原油供應鏈網(wǎng)絡競合博弈研究

王丹萍　王宇奇

摘要：針對原油供應鏈網(wǎng)絡中多條供應鏈競合方式選擇日趨復雜的現(xiàn)象，通過分析原油供應鏈網(wǎng)絡中多條供應鏈的競合特征、影響因素、表現(xiàn)方式等規(guī)律，發(fā)現(xiàn)原油供應鏈網(wǎng)絡中企業(yè)存在的競合問題。運用博弈論理論方法對供應鏈網(wǎng)絡中鏈內企業(yè)縱向競合和鏈際企業(yè)橫向競合進行建模分析，結果表明鏈內企業(yè)只受利益因素影響時多采取競爭方式，受風險等其他因素影響時采取合作方式，而鏈際企業(yè)采用以合作為主的競合方式可以很好地分配企業(yè)的市場份額，降低煉化企業(yè)采購成本，從而保證原油供應鏈網(wǎng)絡達到多贏的狀態(tài)。

關鍵詞：原油；供應鏈網(wǎng)絡；競合；博弈

中圖分類號：C31

文獻標志碼：A

文章編號：1008-7133（2015）04-0052-07

近年來，隨著經濟的高速發(fā)展，石油對各國經濟發(fā)展的作用愈發(fā)明顯，研究原油供應鏈網(wǎng)絡博弈問題對選擇合適的競合關系，維持原油供應鏈網(wǎng)絡的穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。原油供應鏈網(wǎng)絡是由多條原油供應鏈共同作用運行的集合網(wǎng)絡。每一條供應鏈指原油從產地開發(fā)生產后，通過船舶、管道、鐵路、公路等多種運輸方式將原油通過轉運存儲或直運送達到煉化企業(yè)的過程。在整個原油供應鏈網(wǎng)絡中，一方面，面對相同的客戶，網(wǎng)絡內各企業(yè)間之間存在競爭的關系。另一方面，基于雙方共同的利益追求，一各企業(yè)間也存在著合作的狀況。

影響原油供應鏈企業(yè)間競合關系的原因很多。Lababidi等認為需求的不確定性對整個原油石化供應鏈的規(guī)劃決策有很大的影響。不確定的市場需求，市場價格，原材料成本和生產量都是影響原油供應鏈規(guī)劃決策的重要參數(shù)。Doukas等提出根據(jù)歐洲整個能源供應狀況來看，影響其原油得以安全穩(wěn)定的供應的眾多因素中，強調風險分析和風險最小化的關鍵性地位，分析探究好風險性的相關問題對于歐洲原油供應鏈具有重要作用。王宇奇針對國內的原油供應狀況，提出了外界資源和環(huán)境水平的相關問題對于我國原油工業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要影響。

在供應鏈網(wǎng)絡中，Chen研究了一個供應商和多個零售商分銷系統(tǒng)的協(xié)調機制，討論了有折扣契約和無折扣契約下供應鏈渠道利潤的變化，進而證明了協(xié)調的價值。Cachon基于庫存理論下研究了由一個供應商N個零售商組成的兩層供應鏈競爭模型。在鏈際多供應鏈競爭方面的文獻有：Nagurney等首次提出了供應鏈網(wǎng)絡的競爭模型，并利用變分不等式方法構建了供應鏈網(wǎng)絡均衡模型。Pice等從定性角度利用德爾菲法對供應鏈與供應鏈競爭問題開展了研究。Zhang從供應鏈與供應鏈競爭的角度提出了供應鏈經濟概念，給出了研究供應鏈鏈際競爭與合作的理論平臺，并進一步構建了供應鏈與供應鏈競爭的網(wǎng)絡經濟模型，利用變分不等式刻畫了供應鏈與供應鏈競爭的均衡狀態(tài)。國內學者對于多鏈的研究較少，王璇等在產業(yè)集群的角度，運用博弈論研究了集群式供應鏈的特點做出了解釋。李柏勛通過以N條包含單鏈式供應鏈為研究對象，運用博弈理論對多供應鏈間間的博弈均衡解進行了分析和求解。曹曉剛等將基于變分不等式和均衡理論研究了隨機需求與再制造率不確定條件下的供應鏈競爭行為及均衡條件，研究結果表明為了增加企業(yè)利潤及產品交易量可以將風險最小化和利潤最大化作為基本原則。陳藝瑋通過分析供應鏈網(wǎng)絡風險后建立了供應鏈網(wǎng)絡風險管理雙環(huán)模式，從而增強抗風險能力。田玉英等通過研究發(fā)現(xiàn)采用競合方式對中石油和中石化兩個石油公司的發(fā)展有很好的助推作用。

