我國石油供應(yīng)鏈成本分擔(dān)問題研究

崔 樹 杰，張 文 杰，薛 東 輝

一、緒論

石油是世界各國競相儲備的重要戰(zhàn)略資源，石油產(chǎn)品的價格波動對國民經(jīng)濟(jì)會產(chǎn)生巨大影響。為提高我國石油企業(yè)的競爭力，1998年我國政府對石油企業(yè)進(jìn)行重組，成立了中國石油、中國石化和中國海洋石油三大集團(tuán)公司，改變了以往石油企業(yè)資源分散、競爭力薄弱的局面，三大集團(tuán)構(gòu)成了我國石油產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的核心。隨著社會化生產(chǎn)的深入，單個企業(yè)很難完成產(chǎn)品生產(chǎn)的全部環(huán)節(jié)，需要借助上下游企業(yè)的力量共同完成最終產(chǎn)品的生產(chǎn)，因此當(dāng)前產(chǎn)品的競爭已演化為供應(yīng)鏈的競爭，企業(yè)間比拼的不僅是企業(yè)的實力，而是各自所在供應(yīng)鏈的整體競爭力和企業(yè)在供應(yīng)鏈中的競爭地位。隨著供應(yīng)鏈在社會生產(chǎn)中地位的不斷提升，對供應(yīng)鏈的研究也在不斷升級，這其中有將供應(yīng)鏈作為一個整體，對供應(yīng)鏈整體特征和供應(yīng)鏈競爭能力的研究，也有以供應(yīng)鏈中各企業(yè)作為研究對象，考察供應(yīng)鏈內(nèi)各企業(yè)的利益分配問題的研究。而對供應(yīng)鏈內(nèi)各企業(yè)利益分配的研究多是基于博弈模型的分析，此類研究一般通過對實際情況的總結(jié)，提出前提假設(shè)，并構(gòu)建博弈模型，通過對模型的求解找出均衡狀態(tài)，從而得出結(jié)論。

在本文中我們建立斯提爾伯格（Stackelberg）博弈模型，對我國石油供應(yīng)鏈中勘探企業(yè)和開采企業(yè)的成本分擔(dān)問題進(jìn)行研究。本文認(rèn)為在采油商領(lǐng)導(dǎo)的斯提爾伯格博弈模型中，采油商對勘探局投入資助比例取決于兩者的邊際利潤。采油商給勘探局的費用補貼與采油商的邊際收益成正比，與勘探局的邊際收益成反比。對采油商來說，如果其邊際收益很高，就會給勘探局提供更多的補貼，以增加原油供應(yīng)量；對勘探局來說，如果其邊際收益很高，即使采油商為它提供很少的補貼，也有強烈的動力增加投入來增加供應(yīng)量。

本文主要在以下三個方面對供應(yīng)鏈理論作出貢獻(xiàn)：其一，對石油供應(yīng)鏈的特點進(jìn)行分析，并根據(jù)其特點設(shè)計斯提爾伯格博弈模型。其二，從勘探成本分擔(dān)的角度分析了石油供應(yīng)鏈企業(yè)間的關(guān)系。其三，通過對博弈模型的求解，得出結(jié)論，為我國石油供應(yīng)鏈企業(yè)間的成本分擔(dān)方式提供依據(jù)。

接下來的一部分是對石油供應(yīng)鏈的研究，對供應(yīng)鏈博弈模型研究及斯提爾伯格博弈模型的研究進(jìn)行理論回顧；在第三部分重點分析我國石油供應(yīng)鏈的特點，并提出本文設(shè)計模型的假設(shè)前提；第四部分用于建立博弈模型，并對不同情況下的模型求解；第五部分對博弈均衡情況作出解釋和分析；第六部分總結(jié)全文。

二、理論文獻(xiàn)回顧

1.石油供應(yīng)鏈相關(guān)研究回顧

自斯提爾（Stear）[1]以一家石油企業(yè)為例對其供應(yīng)鏈進(jìn)行研究以來，國內(nèi)外多位學(xué)者對石油供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)、分銷、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、價格、政治影響等問題進(jìn)行研究。埃斯科優(yōu)德羅（Escudero）、昆塔納（Quintana）和 希爾莫容（Salmeron)[2]提出了線性模型處理石油公司的供應(yīng)、運輸和配送問題。內(nèi)羅（Neiro）和品脫（Pinto）[3]論述了石油供應(yīng)鏈建模的一般框架，并為石油供應(yīng)鏈建立了一個綜合的模型。奧夫曼（Al-Othman）、拉巴彼迪（Lababidi）、阿拉提奇（Alatiqi）和 奧莎依吉（Al-Shayji）[4]將不確定性引入到市場需求和價格中，建立了一個由原油、精煉、石化、下游化工組成的四個部門的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)來說明上述模型。

