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低碳经济钢铁企业发展分析

随着全球气候变暖、环境污染、资源匮乏等问题的出现,“低碳经济”概念引起全球范围的广泛关注。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基本特征的一种经济发展模式[1]。钢铁产业作为我国国民经济的重要支柱产业,是高能耗、高污染的典型代表,在发展低碳经济方面具有一定的潜力和发展空间。在此背景下,部分钢铁企业采取很多节能减排措施积极迎接低碳经济的挑战,其中废钢逆向物流对于钢铁行业来说是实现低碳经济的重要手段之一。目前有相关学者对废钢的逆向回收进行研究,如何秀玉从逆向物流的概念出发,分析我国钢铁企业逆向物流实施中存在的问题,并提出相应的解决措施[2];刘永彬提出建立适应我国当前钢铁业发展要求的废钢铁回收物流系统、废钢循环利用体系[3];孙明辉结合我国废旧钢铁回收物流的现状,提出了如何建立废钢回收系统的政策建议[4];王迅分析了我国废钢铁回收物流的发展现状,提议建立废旧钢铁回收物流[5];闫启平阐述了废钢铁在低碳经济时期的应用价值,提出我国废钢铁产业“十二五”规划目标及技术路线[6]。以上这些文献主要对如何构造废钢逆向物流系统进行定性分析并提出一定的建议和政策,并没有考虑定量的因素。但是目前很多企业尤其是一些中小型企业在构建和实施废钢逆向物流中却不积极主动,主要原因是钢铁企业在实施废钢逆向物流时会产生大量的回收处理成本,而且很多回收处理成本短期内不一定都能带来经济利益,甚至会造成公司亏损;另外政府的奖励惩罚力度和其他企业的策略选择对一个企业废钢逆向物流的实施也有一定的影响。因此为了全面推动钢铁企业实施废钢逆向物流,笔者基于有限理性为基础的进化博弈对大型钢铁企业、中小型钢铁企业之间逆向物流的实施行为进行博弈分析与研究,在两类企业博弈过程中考虑了政府的奖惩对博弈结果的影响,根据博弈的结果从而提出有利于两类企业最终积极选择实施逆向物流的具体对策和建议。