本文針對由多條供應鏈構成的復雜的原油供應鏈網(wǎng)絡，通過分析原油供應鏈網(wǎng)絡的競合規(guī)律，運用博弈論理論，分別從鏈內和鏈際兩種不同維度下，建立博弈模型，制定相應的競合策略，以便于為鏈上企業(yè)科學決策提供參考。

1原油供應鏈網(wǎng)絡競合規(guī)律

競合關系，概括起來說就是供應鏈企業(yè)之間存在著既競爭又合作的一種互動關系。具體是指在整個原油供應鏈網(wǎng)絡大環(huán)境下，各企業(yè)之間的一種協(xié)調機制，通常是在目標一致性前提下，因各企業(yè)間的相關性、差異性以及互補性為基礎，通過市場需求驅動的一種以競爭來促進合作，以合作來提升供應鏈企業(yè)競爭力的資源優(yōu)化配置的動態(tài)過程。內在動力就是共同的利益目標，外在動力就是市場需求。

1.1原油供應鏈網(wǎng)絡競合特征

（1）動態(tài)靈活性。原油供應鏈網(wǎng)絡的競合關系從整體上看是供應鏈系統(tǒng)資源優(yōu)化配置的動態(tài)過程，原油市場是一個復雜度很高的大系統(tǒng)，影響其競合關系的因素很多，而原油供應系統(tǒng)的不確定性已然影響到了原油供應鏈上各節(jié)點企業(yè)競合策略選擇。這就使得企業(yè)會隨時因為外在環(huán)境的變化或者是內在自身因素的影響，不斷地做出調整，優(yōu)化資源配置。很多時候前一秒還是競爭對手的雙方這一秒就因為共同的目的達成了合作，下一秒可能又形成了對立競爭。

（2）交疊依存性。原油供應鏈網(wǎng)絡中的企業(yè)并不是完全的對立競爭或者是完全的合作，競爭與合作關系的界定也不是十分的涇渭分明、一成不變，相反是存在一定的交疊依存性的。市場需求的競爭同時促進了雙方的合作，而合作的同時各家企業(yè)也是在為了提升本身的競爭力，以更好地參與市場競爭。原油供應鏈通常都是多條供應鏈同時作用，就使得競合關系形成了交疊性，競爭中也有一定的合作存在，合作的同時也存在著競爭。無論競爭還是合作都不可能脫離對方而單獨存在。

1.2原油供應鏈鏈內競合影響因素

按照原油供應鏈的結構和運作方式，一般可以分2種維度對供應鏈競合關系進行分析，其中，整個供應鏈網(wǎng)絡中的每一條鏈存在交易的上下級企業(yè)間的競合屬于縱向競合關系，也稱作是鏈內競合。而并行的多條供應鏈相同價值鏈環(huán)節(jié)的節(jié)點企業(yè)的跨鏈間競合屬于一種橫向的競合關系，即鏈際競合。影響原油供應鏈企業(yè)競爭合作關系的因素很多，這些因素所起到的作用也不盡相同，本文考慮到原油供應鏈的特殊性，主要總結以下因素：

（1）利益因素。每條供應鏈都是由原油供應方、原油需求方以及連接二者之間的各節(jié)點及渠道構成。當每個節(jié)點都始終具有相對的自主經營權時，無論從原油供應方還是煉化企業(yè)都會最先為了追求自身利益的最大化，在價格制定上進行博弈，以爭取獲得最符合自身利益的產品價格定位。這時就形成了最基本層次上的競爭，鏈上企業(yè)間的“討價還價”。由此可以看出，利益因素是鏈內影響競合關系的最主要的因素。

（2）風險因素。原油的政治特性決定了相對于大多數(shù)煉化企業(yè)而言，除卻要追求利益的最大化之外，在特定時期保證原油供應的安全穩(wěn)定對整個社會經濟發(fā)展的作用更為重要。無論是政治風險還是運營安全風險，都會對煉化企業(yè)和油田公司間的競合策略選擇影響很大。

（3）其他因素。除了以上的主要因素，天氣狀況、國際壟斷主義、自然災禍等都會嚴重的干預到油田公司與煉化企業(yè)間的競合政策的選擇。

1.3原油供應鏈鏈際競合影響因素

在原油供應鏈網(wǎng)絡中，在相同價值鏈環(huán)節(jié)的節(jié)點處，會同時具有多個提供同質服務或產品的企業(yè)，他們之間同樣存在著更為復雜的競合關系。原油供應鏈網(wǎng)絡中鏈際間競合的影響因素主要分為以下幾個方面：

