重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商合作機制研究

時茜茜　朱建波　盛昭瀚　陶莎

摘要：針對重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商的合作問題，基于演化視角建立供應(yīng)商的合作博弈模型，分析雙方合作的影響因素，并進一步構(gòu)建業(yè)主參與下的激勵與懲罰機制，對其影響因素進行探討。研究結(jié)果表明，合作生產(chǎn)的超額收益與不合作時支付的租金的增加對雙方合作有促進作用，合作投資成本與“搭便車”收益的增加則不利于博弈雙方走向合作，投資成本的合理分擔與業(yè)主參與下有效的激勵和懲罰機制可以降低“搭便車”行為的產(chǎn)生，促進供應(yīng)商間的合作。

關(guān)鍵詞：重大工程；關(guān)鍵部件；有限理性；合作機制

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.11.27

中圖分類號：F284 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2015）11-0124-06

Abstract：By the evolutionary game theory， this paper researched on the cooperation mechanism between key components suppliers in mega project， and analyzed the influence factors of bilateral cooperation， and then studied the impact of the incentive and punishment mechanism when the owner participated in. Result showed that， the probability of cooperation of both sides had a positive correlation with excess income of cooperation and the rent paid when noncollaboration， and a negative correlation with cost of investment and extra income obtained by freerider behavior. Reasonable sharing of investment cost and the incentive and punishment mechanism can control the freerider behavior and promote the cooperation between suppliers.

Key words：mega project； key component； bounded rationality； cooperation mechanism

當前，建筑工業(yè)化的理念得到了工程實踐界的普遍認同，我國重大工程建設(shè)正經(jīng)歷著由“工程建造”向“工程制造”轉(zhuǎn)變[1]，特別是鋼箱梁、圍堰鋼結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件，在質(zhì)量要求高和工期要求緊的雙重壓力下采取工廠化預(yù)制的生產(chǎn)方式，使得工程由開放的施工環(huán)境變?yōu)榉忾]條件下流水線式的精密制造環(huán)境，降低了施工的管理復雜性、提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性[2～4]。

在工廠化預(yù)制的生產(chǎn)方式下，重大工程關(guān)鍵部件的模塊化生產(chǎn)使其形成了分布式的供應(yīng)方式，例如，港珠澳大橋鋼結(jié)構(gòu)制造按工序分解為板單元制造、梁段拼裝、現(xiàn)場連接三階段，其中構(gòu)成鋼箱梁的各種板單元，分別在中鐵山橋、武船重工、上海振華、中鐵寶橋的位于山海關(guān)、武漢、南通、揚州的基地制造，再分別集中到各企業(yè)的中山基地進行拼裝。不在制造企業(yè)中一次完成加工，而采用模塊化生產(chǎn)、近場大節(jié)段拼裝，這種分布式供應(yīng)鏈的產(chǎn)生，來源于節(jié)約運輸成本、保障運輸安全、業(yè)主合同要求等內(nèi)外部多重需求，在這種分布式供應(yīng)鏈下，供應(yīng)商間的協(xié)同合作可以使其以較少的投入獲得所需要的其他000000000000資源[5]。因此，重大工程分布式供應(yīng)鏈尤其是近場制造拼裝中的合作問題值得深入研究。

目前，關(guān)于供應(yīng)鏈中的合作問題研究主要集中在合作伙伴的選擇、合作的投資和利潤分配、合作的懲罰與監(jiān)督等方面。王紅衛(wèi)等研究了工程建設(shè)中動態(tài)物資需求情況下動態(tài)選擇合作伙伴的問題[6]，Akintoyeet和Saad等分別通過對英國建筑業(yè)的調(diào)查研究，實證分析了建筑企業(yè)越來越多利用供應(yīng)鏈管理方法來建立長期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系[7，8]。宋波等探討了非對稱性視角下戰(zhàn)略聯(lián)盟合作的穩(wěn)定性問題[9]。陳洪轉(zhuǎn)等關(guān)注復雜產(chǎn)品主制造商與供應(yīng)商協(xié)同合作問題，研究了主制造商激勵供應(yīng)商的最優(yōu)成本分擔問題，為復雜產(chǎn)品主制造商供應(yīng)商的長期戰(zhàn)略合作激勵策略制定提供決策依據(jù)[10]。Juho Ylimki構(gòu)建了產(chǎn)品開發(fā)的合作供應(yīng)鏈的新的理論框架，研究了合作者的參與水平和其關(guān)系的合法結(jié)構(gòu)對合作的影響[11]。Michael Song等認為供應(yīng)商的參與對產(chǎn)品開發(fā)有很大的促進作用，投資和收益分擔影響了制造商與供應(yīng)商的合作概率[12]。宗勝亮等構(gòu)建了合作研發(fā)的一般契約和利益共享契約模型，并研究得出在合理的利益分配區(qū)間內(nèi)共享契約是較優(yōu)選擇[13]。Laan等通過實證研究表明，采用工程聯(lián)盟方式可減少工程建設(shè)的機會主義行為，合理的激勵機制可以防范機會主義行為[14]。丁絨等從復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的自組織演化視角探討企業(yè)聯(lián)盟中增強懲罰的合作規(guī)范機制，為企業(yè)合作提供具體的實施指導[15]。