一、钢铁企业实施废钢逆向物流行为的博弈模型

(一)博弈模型的假设钢铁企业在决策是否实施废钢逆向物流时考虑的因素多而复杂。为了便于分析,在不改变问题本质的条件下,对一些复杂的条件加以简化,作出如下假设:1.博弈中的参与者:大型钢铁企业(代表综合实力较强的企业,以下简称钢铁企业A)和中小型钢铁企业(代表规模小,实力弱的企业,以下简称钢铁企业B),博弈双方都是有限理性。2.博弈主体的策略行为:双方的策略行为都是实施废钢逆向物流和不实施废钢逆向物流。3.行为策略采取的比例:在博弈的初始阶段,假设钢铁企业A采取实施的概率为X,采取不实施的概率为1-X,钢铁企业B采取实施的概率为Y,采取不实施的概率为1-Y。4.模型中涉及的参数和基本解释:(1)R1和R2分别为钢铁企业A和钢铁企业B实施废钢回收在炼钢时代替铁矿石所带来的节能、节资、降耗、减少环境污染等产生的综合效益(主要体现为经济效益和社会效益)。(2)C1和C2分别为钢铁企业A和钢铁企业B为实施废钢逆向物流所投资设备、技术、人员等时所发生的成本。(3)T1和T2分别为钢铁企业A和钢铁企业B积极实施废钢逆向物流时,政府在税收、信贷等方面给予的补贴。(4)F1和F2分别为钢铁企业A和钢铁企业B不实施废钢逆向物流带来环境污染等严重后果性,政府给予的处罚。(5)B1和B2分别为钢铁企业A和钢铁企业B不实施废钢逆向物流为企业本身带来负面影响所遭受的损失成本。(6)D1为钢铁企业A在钢铁企业B不实施逆向物流时所得到的额外收益,D2为钢铁企业B在钢铁企业A不实施逆向物流时所得的额外收益(此时假设对方实施所占的比例越大,此值越低)。(7)G1和G2分别为钢铁企业A和钢铁企业B不实施逆向物流而节约的成本。根据以上假设条件,得到钢铁企业A和钢铁企业B博弈的支付矩阵,如表1所示。(二)博弈模型的建立根据以上假设条件和收益矩阵可知,钢铁企业A采取实施的期望收益为:EA1=Y(R1+T1-C1)+(1-Y)(R1+T1+D1-C1)=R1+T1+D1-C1-YD1(1)钢铁企业A采取不实施的期望收益为:EA2=Y(G1-B1-F1)+(1-Y)(G1-B1-F1)=G1-B1-F1(2)钢铁企业A的混合策略,即采取实施与不实施策略的平均期望收益为:EA=XEA1+(1-X)EA2(3)根据演化博弈的原理,若一种策略的适应度或支付比种群的平均适应度高,这种策略就会在种群中发展,即适者生存体现在这种策略的增长率大于零,这就是复制动态方程。[6]因此由式(1)和式(3)可以得出钢铁企业A策略的复制动态方程为:F(X)=dXdt=X(EAl-EA)=X(1-X)(R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1-YD1)(4)钢铁企业B采取实施的期望收益为:EB1=X(R+T-C)+(1-X)(R2+T2+D2-C2)=R2+T2+D2-C2-XD2(5)钢铁企业B采取不实施的期望收益为:EB2=X(G2-B2-F2)+(1-X)(G2-B2-F2)=G2-B2-F2(6)钢铁企业B的混合策略,即采取实施与不实施策略的平均期望收益为:EB=YEB1+(1-Y)EB2(7)同理,由式(5)式和(7)式可以得出钢铁企业B策略的复制动态方程为:F(Y)=dYdt=Y(EB1-EB)=Y(1-Y)(R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2-XD2)(8)由式(4)和式(8)组成博弈系统的复制动态方程为:dXdt=X(1-X)(R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1-YD1)dYdt=Y(1-Y)(R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2-XD2烅烄烆)(9)

