در حالی که بازی کورنو برای سازنده و کل زنجیره تامین پایدار سودآورتر است.

قرارداد مبتنی بر جبران خسارت، سطح پایداری را نسبت به بازی های استکلبرگ-کورنو و استکلبرگ-کلوژن افزایش می دهد. این نتیجه نشان می دهد که طبق برنامه هماهنگی، تولید کننده در فناوری سازگار با محیط زیست بیشتر سرمایه گذاری می کند. در نتیجه، قرارداد مبتنی بر جبران خسارت می تواند کاهش قابل توجهی در انتشار گازکربن ایجاد کند. لذا می توان نتیجه گرفت که قرارداد مبتنی بر جبران خسارت نه تنها سودآوری همه اعضای زنجیره تامین پایدار را افزایش می دهد، بلکه سطح پایداری را نیز افزایش می دهد.

با مقایسه رفتارهای بازی کورنو و کلوژن خرده فروشان، خرده فروشان تلاش های سبز خود را تحت بازی کلوژن نسبت به کورنو کاهش می دهند. در حالی که، در مقایسه با ساختار غیرمتمرکز، قرارداد پیشنهادی مبتنی بر جبران خسارت، تلاش سبز فروشندگان را افزایش می دهد.

تحت ساختار غیرمتمرکز استکلبرگ-کلوژن، مشارکت تولیدکننده در تلاش سبز نسبت به ساختار غیرمتمرکز استکلبرگ-کورنو افزایش می یابد. از آنجا که خرده فروشان سرمایه گذاری خود را در تلاش های سبز تحت بازی استکلبرگ-کلوژن کاهش می دهند، بنابراین تولیدکننده تلاش می کند خرده فروشان را ترغیب کند تا سرمایه گذاری خود را در تلاش سبز افزایش دهند.

شکل 1. تأثیر حساسیت مشتریان به پایداری بر سطح پایداری و تلاش سبز

شکل 1 (a) و (b) تأثیر آگاهی زیست محیطی مشتریان را بر سطح پایداری و سطح تلاش سبز در ساختارهای غیرمتمرکز، متمرکز و هماهنگی نشان می دهند. تحت مقادیر مختلف تأثیر حساسیت مشتریان به پایداری، سطح پایداری در سیستم هماهنگی بالاتر از ساختار غیرمتمرکز است. شکل1(a) نشان می دهد که با افزایش تأثیر حساسیت مشتریان به پایداری، قرارداد پیشنهادی قادر به افزایش سطح پایداری زنجیره تامین است که منجر به کاهش انتشار کربن می شود. از شکل 1(b) می توان نتیجه گرفت که ساختار هماهنگی با افزایش تلاش سبز می تواند اقدامات محیط زیستی را ارتقا بخشد.

 شکل 2 (a)، (b) و (c) تأثیر حساسیت مشتریان بر سودآوری تولیدکننده، خرده فروشان و کل زنجیره تامین پایدار را تحت تمام ساختارهای مختلف نشان می دهد. همانطور که در شکل 2 (a) نشان داده شده است، با افزایش حساسیت مشتریان، سود تولیدکننده تحت همه ساختارها بهبود می یابد. اگرچه تولیدکننده، تحت سیستم هماهنگی، سرمایه گذاری بیشتری در سطح پایداری انجام می دهد، اما سود آن از سود ساختارهای غیرمتمرکز بیشتر است. دلیل این امر این است که الگوی هماهنگی باعث افزایش سطح پایداری می شود که منجر به کاهش انتشار کربن و در نتیجه افزایش تقاضای مشتریان می شود. ساختار متمرکز برای تولید کننده سودآور نیست زیرا سود او در مقایسه با ساختارهای غیر متمرکز کاهش می یابد. قرارداد پیشنهادی، تولیدکننده را ترغیب می کند تا در ساختار هماهنگ شرکت کند.

در شکل 2 (b) سود خرده فروش با افزایش حساسیت مشتریان افزایش می یابد. علاوه براین تحت ساختار متمرکز سود خرده فروش نسبت به سایر ساختارها بیشتر است. در شکل 2 (c) نشان می دهد که سود زنجیره تامین پایدار برای تمام مقادیر حساسیت مشتریان در تمام ساختارها افزایش می یابد. در نتیجه، ساختار هماهنگی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا سود بیشتری را برای خرده فروشان، تولیدکننده و کل زنجیره تامین پایدار ایجاد می کند.

شکل2. تأثیر حساسیت مشتریان به پایداری بر سود تولیدکننده ، خرده فروش و سود زنجیره تامین پایدار

شکل 3، تأثیر فاکتور رقابت بر سود خرده فروش تحت ساختارهای غیرمتمرکز و هماهنگی را نشان می دهد. مطابق با شکل 3، با افزایش شدت رقابت بر تلاش سبز، سود خرده فروش در همه سیستم ها کاهش می یابد. تحت شرایط رقابتی شدید، مدل های هماهنگی سود بیشتری نسبت به مدل های غیرمتمرکز دارند، بنابراین، قرارداد پیشنهادی مبتنی بر جبران خسارت از کاربرد و کارایی بالایی برخوردار است.

شکل3. تأثیر فاکتور رقابتی در رابطه با تلاش سبز بر سود خرده فروشان

شکل4. تاثیر حساسیت مشتریان به تلاش سبز و فاکتور رقابت بر سود زنجیره تامین پایدار

شکل4، تأثیر حساسیت مشتریان به تلاش سبز و فاکتور رقابت را بر سود کل زنجیره تامین پایدار تحت ساختارهای غیرمتمرکز و هماهنگی را نشان می دهد. با توجه به شکل 4، قرارداد مبتنی بر جبران خسارت می تواند کل سود زنجیره تامین را در مقایسه با مدل های غیر متمرکز بهبود بخشد.