在國內(nèi)文獻(xiàn)中，對石油供應(yīng)鏈的研究多是進(jìn)行現(xiàn)狀分析和政策研究。劉曉、王成恩、儲誠斌[5]研究了石油供應(yīng)鏈中的原油采購方法，建立了在有限資源約束下的準(zhǔn)時制多目標(biāo)采購優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并利用層次分析法與多目標(biāo)規(guī)劃相結(jié)合的方法對模型進(jìn)行求解，得出了原油采購方案。邸叢穎、田立新[6]建立了一個有關(guān)成品油供應(yīng)鏈優(yōu)化的模型，模型以總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，通過一個簡單成品油供應(yīng)鏈實例對模型進(jìn)行求解，并得出了最優(yōu)解。李卓[7]采用動態(tài)最優(yōu)控制方法分析了在面臨外生性石油供給沖擊時，國家石油戰(zhàn)略儲備計劃對國內(nèi)石油消費以及石油價格走勢的動態(tài)影響。

2.供應(yīng)鏈博弈模型研究理論回顧

在通過構(gòu)建博弈模型研究供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)間的利益分配方面，主要有三種分析視角：其一，有的研究從信息視角分析供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)在信息對稱和信息不對稱情況下，供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間博弈規(guī)則會發(fā)生怎樣的變化，如侯琳琳、邱菀華[8]認(rèn)為供應(yīng)鏈上的企業(yè)可以利用供應(yīng)鏈的契約，向其他企業(yè)傳遞信息，從而達(dá)到信息共享的目的，提高供應(yīng)鏈的整體收益。其二，還有的研究從演化博弈的視角，將供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間的博弈放到更長的時間段來考察，找出博弈規(guī)則的進(jìn)化路徑和穩(wěn)定狀態(tài)，從而找出當(dāng)前的最佳機制設(shè)計方法，如王玲[9]通過運用演化博弈中的單種群博弈和雙種群博弈理論，分析了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)橫向和縱向競合博弈演化過程及演化均衡的影響因素，并發(fā)現(xiàn)合作可以提高供應(yīng)鏈的整體收益，進(jìn)而有利于提高供應(yīng)鏈內(nèi)各環(huán)節(jié)企業(yè)的收益。此類研究還有戚桂清、楊錫懷、李森，[10]周雯、鄧飛其，[11]張素博、宋光興[12]等。還有的研究把供應(yīng)鏈中的企業(yè)分為主導(dǎo)型企業(yè)和跟從型企業(yè)，利用斯提爾伯格博弈模型分析供應(yīng)鏈內(nèi)企業(yè)的合作機制，并考察企業(yè)間的利益分配過程，如張貴磊、劉志學(xué)[13]從對供應(yīng)商主導(dǎo)和分銷商主導(dǎo)兩類供應(yīng)鏈博弈模型的分析，得出供應(yīng)鏈主導(dǎo)企業(yè)能獲得全部剩余收益，而其他企業(yè)只能獲得平均利潤，但如果主導(dǎo)企業(yè)放棄主導(dǎo)地位，供應(yīng)鏈所有企業(yè)都將遭受損失的結(jié)論。此類研究還有王利、陸繼，[14]滕春賢、姚鋒敏、劉志勇[15]等。

3.斯提爾伯格博弈相關(guān)理論回顧

斯提爾伯格問題是由德國經(jīng)濟(jì)學(xué)家海因依奇·斯提爾伯格（Herinrich Von Stackelberg）最初于1952年在研究市場經(jīng)濟(jì)問題時提出的，這是具有主從遞階結(jié)構(gòu)的決策問題。在這一類的決策問題中，存在兩種類型的決策者：處于較高決策層次的主方和處于下級決策層次的從方。在斯提爾伯格博弈中存在一個和其他決策者不同的決策者，可以稱其為主導(dǎo)者，他可以預(yù)期到其他成員（可以稱其為跟隨者）的反應(yīng)，并且利用這些反饋信息來作出自己的最優(yōu)決策。具體一點來說，主導(dǎo)者從策略集中選擇某一個策略，然后每個跟隨者根據(jù)主導(dǎo)者所選擇的策略來確定自身的策略。在這種情況下，每個下層跟隨者的策略都是依賴于主導(dǎo)者的策略，并且每個跟隨者的成本函數(shù)不僅依賴于主導(dǎo)者的策略，而且還依賴于所有其他跟隨者的策略。如果主導(dǎo)者失去了預(yù)料對方反應(yīng)的優(yōu)勢，那么斯提爾伯格博弈也就轉(zhuǎn)變成納什（Nash）博弈。這種主導(dǎo)者權(quán)力的喪失通常會導(dǎo)致成本的增加和收益的降低。相似的，如果主導(dǎo)者的這種預(yù)測能力并不能對其收益產(chǎn)生影響，那么斯提爾伯格博弈也就成了納什博弈了。

