基于消费者绿色信任与区块链技术的制造商远视联盟稳定结构研究

《Mathematics》：Stable Structure of Farsighted Manufacturers Coalitions Based on Blockchain Technology Considering Consumer Green Trust

　　

为追溯碳足迹信息，应用区块链技术在提升消费者绿色信任水平方面具有不可替代的优势，但该技术的推行需要大量投资成本。制造商之间可通过组建合作联盟以减轻区块链投资成本的负担。本研究探讨了在消费者绿色信任水平条件下，三家制造商在不同联盟结构下就减排竞争所采取的运营策略，并运用最大一致集（Largest Consistent Set, LCS）概念分析制造商远视联盟的稳定结构。研究结果表明：当消费者绿色信任处于极高或极低水平时，单一制造商应用区块链的结构具有远视稳定性；当消费者绿色信任水平较低时，涉及两家制造商的区块链联盟构成远视稳定联盟结构；当消费者绿色信任水平较高时，所有制造商均应用区块链的结构具有远视稳定性。相较于合作联盟，单一制造商应用区块链更易成为远视稳定结构，且该可能性随消费者绿色信任水平的提升而增加。此外，随着消费者绿色信任水平的上升，消费者剩余和社会福利并非在全体制造商联合应用区块链时总是达到最高，且消费者剩余或社会福利的最优状态并不意味着该联盟具有远视稳定性。

研究背景与问题提出

随着消费者低碳生活意识的觉醒，碳减排表现对产品选择的塑造作用日益凸显。企业为回应消费者对产品碳足迹的关切，纷纷推出碳标签制度。然而，传统的基于二维码的标签与溯源机制高度依赖供应商、制造商或第三方中介的自愿性排放信息披露，存在数据易被操纵或伪造的固有风险，导致消费者对标签可信度存疑。区块链技术凭借不可篡改、公开透明及去中心化等核心优势，有效解决了传统溯源方案的痛点，为碳足迹数据的真实性提供了可信认证，从而提升消费者的绿色信任水平。各国政府已出台针对性政策推动区块链产业化发展，如瑞士《区块链法案》、中国将区块链商品溯源列为优先部署领域，以及美国国家标准与技术研究院（NIST）发布支持制造业供应链区块链溯源的技术报告等。

区块链部署虽有助于企业提升消费者绿色信任、增强产品竞争力并获得政策支持，但高昂的前期部署成本转化为平台建设与运营的巨额固定成本，使许多制造商对区块链应用的经济回报心存疑虑。为降低个体接入成本，企业间常寻求合作联盟。例如，地中海航运（MSC）与达飞海运集团（CMA CGM）加入马士基与IBM联合开发的TradeLens区块链平台；雀巢、联合利华等食品巨头接入沃尔玛的Food Trust平台；LVMH集团推出Aura区块链平台后，历峰集团与普拉达集团相继加入。这些实践表明，同业企业在面对消费者信任危机时，倾向于组建区块链联盟以分摊成本并提升信息可信度。

现有研究在供应链联盟稳定性分析方面主要依赖于短视的纳什均衡框架，仅考虑企业短期利润。本研究拓展了经典的LCS远视联盟理论，将其适用场景从一般合作博弈延伸至低碳制造情境，是首次将LCS框架应用于基于区块链的制造商联盟稳定性分析。研究结合区块链的产业特性（防篡改数据与租赁合作机制），运用远视决策逻辑评估联盟长期运营状态，以消费者绿色信任和区块链固定成本为核心驱动因素，识别LCS分析框架内的远视稳定区域。

研究模型构建

研究人员构建了由三家对称制造商组成的博弈模型，均处于同一生产层级，以碳减排为核心竞争维度。制造商1作为先行者投资开发原始区块链平台，通过向制造商2和3收取租赁费授权其接入平台。根据制造商的内生性参与决策，形成三种联盟均衡结构：单一企业独立部署区块链（模型I）、两家制造商联合采用区块链（模型C）、三家制造商全面整合区块链（模型G）。模型中，制造商1承担区块链平台固定建设成本F，制造商2和3可选择支付租金t接入平台形成联盟。区块链技术应用涉及单位应用成本c^b（主要覆盖碳排放信息记录成本）及平台租金t两项关键成本。

消费者需求受三家制造商碳减排水平的影响，表达式中：a⁰为基础市场需求，z为需求对碳减排变化的敏感度，k反映消费者绿色信任水平。具体而言，区块链应用时k设为1，无区块链应用时k=k₀（k₀∈(0,1)）。k_ie_i表明制造商自身碳减排水平提升可增强产品低碳可信度、提高消费者购买意愿；k_je_j表明竞争对手更高的减排投入会增强其竞争优势、分流市场需求。区块链采用去中心化分布式账本结构，实现全生命周期碳记录的完全公开披露，有效解决低碳市场中的信息不对称问题，将消费者绿色信任提升至基准水平。

碳减排遵循边际收益递减规律，采用二次成本函数：C(e_i) = (h/2)e_i²，其中h为碳减排成本系数。消费者剩余由市场需求反映，社会总福利为制造商利润与消费者剩余之和。