（1）市場占有率。在整個原油供應鏈網(wǎng)絡中，每條鏈所占到的市場份額、市場結構因素的動態(tài)變化很大程度上影響了供應鏈中各企業(yè)是否會采取合作策略締結聯(lián)盟。供應方和需求方誰能最大限度的掌握市場的話語權，誰就能處于優(yōu)勢地位。無論是原油供應企業(yè)之間還是各大煉化企業(yè)之間一定時期內為爭奪市場結構下的主動優(yōu)勢，都會根據(jù)市場結構的不斷變化改變自身的策略，自發(fā)或人為的形成戰(zhàn)略聯(lián)盟，加強自身在原油市場中的力量，掌握先機。為防止在合作中喪失競爭優(yōu)勢，合作企業(yè)存在明顯的機會主義傾向，會隱瞞一些重要的信息，從而影響到合作預期目標的達成，也可能由于獨占，而引起爭端和沖突，致使合作出現(xiàn)破裂。這種機會主義因素的存在對競合策略的選擇有很大的影響。

（2）價格敏感度。相對比其他產品，原油產品本身具有較強的地域性特點。不同產地的原油的品質、產量、提貨期、運輸?shù)姆绞降榷疾槐M相同，而原油供應鏈網(wǎng)絡中煉化企業(yè)對于上述原因所引起的原油價格的差異的敏感性也不一樣。首先從原油供應地而言，原油一般都呈現(xiàn)地域性的特征，中東，北非、拉丁美都是主要的原油出口國，掌握原油開采、開采量的權利，石油作為一種戰(zhàn)略資源，是國家經濟上的生命線，原油的供應情況關系到國家的經濟安全，受到了極大的重視。價格敏感度對鏈上企業(yè)的競合策略的選取影響極大。國家還可以通過行使外交職能改善與相應國家的關系，為本國的交易爭取更多的優(yōu)惠條件。當然也存在某些大國，利用軍事政治權利，對原油輸出國進行打壓，干預控制以影響他國的競合策略的選擇。

（3）其他因素。供應系統(tǒng)中企業(yè)不可能也沒有必要在每個方面都做到最好。企業(yè)集中力量發(fā)展提高自我核心能力高的活動，把自己不擅長的、不重要的活動交給其他企業(yè)去完成，由此也會產生合作，例如我國原油資源的進口主要依賴于外籍郵輪，約有將近90%是通過與外籍郵輪公司合作，依靠外籍郵輪來承運的。這種合作由于自身降低成本同時提高效率的內部驅動，合作具有長久些和相互信任性。突發(fā)事件對原油供應鏈中各企業(yè)的策略選擇也會有一定的影響作用。2013年以色列空襲敘利亞軍事設施，造成了合作關系的破裂，迅速推高原油價格。除了上述幾個主要的影響因素以外，投機炒作、軍事行動、美元匯率以及天氣狀況等同樣影響著各決策方的策略選擇。

1.4原油供應鏈網(wǎng)絡競合表現(xiàn)方式

原油供應鏈企業(yè)的鏈內的競爭方式主要表現(xiàn)在供需互動的過程中。原油供應鏈的鏈內競爭主要是價格競爭的互動過程，由于雙方的決策目標不完全一致，都會通過討價還價的競爭方式來爭取最具經濟性的交易方式，使得供應鏈內部的價值發(fā)生轉移，利益重新分配。合作主要表現(xiàn)為買賣關系的建立，同時滿足雙方需求。通過競合關系的動態(tài)協(xié)調，提升了整條供應鏈的綜合實力，提高了供應鏈的整體效益。

鏈際的競爭方式主要表現(xiàn)在處于同價值鏈上的企業(yè)之間，為了爭奪更多的市場份額，與同級其他競爭對手的斗爭，占據(jù)更多的利益優(yōu)勢。合作方式的體現(xiàn)主要體現(xiàn)在組成戰(zhàn)略聯(lián)盟、匯總采購、整合運輸資源上。原油公司間采取合作策略，組成戰(zhàn)略聯(lián)盟，OPEC組織就是以亞洲、非洲和拉丁美洲一些主要的原油生產國合作的國際性石油組織，通過生產配額制，協(xié)調統(tǒng)一各成員國的利益，在原油市場爭取更多的市場份額。簡言之，就是各煉化企業(yè)通過及時匯總自家的原油需求量上報形成一個整體的需求量，向各國大型的油田公司大批量集中購買原油，目的是擁有更多的話語權從而掌握價格優(yōu)勢。集中起來進行原油購買就可以使用優(yōu)先使用較大的船舶，相比分散的小的運輸工具，節(jié)省了單位運費，提高了運輸?shù)臐M載率，加強了對整體運輸工具的利用效用。