三、我國石油供應(yīng)鏈特點和模型假設(shè)前提

1.我國石油供應(yīng)鏈特點分析

一方面石油是國家的重要戰(zhàn)略資源，政府對石油產(chǎn)品的生產(chǎn)、定價等問題具有重要的影響力；另一方面石油產(chǎn)業(yè)又具有較強的壟斷特征，我國三大石油公司占據(jù)了石油產(chǎn)業(yè)的主要份額。因此石油產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈具有與其他產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈不同的特性。本文認(rèn)為，我國石油產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈主要具有以下特點：

石油行業(yè)供應(yīng)鏈的各企業(yè)之間的關(guān)系既包括企業(yè)之間的獨立法人關(guān)系，也包括企業(yè)內(nèi)屬關(guān)系，還包括系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。整個供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)運作還需要依靠核心企業(yè)來驅(qū)動，也就是所謂供應(yīng)鏈即是基于核心企業(yè)的利益共同體。這里的核心企業(yè)指的是具有一定的核心能力，在供應(yīng)鏈上發(fā)揮核心作用的企業(yè)，它是整個供應(yīng)鏈的管理中心、信息集成與交互中心以及協(xié)調(diào)控制中心。

供應(yīng)鏈中的核心企業(yè)是供應(yīng)鏈得以維持的核心力量，它是供應(yīng)鏈游戲規(guī)則的制定者。因此供應(yīng)鏈的核心企業(yè)是供應(yīng)鏈的領(lǐng)航者、領(lǐng)導(dǎo)者。在石油行業(yè)供應(yīng)鏈中，由于石油開采企業(yè)在石油產(chǎn)品形成過程中起著最為重要的作用，是石油產(chǎn)品形成的關(guān)鍵過程，可拉動上游公司原料的供應(yīng)和勘探公司的勘探，也可以拉動下游的石油冶制與化工及分銷體系和客戶。因此，石油開采公司具備供應(yīng)鏈核心企業(yè)的特點，是石油行業(yè)供應(yīng)鏈的核心企業(yè)。本文主要研究石油開采企業(yè)與上游的勘探企業(yè)的關(guān)系。

由于油氣勘探風(fēng)險高，成功率低，需要投入大量資金、設(shè)備、人力，但一旦探明新油田，收益巨大，不但可以收回勘探過程中的成本，而且對國家和社會的發(fā)展具有極強的正外部性。因此，需要作為核心企業(yè)的開采公司與勘探公司的協(xié)調(diào)，做好成本分擔(dān)方面的工作。

2.模型假設(shè)前提

在油氣勘探開發(fā)開采階段，假設(shè)供應(yīng)鏈?zhǔn)怯梢患沂涂碧焦竞烷_采公司組成，供應(yīng)鏈的重點是石油勘探開采中的問題，總的勘探費用由勘探費用和開采費用兩部分組成，這常見于各石油公司的勘探局和采油商。由于油氣勘探風(fēng)險高，成功率低，需要投入大量資金、設(shè)備、人力，而一旦探明新油田，收益巨大，不但可以收回勘探過程中的成本，而且對國家和社會的發(fā)展具有極強的正外部性。因此，在此階段要勘探公司和開采公司結(jié)合成一個整體，構(gòu)筑穩(wěn)定的成本分擔(dān)關(guān)系，使油氣勘探工作有足夠的資源支撐。

原油的供給量可以看成石油開采商和勘探局的投入的函數(shù)，此時，原油的供給量主要受開采商投入費用C和勘探局投入費用E的影響，隨著這兩項費用的提高而提高，給定原油的供給函數(shù) S（C，E）=1-C-γE-δ，其中 γ、δ 是大于零的常數(shù)，分別是開采商投入費用和勘探局投入費用對原油供給量的影響因子。γ越大，開采商投入對供給量的影響越大；δ越大，勘探局對供給量的影響越大。