主要研究结果

研究通过比较三种联盟结构下的均衡结果，获得以下核心发现：

**碳减排水平分析（定理1）**：在单一制造商应用区块链结构（模型I）中，当消费者绿色信任水平较高时，未采用区块链的制造商2和3的碳减排水平高于区块链投资者制造商1，因高信任下投资区块链效率较低，竞争者选择投资减排技术以增加利润。在双制造商联盟结构（模型C）中，低信任时区块链平台构建者制造商1的减排水平最高；随着信任提升，未采用区块链的制造商3逐步实现最高减排，且区块链租赁者的减排水平始终低于投资者。在三制造商全联盟结构（模型G）中，租赁者的减排水平始终低于构建者，因构建者可利用租金增加减排投资。对于同一制造商而言，独立应用区块链时的减排水平始终最高，随联盟规模扩大而下降。

**市场需求分析（定理2）**：低信任下，模型I中制造商1因减排产出获消费者充分认可而实现最高需求；高信任时，制造商2和3节省区块链支出并提升减排以超越制造商1。模型C中，制造商1在低信任时需求最高；制造商3随信任增长逐步提升需求，在高信任时因避免区块链费用而实现最高需求。模型G中，制造商1因租金收入抵消固定成本负担而保持稳态需求优势。对于平台构建者，低信任时独立区块链采用最大化需求；高信任时全联盟结构G表现更优。

**利润比较分析（定理3）**：平台构建者在低信任时从独立区块链采用中获得最高利润，任何参与者加入均降低其收益；中等信任时，双制造商联盟最大化其利润；高信任时，全三制造商联盟成为最盈利选择。对于租赁制造商，低信任时双联盟中的租赁者利润最优；中等信任时，完全不采用区块链的制造商利润最高；高信任时，双联盟中的非区块链 outsider 利润最高。这表明潜在租户仅在消费者绿色信任较低时选择加入区块链联盟，信任足够高时退出联盟更为有利。

**远视稳定联盟结构（定理4）**：研究采用最大一致集（LCS）概念进行远视稳定性分析。与仅考虑即时利润的短视稳定性理论（纳什稳定性、两两稳定性、核心稳定性）不同，LCS框架假设所有参与者具有完美预见性：各企业能预期其即时偏离所引发的后续联盟重组，并据此评估长期收益，从而决定是否从现有联盟安排中退出。

当消费者绿色信任较低且区块链固定成本处于特定范围时，独立结构（仅制造商1应用区块链）具有远视稳定性；中等信任时，双制造商区块链联盟为远视稳定结构；高信任时，全三制造商联盟为远视稳定结构；更高信任水平时，独立结构重新获得远视稳定地位。当区块链建设成本过高时，不存在稳定联盟结构。

数值分析验证

研究设置基础市场需求a⁰=5、区块链单位应用成本c^b=0.02、碳减排成本系数h=0.04、区块链固定建设成本F=1、平台单位租金t=0.03、单位产品利润p=0.5等参数进行数值模拟。

**消费者绿色信任的影响**：平台构建者在低信任时于独立结构中获得最高利润，随信任增加，独立和合作区块链部署模式的利润均下降，高信任时独立区块链采用产生最低利润。对于租赁制造商，双联盟结构为租赁者带来最优利润；随信任上升，区块链采用制造商收益递减，非采用制造商利润增长。全区块链采用联盟在低信任时产生最高消费者剩余和社会福利；高信任时，平台投资者独立采用区块链产生最高消费者剩余和社会福利。值得注意的是，全联盟结构虽在低信任时能最大化消费者剩余和社会福利，但该结构并非远视稳定，表明联盟结构的远视稳定性与消费者剩余或社会福利的最优性并不等价。

**碳减排敏感度系数θ的影响**：θ增加时，独立结构和双联盟结构中区块链采用制造商的利润上升，非采用制造商利润下降；全联盟中所有成员利润随θ增加而下降。所有制造商的碳减排水平随θ上升而提高，非采用制造商受影响最小。消费者剩余和社会福利随θ增加而上升，在全区块链采用情景下保持最高。

结论与启示

**研究结论**：低信任或更高信任水平时，仅单一制造商采用区块链的独立结构实现远视稳定性；中等信任时，双制造商区块链联盟成为远视稳定结构；高信任时，全三制造商区块链联盟具有远视稳定性。相比合作联盟，单一制造商采用区块链更易实现远视稳定，且该稳定性随绿色信任提升而增强。低信任时全制造商区块链采用最大化消费者剩余和社会福利；较高信任时，仅平台投资者独立采用区块链实现最大消费者剩余和社会福利。消费者剩余和社会福利的最优性与联盟结构的远视稳定性并不等同。

**管理启示**：区块链平台管理者应基于消费者绿色信任水平实施差异化租赁定价策略——低信任时提高准入租金、限制联盟规模以维持独家运营；中等信任时逐步降低租金、允许单一额外制造商加入形成双联盟；高信任时大幅削减租金、积极推动全联盟形成，将核心收入来源从产品销售收入转向平台租赁收入。潜在区块链制造商应基于实时消费者绿色信任优化加入决策——低信任时付费加入双联盟以构建产品差异化；高信任时退出区块链、将节省的租金投入减排和品牌推广。政策制定者应提供区块链低碳溯源支持政策，在低信任地区为平台开发先驱者提供财政补贴，在高信任地区减少针对性区块链补贴、转向统一行业低碳标准制定；同时基于减排敏感度调整监管政策，高敏感度时引入减排补贴与区块链激励组合，低敏感度时优先提供减排升级补贴而非强制区块链采用。