二、钢铁企业间演化博弈的稳定性分析

(一)钢铁企业A策略的演化稳定性分析令dXdt=0可求出复制动态方程的稳定状态点,即在复制动态过程中采取实施策略的钢铁企业A所占的比例X达到一种相对稳定的均衡状态,由式(4)可知:若Y=R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1时,F(X)=0,这意味着对所有的X都处于稳定状态,若Y≠R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1时,令F(X)=0,得X=0,X=1是X的稳定状态,根据微分方程的稳定性定理及进化稳定策略的性质[7],满足dF(X*)dX|X=X*<0时,求出的稳定状态点X*才是进化稳定策略。对钢铁企业A实施策略的复制动态方程求导得:dF(X)dX=(1-2X)(R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1-XD1)下面对R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1进行以下几种情况的分析。1.当R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1<0,则dF(X)dX=R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1-XD1D1<0,恒有Y>R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1从以上分析可知:1.当钢铁企业A实施逆向物流所获得的综合效益和政府给予的补贴、钢铁企业A不实施废钢逆向物流所遭受的损失成本和政府给予的处罚及钢铁企业A在钢铁企业B不实施逆向物流时所得到的额外收益之和小于钢铁企业A实施的成本和不实施而节约的成本之和时,无论钢铁企业B是否选择“实施”策略,钢铁企业A都会选择"不实施"策略。2.当钢铁企业A实施所获得的综合效益和政府给予的补贴与不实施废钢损失成本和政府给予的处罚之和小于钢铁企业A实施的成本和钢铁企业A不实施而节约的成本之和,而加上钢铁企业A在钢铁企业B不实施时所得到的额外收益时又大于钢铁企业A实施的成本和不实施而节约的成本之和时,钢铁企业A策略的选择主要依赖于钢铁企业B选择策略的概率,如果钢铁企业B群体选择实施的概率大于R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1时钢铁企业A得到的额外收益D1越小,经过系统演化,最终选择不实施废钢逆向物流,反之,钢铁企业A会选择实施。3.当钢铁企业A实施成本与不实施而节约的成本之和小于钢铁企业A实施所获得的综合效益、实施政府给予的补贴、不实施所遭受的损失成本三者之和时,钢铁企业A不管钢铁企业B是否实施,都会选择实施废钢逆向物流。(二)钢铁企业B策略的演化稳定性分析同理,对钢铁企业A实施策略的复制动态方程求导得:dF(Y)dY策略。钢铁企业B在以上各种情况下复制动态相位图如图2所示。从以上分析可知:1.当钢铁企业B实施逆向物流所获得的综合效益和政府给予的补贴、钢铁企业B不实施废钢逆向物流所遭受的损失成本和政府给予的处罚及钢铁企业B在钢铁企业A不实施逆向物流时所得到的额外收益之和小于钢铁企业B实施的成本和不实施而节约的成本之和,无论钢铁企业A是否选择"实施"策略,钢铁企业B都会选择"不实施"策略,2.当钢铁企业B实施所获得的综合效益和政府给予的补贴与不实施废钢损失成本和政府给予的处罚之和小于钢铁企业B实施的成本和钢铁企业B不实施而节约的成本之和,而加上钢铁企业B在钢铁企业A不实施时所得到的额外收益时又大于钢铁企业A实施的成本和不实施而节约的成本之和时,钢铁企业B策略的选择主要依赖于钢铁企业A选择策略的概率,如果钢铁企业A群体选择实施的概率大于R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2时钢铁企业A得到的额外收益D2越小,经过系统演化,最终选择不实施废钢逆向物流,反之,钢铁企业B会选择实施,3.当钢铁企业B实施的成本与不实施而节约的成本之和小于钢铁企业B实施所获得的综合效益、实施政府给予的补贴、不实施所遭受的损失成本三者之和时,钢铁企业B不管钢铁企业A是否实施,都会选择实施废钢逆向物流。(三)钢铁企业A和B的策略演化系统的稳定性分析由复制方程式(9)来描述钢铁企业A和B策略系统的演化过程,可以得出系统演化总共有5个均衡点(0,0),(1,0),(0,1),(1,1),(R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2,R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1)当且仅当0≤R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2≤1,0≤R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1≤1,对于由微分方程描述的动态方程,其均衡点的稳定性可以由该系统的雅可比矩阵的局部稳定性得到[8-9]。根据Friedman提出的方法,由式(9)可得到该系统的雅可比矩阵J和对应的行列式及其迹分别为:J=F(X)/XF(X)/Y图来表示钢铁企业A和B之间策略选择博弈动态过程,如图3所示。图30<X0<1,0<Y0<1的相位图结合表2和图3可知,R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1和R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2的取值范围影响了系统的进化稳定策略。讨论在以下几种情况下系统的稳定性:(1)当R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1>0,R1+T1-C1+B1+F1-G1<0,R2+T2-C2+B2+F2+D2>0,R2+T2-C2+B2+F2-G2<0时,有0≤R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1≤1和0≤R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2≤1,由图3可以发现,系统的演化稳定策略分别为(0,1)和(1,0),系统经过演化过程,最终将趋向于(0,1)或(1,0)。也就是说,当双方企业实施所获得的综合效益、政府给予的补贴、不实施废钢损失成本、不实施政府给予的处罚之和小于实施的成本和不实施而节约的成本之和,但当加上一方不实施而另一方实施时所得到的额外收益又大于实施的成本和不实施而节约的成本之和时,只有一方最终会选择实施逆向物流,因为一旦一方实施,另一方的Di的取值会等于0,此时对另一方来说没有实施逆向物流的价值。(2)当R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1>0,R1+T1-C1+B1+F1-G1<0,R2+T2-C2+B2+F2-G2>0时,0≤R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1≤1和R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2>1,即钢铁企业B实施所获得的综合效益、政府给予的补贴、不实施废钢损失成本、不实施政府给予的处罚之和大于实施的成本和不实施而节约的成本之和时,钢铁企业B会选择实施逆向物流,而此时钢铁企业A经过系统的博弈会选择不实施,因为此时钢铁企业A的收益函数中D1接近于零,因此最终系统的演化稳定策略为(0,1),此时系统的动态演化过程如图4所示。(3)当R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1>0,R2+T2-C2+B2+F2-G2>0,R2+T2-C2+B2+F2-G2<0时,有R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1>1,0≤R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2≤1,系统的演化稳定策略为(1,0),如图5所示。即钢铁企业A实施所获得的综合效益、政府给予的补贴、不实施废钢损失成本、不实施政府给予的处罚之和大于实施的成本和不实施而节约的成本之和时,钢铁企业A会选择实施,而此时由于钢铁企业B收益函数中D1接近于零,经过系统的博弈最终选择不实施。图4X0>1,0<Y0<1的相位图图50<X0<1,Y0>1的相位图(4)当R1+T1-C1+B1+F1-G1>0,R2+T2-C2+B2+F2-G2>0时,有R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1>1和R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2>1,系统的演化稳定策略为(1,1),如图6所示。当钢铁企业双方实施所获得的综合效益、政府给予的补贴、不实施废钢损失成本、不实施政府给予的处罚之和都大于实施的成本和不实施而节约的成本之和时,经过演化博弈,双方最终都会选择实施逆向物流。(5)当R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1<0,R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2<0时,有R1+T1-C1+B1+F1+D1-G1D1<0,R2+T2-C2+B2+F2+D2-G2D2<0,系统的演化稳定策略为(0,0),如图7所示。以上5种情况下的博弈结果如下表3所示。我们的目的是希望在低碳经济下所有的钢铁企业群最终都实施废钢逆向物流,因此从长远的利益上看,第四种情形是最理想的结果。