2原油供應鏈競合博弈分析

2.1鏈內企業(yè)的縱向競合博弈

鏈內企業(yè)的縱向競合博弈是整體原油供應鏈系統(tǒng)競合中最基本的表現(xiàn)形式，又因為鏈內的競合博弈主要體現(xiàn)在鏈上企業(yè)在交易過程中的“討價還價”上，這里以煉化企業(yè)與其原油供應商間構成的供應鏈為例，給出鏈內縱向競合博弈的基本假設。其中，煉化企業(yè)為該原油供應鏈的鏈主企業(yè)j（j=1，2，…，m），同時存在i（i=1，2，…，n）個油田公司為其提供原油供應。

以下會用到的符號以及代表的含義如下，π_i：油田公司i：預期內凈利潤所得；π_j：煉化企業(yè)j：預期內凈利潤所得；p_i：油田公司i：把原油銷售給煉化企業(yè)的價格；p_j：煉化企業(yè)j的成品油產品價格；s_ij：煉化企業(yè)j在特定周期內對油田公司i的原油需求量；q_ij：煉化企業(yè)j從油田公司i處訂購的原油數(shù)量；d_i：油田公司i每次的訂單處理費用；d_j：煉化企業(yè)j一次訂貨費用；c_i：油田公司i開采勘探原油的總成本；t_i：油田公司i單位量原油的中轉存儲成本；t_j：煉化企業(yè)j單位量原油的中轉存儲成本。

（2）合作策略。當風險因素的影響作用占主導時，原油供應鏈上各方更趨從于選擇合作策略。因為原油供應鏈網(wǎng)絡中各企業(yè)存在長期的、固定的合作關系，確保原油供應的安全性與穩(wěn)定性。即油田公司i和煉化企業(yè)建立共同的合作關系時，煉化企業(yè)將從供應鏈網(wǎng)絡的總利潤最大化角度出發(fā)選擇最優(yōu)的經濟訂貨量。供應鏈網(wǎng)絡的總體利潤所得表示為

比較式（6）和（11），易證明π_合≥π_競，即當供應鏈各方選擇合作時，供應鏈系統(tǒng)的總利潤所得遠遠大于各方競爭時的收益，這也是目前被廣泛認可的結論。事實上，各方都采取合作時，供應鏈網(wǎng)絡整體利潤最優(yōu)，但這并不意味著鏈上每個企業(yè)各方都達到了本身的最優(yōu)，這時獲得更多利潤的一方愿意采取合作，但利潤減少的一方寧愿選擇競爭，這就存在著博弈。若通過合作雙方都取得了更高的收益，采取（合作，合作）策略，博弈達到均衡，各方受益；但如有一方利益受損，采取（合作，不合作）策略，就出現(xiàn)了博弈的非均衡，會導致成本增加。所以就出現(xiàn)了總體利益更大的一方采取一定的補償機制給予利益受損的一方，促成合作的繼續(xù)進行。以上述原油供應為例分析，煉化企業(yè)為保證原油供應的安全穩(wěn)定性，必須在供應鏈合作中，在自身收益得到增加后，為補償油田公司i收益的可能減少，鼓勵油田公司i的積極參與合作，會采取“補償激勵”，對油田公司i進行補償，假設補償支付為B（B≥0）顯然B滿足小于煉化企業(yè)利益的增加值，同時大于原油公司利益減少值，π₁′、π₂′分別表示油田公司合作前后的利潤收益。

對于煉化企業(yè)而言，因為π_合-B≥π_競，在理性考慮下選擇“合作”；對于油田公司i來說，因為π_合-B≥π_競，在理性考慮下也會選擇“合作”，所以就達成了博弈問題的Nash均衡解為（合作，合作）。由此可以看出，在原油供應鏈網(wǎng)絡的鏈內競合上，是以合作為主導的博弈，煉化企業(yè)追求原油供應的安全穩(wěn)定，積極采取合作的策略，同時油田公司可以通過合作取得更高的利潤也會以合作為主導。

2.2鏈際企業(yè)間橫向競合博弈

鏈際間企業(yè)的橫向競合博弈是原油供應鏈系統(tǒng)競合中較較復雜的一種，主要體現(xiàn)在原油的勘探，采購，運輸，存儲等節(jié)點上提供同質服務或產品的企業(yè)間的競合博弈，這里以原油供應鏈中運輸上的競合為例，給出鏈際橫向競合博弈的基本假設。由于地緣政治，經濟利益，應對風險等因素的考慮，運輸商之間經常采取合作策略，是原油供應鏈系統(tǒng)中比較普遍的合作方式之一。該供應鏈模型是由上游企業(yè)和n個運輸商構成的兩級供應鏈，n個運輸商企業(yè)提供相同的產品服務，各運輸商間采用Cournot進行博弈。