بینش های مدیریتی:

تأثیر مالیات بر انتشار هر واحد کربن:

براساس قوانین مالیات بر انتشار کربن، دولت می تواند با تغییر میزان مالیات بر روی هر واحد انتشار کربن، میزان انتشار آن را کنترل کند. در چنین شرایطی، مدیران زنجیره تامین پایدار می توانند اعضای زنجیره تامین را برای شرکت در الگوی هماهنگی به منظور همکاری در کاهش انتشار کربن و هزینه های مالیات، ترغیب کنند. بنابراین، شرکت در الگوی هماهنگی می تواند سطح پایداری و اقتصادی زنجیره تامین را بهبود بخشد.

اثرات رقابت بر تلاش سبز:

استراتژی اعضای زنجیره تامین پایدار در تعیین تلاش های سبز یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر سودآوری مدیران زنجیره تامین پایدار است. تحت رقابت شدید بر تلاش سبز، ساختار غیرمتمرکز ممکن است به یک استراتژی ناکارآمد منتهی شود. با توجه به نتایج، استفاده از یک قرارداد مبتنی بر جبران خسارت می تواند استراتژی تلاش سبز تحت رقابت شدید را بهبود بخشد.

مدیریت تقاضا با بکارگیری طرح سرمایه­گذاری مشارکتی:

یکی از اصلی ترین موضوعاتی که مدیران با آن روبرو هستند، مدیریت تقاضای محصول است. در محیط تجاری امروز با افزایش آگاهی زیست محیطی مصرف کنندگان، افزایش سطح پایداری محصولات منجر به افزایش تقاضای بازار می شود. با توجه به نتایج این تحقیق، مدیران می توانند با استفاده از طرح سرمایه گذاری مشارکتی، سطح پایداری زنجیره تامین پایدار را بهبود بخشند و تقاضای محصول را افزایش دهند.

نقش سیاست مالیات بر انتشار گاز کربن در سودآوری:

هنگامی که سیاست مالیاتی بر روی زنجیره های تامین اعمال گردد، مدیران وادار می شوند در فن آوری های جدید سرمایه گذاری کنند تا میزان انتشار کربن را کاهش دهند و بر این اساس هزینه­های مالیاتی شرکت شان را کنترل کنند. از طرف دیگر، به دلیل اهمیت مسائل زیست محیطی، مصرف کنندگان تمایل به خرید محصولات با سطح پایداری بالاتر دارند. بنابراین، با سرمایه گذاری در فناوری های جدید، تجارت مدیران به یک سیستم پایدار تبدیل می شوند که منجر به افزایش سهم بازار در محیط رقابتی تجارت می شود.

نتیجه گیری:

در این مطالعه، یک زنجیره تامین پایدار مورد بررسی قرار گرفته است که در آن تولیدکننده در طی فرآیند تولید، گاز کربن منتشر می کند. قانون مالیات بر انتشار گاز کربن به تولیدکننده تحمیل شده است. تحت این قانون، تولیدکننده بر فناوری های جدید برای کاهش انتشار کربن سرمایه گذاری می کند. محصولات پایدار توسط دو خرده فروش در بازار عرضه می شود. به دلیل اینکه تلاش سبز خرده فروشان، سهم بازار تولیدکننده را تحت تأثیر قرار می دهند، یک طرح سرمایه گذاری مشارکتی توسط وی برای بهبود تلاش های سبز تدوین گردیده است. طبق سرمایه گذاری مشارکتی، تولیدکننده بخشی از هزینه تلاش سبز خرده فروشان را پرداخت می کند. در این مطالعه، سه ساختار مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند: (1) سیستم غیرمتمرکز تحت بازی های کورنو و کلوژن (2) سیستم متمرکز و (3) سیستم هماهنگی. در این مقاله یک قرارداد مبتنی بر جبران خسارت برای ترغیب خرده فروشان پیشنهاد گردیده است. علاوه بر این، سود اضافی با استفاده از بازی چانه زنی نش در بین اعضا تقسیم می شود. نتایج کلیدی این مطالعه به شرح زیر می باشد:

·         از نظر پایداری، تولیدکننده بهترین عملکرد پایدار را از طریق سیستم هماهنگی به دست می آورد و همچنین، تحت ساختار هماهنگی، انتشار کربن نسبت به ساختار غیر متمرکز کاهش می یابد.

·         از نظر خرده فروشان تلاش سبز بهینه از طریق سیستم هماهنگی حاصل می شود. علاوه بر این، مدل کورنو از مدل کلوژن عملکرد قابل قبول تری دارد.

·         قرارداد هماهنگی پیشنهاد شده می تواند اعضای زنجیره تامین پایدار را با رفتارهای بازی کلوژن یا کورنو متقاعد کند تا تصمیمات جهانی را اتخاذ کنند.

·         از منظر سودآوری برای تولیدکننده، سیستم کورنو منجر به سود بالاتری نسبت به سیستم کلوژن خواهد شد. علاوه بر این، مدل هماهنگی کورنو نسبت به مدل هماهنگی کلوژن عملکرد بهتری دارد.

·         از دیدگاه سودآوری، خرده فروشان، مدل کلوژن را به مدل کورنو ترجیح می دهند. علاوه بر این، مدل هماهنگی کلوژن از سودآوری بیشتری در مقایسه با مدل هماهنگی کورنو برخوردار است.