每多供給一單位原油，開采商和勘探局獲得的邊際收益分別為ρe和ρp，ρe和ρp都是可以預(yù)測的常數(shù)。

在投入費用中，λE是開采商對勘探局提供的資助，λ是開采商對勘探局提供的資助比例，0≤λ≤1。

開采商利潤函數(shù)πe、勘探局利潤函數(shù)πp和整體的期望收益π可以表示為：

四、斯提爾伯格博弈模型

在開采商和勘探局之間的博弈中，開采商作為核心企業(yè)和領(lǐng)導(dǎo)者用成本分擔(dān)政策來激勵勘探局，使其增加投入，開采商戰(zhàn)略是選擇投入費用C∈[0，∞]和補貼政策λ∈[0，1]，勘探局在觀測到C和λ后，再選擇開發(fā)費用E，使其利潤πp最大化。

采用后退歸納法，先考慮勘探局的決策問題，此時勘探局的問題可以表示為：

由此可得到勘探局的最優(yōu)決策為：

分析E*可得出：

由式（6）可以看出，開采商愿意補貼的費用越多，勘探局費用支出也越多，因此開采商可以通過提高補貼使勘探局投入費用，使其達(dá)到開采商所期望的水平；由式（7）可以看出，開采商投入越多，勘探局的投入越少，因此，勘探局有強烈的搭便車的傾向。

開采商在決策時能預(yù)見到勘探局的最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)（5）式，其決策問題可表示為：

由此可得到開采商的最優(yōu)決策，帶入（5）式中的E*，可以得到唯一的斯提爾伯格均衡解：

五、均衡結(jié)果分析

對斯提爾伯格的均衡解進(jìn)行分析。

采油商對勘探局的資助比例取決于兩者的邊際利潤以及參數(shù)δ的影響。因此，第一，如果采油商和勘探局的邊際利潤比<δ+1，相當(dāng)于勘探局的邊際利潤高于采油商，那么勘探局完全有激勵去增加投入，此時采油商沒有動機為勘探局提供補貼，即λ等于零。第二，由于δ與供應(yīng)量成正比，增大δ以至于<δ+1，將會引起供應(yīng)量的增加，勘探局無需采油商的資助，也會增加投入。也就是說，對于開采商來說，如果其邊際收益很高，就會給勘探局提供更多的補貼，以增加原油供應(yīng)量；對于勘探局來說，如果其邊際收益很高，即使開采商為它提供很少的補貼，它也有強烈的動力增加投入來增加供應(yīng)量。

從供應(yīng)鏈整體看，主導(dǎo)企業(yè)不僅能最大化其自身利潤，同時也能起到協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的作用。如果核心企業(yè)開采公司放棄了主導(dǎo)權(quán)，將沒有能力對高風(fēng)險、低成功率、投入需求高的勘探企業(yè)進(jìn)行資助，勘探企業(yè)將沒有足夠動力進(jìn)行石油勘探工作，石油的最終供應(yīng)量將受到影響，供應(yīng)鏈將處于低運作狀態(tài)，開采企業(yè)自身的利益也會受到嚴(yán)重影響。

六、結(jié)論

筆者對石油供應(yīng)鏈中石油的勘探開采進(jìn)行了討論，構(gòu)建了開采商為領(lǐng)導(dǎo)者的斯提爾伯格博弈模型，通過分析，得出如下結(jié)論。

供應(yīng)鏈領(lǐng)導(dǎo)者可以利用手中權(quán)力在使自身利益最大化的同時使供應(yīng)鏈達(dá)到協(xié)調(diào)狀態(tài)，主導(dǎo)企業(yè)放棄領(lǐng)導(dǎo)權(quán)會導(dǎo)致自身利益的受損，供應(yīng)鏈整體也將處于低運作的狀態(tài)。在采油商領(lǐng)導(dǎo)的斯提爾伯格博弈模型中，采油商對勘探局投入資助比例取決于兩者的邊際利潤以及參數(shù)δ的影響。采油商給勘探局的費用補貼與采油商的邊際收益成正比，與勘探局的邊際收益成反比。對于開采商來說，如果其邊際收益很高，就會給勘探局提供更多的補貼，以增加原油供應(yīng)量；對于勘探局來說，如果其邊際收益很高，即使開采商為它提供很少的的補貼，它也有強烈的動力增加投入來增加供應(yīng)量。

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