三、结论与建议

本文运用进化博弈理论研究了钢铁企业废钢逆向物流实施行为,建立了钢铁企业A和B以及它们之间的复制动态方程,并对各自的复制动态过程进行稳定性分析。研究结果表明:(1)在5种不同条件下,企业之间的演化稳定策略各不相同,他们分别是(0,1)或者(1,0),(0,1),(1,0),(1,1),(0,0),而“实施,实施”策略是期望的系统演化方向。(2)钢铁企业实施所获得的综合效益、成本和政府给予的补贴及不实施时企业的损失成本、政府给予的处罚和节约的成本等这些因素决定了系统动态演化路径的方向。从以上结论中可知,为了使钢铁企业向“实施,实施”这个期望方向演化,我们提出如下建议:一是加大扶持力度。如果大型钢铁企业实施所获得的综合效益和政府给予的补贴与不实施时政府给予的处罚之和大于实施付出的成本和不实施带来负面影响(如影响产品竞争力)造成的损失,这类企业最终会采取“实施策略”显然有利于推动企业实现低碳经济。因此,大型钢铁企业应该借鉴发达国家领先型企业废钢逆向物流实施的经验,不断提升废钢加工处理技术,提高废钢回收质量,选择合适的逆向物流运作模式如第三方物流运作模式,使其单位回收成本带来的综合效益不断增大。政府应该提高对实施逆向物流企业的扶持力度,如加大财政补贴,提高税收优惠幅度,放宽融资信贷条件等,而对于那些不实施废钢逆向物流而造成环境污染后果的,按造成后果严重性大小给予罚款等惩罚,并考虑逐渐加大惩罚力度,推动企业逐渐实施。二是加强培训和宣传。如果中小型钢铁企业选择“实施”所获得的综合效益和政府补贴过少,而成本过高,由于中小企业具有技术力量薄弱、资金缺乏等弱势,最终这类企业都会选择“不实施”策略,这显然不利于钢铁企业全面实现低碳经济,而且会使这类企业与大型企业的差距越来越大,逐渐失去竞争力,最终被市场淘汰。为改变这种状况,政府应积极提供废钢回收相关知识的培训和交流平台,帮助中小型企业更好地开展废钢逆向物流的回收,同时对这类企业的扶持力度要远远高于大型企业,不仅提供财政补贴、税收,融资信贷等优惠条件,还要每年拨资专项支付企业开展废钢逆向物流所付出的部分费用,有利于短期内使企业的综合效益大于成本。除此之外,要加强宣传,让这类企业意识到如果不实施废钢回收所造成的损失从长期发展的角度看远远大于所实施付出的成本,这类企业的管理层应加强对废钢逆向物流的管理,积极向大型企业学习先进的经验。

作者:李艳 王付宇 单位:安徽工业大学

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