性質：對于n條供應鏈鏈間橫向博弈，運輸商的價格存在純策略Nash均衡。

證明根據(jù)Nash純策略均衡定理，①在n人博弈中，若存在：每個參與人的策略空間S_i是歐式空間的一個非空的、緊的凸子集；②利潤函數(shù)π（p_i，p_j）是連續(xù)的；③π（p_i，p_j）是關于價格p_i擬凹的，那么此博弈存在純策略Nash均衡。

假設在n個運輸商博弈過程中分為兩類，一部分選擇信息共享的合作策略，另一部分企業(yè)不參加合作，其中，假設第一類運輸商數(shù)量為m（m≤n），其余個運輸商n-m個為第二類不合作的。

第一類選擇合作策略的運輸公司，其余的運輸公司然是接受原來的運輸量作為其接單量處理數(shù)據(jù)。第一類運輸公司通過合作，降低了邊際成本，降低幅度為△C。假設存在兩條供應鏈進行合作，這時參與合作的供應鏈的價格將降低△p，市場需求上升。

通過合作策略，參與合作的運輸商間獲得了更多的市場份額，同時合作使得自身的邊際成本降低，這m個運輸商因為本身的邊際成本降低就會選擇以低于原來的各鏈不合作時的價格來進行合作，這樣上游企業(yè)就自然會將更多的運輸份額分配給第一類合作的運輸商，同理，第二類未參與合作的運輸商的份額自然就下降了。

當然，在下一輪博弈中，第一類運輸商采取合作策略獲得了更多的市場份額，因此理性的決策人會繼續(xù)采取合作策略以獲得更多的運輸量，從而利潤增加。第二類運輸商也會在上一輪博弈中吸取經驗教訓，采取降價策略，造成利潤的繼續(xù)下降，同時會和之前的第一類運輸商之間產生競爭。這樣經過若干輪博弈后，第二類運輸商會因為每次利潤的減少而被淘汰出供應鏈。

3算例分析

下面希望通過數(shù)值分析說明以下幾點問題：

通過對初始環(huán)境的值進行設定，計算不同供應鏈的銷量和利潤；

分析不同市場占有率的供應鏈進行合作時的銷量和利潤變化，驗證多條供應鏈在采取合并策略時，供應鏈利潤變大。

根據(jù)以往運輸商間和上游企業(yè)某月的交易數(shù)據(jù)，測算初始參數(shù)，假設有五條供應鏈，潛在市場占有率分別0.18，0.19，0.20，0.21，0.22。供應鏈編號為：1號到5號。邊際成本為均50，競爭強度為0.5，價格敏感度為0.5，總體需求為1000。∑C=250，如表1所示。

從這里看出，五條供應鏈的潛在市場占有率相差5%時，最終的利潤相差10%左右。

此時如果1號供應鏈和2號供應鏈在原油供應中進行運輸存儲合作，使邊際成本下降10，他們進行合作之后，∑C=230。又因為

從這里看出，當市場占有率接近時，通過運輸存儲合作降低邊際成本可以大幅提高競爭力和利潤。這樣的合作削弱了其他供應鏈的利潤，降低了客戶的采購成本。

4結論

運用博弈論研究了原油供應鏈網(wǎng)絡之間的競合關系，根據(jù)原油供應鏈網(wǎng)絡的特點，揭示了原油供應鏈網(wǎng)絡競合的特征、影響因素以及表現(xiàn)形式等規(guī)律，從鏈內縱向競合和鏈際橫向競合兩種維度進行了分析。通過分析可知，原油供應鏈鏈內企業(yè)間的通過討價還價的競爭同時也會轉化為合作共享，一定程度上會促進供應鏈系統(tǒng)的整體效益，實現(xiàn)多贏。相比于鏈內企業(yè)間的競合，鏈際企業(yè)間的競合表現(xiàn)形式更為多樣，受影響的因素也很復雜，鏈際企業(yè)競合多是以合作為主，競爭作為伴隨物而進行的一種競爭的合作，擴大了參與合作企業(yè)的市場份額，淘汰了實力較弱的企業(yè)，同時也降低了煉化企業(yè)的采購成本，達到多贏。同時除了運輸上的合作，原油供應鏈在共享市場締結聯(lián)盟等方面也存在著競合，契約機制的引進也是下一步研究的重點。

[編輯：厲艷飛]