本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，對分布式供應(yīng)鏈下重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商間的合作問題進行研究。重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商具有較強的異質(zhì)性，限于推理和認知能力，很難做到完全理性，因此，本文以有限理性為假設(shè)前提，運用演化博弈的方法，構(gòu)建重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商間的合作博弈模型，探討超額收益、“搭便車”收益、租金支付、投資額分擔等因素對合作策略的影響，為重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商間合作機制的建立提供新思路和理論建議。

1模型建立與分析

11基本假設(shè)和模型建立

本文考慮的是重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商間（假設(shè)分別為供應(yīng)商1與供應(yīng)商2）的合作關(guān)系，即是否選擇共建廠房、共用設(shè)備人員等資源進行合作生產(chǎn)。假設(shè)供應(yīng)商1與供應(yīng)商2相互獨立，通過構(gòu)建演化博弈模型，研究供應(yīng)商間合作的演化情況。

假設(shè)：

（1）供應(yīng)商獨立生產(chǎn)的正常收益為ui（i=1，2，u1≠u2，u1，u2>0）。

（2）如果供應(yīng)商之間合作生產(chǎn)，對廠房和設(shè)備等資源的投資額為c，合作雙方對投資額的分擔系數(shù)為ρ和（1-ρ），ρ∈（0，1）。

（3）如果供應(yīng)商之間合作生產(chǎn)，則提高了廠房、設(shè)備和工人的利用率，在原收益基礎(chǔ)上獲得超額收益，分別用e1和e2表示。

（4）如果一方合作一方不合作，不合作方會選擇租賃合作方的廠房和設(shè)備等資源，支付合作方租金，供應(yīng)商1和供應(yīng)商2獲得的租金分別用m、n表示（m，n>0），另獲取因“搭便車”行為而獲取的額外收益，分別用e′1和e′2表示（e′1，e′2>0）。雖然合作方可以獲得租金，但由于重大工程關(guān)鍵部件的高標準和高技術(shù)要求，使得租金遠不及對廠房和設(shè)備等資源的投資額，因此有m-ρc<0，n-（1-ρ）c<0；而不合作方由于“搭便車”行為使得獲得的額外收益大于租金投入，因此有e′1-n > 0，e′2 -m>0。

（5）供應(yīng)商1采取合作策略的概率為x，采取不合作策略的概率為1-x；供應(yīng)商2采取合作策略的概率為y，采取不合作策略的概率為1-y（x，y[0，1]）。

由此，構(gòu)建重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商的博弈支付矩陣[16]，見表1。

根據(jù)圖3，當供應(yīng)商選擇合作策略下的超額收益與獲得租金的總和大于它選擇不合作策略下的額外收益與支付租金的總和時，雙方最終的博弈結(jié)果要么都選擇合作，要么都選擇不合作，即系統(tǒng)最終收斂到O（0，0）或B（1，1）。這兩個點都是此博弈系統(tǒng)的ESS，但系統(tǒng)最終收斂到O（0，0）還是B（1，1）取決于此系統(tǒng)的初始狀態(tài)。當初始狀態(tài)落入圖中的M區(qū)域（即四邊形OCDA）時，系統(tǒng)朝著O（0，0）收斂，即供應(yīng)商均選擇不合作策略；當初始狀態(tài)落入圖中的N區(qū)域（即四邊形ABCD）時，系統(tǒng)朝著B（1，1）收斂，即供應(yīng)商均選擇合作策略。

13演化穩(wěn)定策略的影響因素分析

根據(jù)上文可知，供應(yīng)商合作演化博弈的穩(wěn)定策略是（合作，合作）和（不合作，不合作），最終選擇哪個策略，由區(qū)域M、N的面積大小來定。因此，分析區(qū)域N面積的影響因素即可得到影響供應(yīng)商合作的因素。

當供應(yīng)商1選擇合作時獲得的收益與單獨合作時獲得的收益和不合作時獲得的收益的差值大于供應(yīng)商2時，即e1+n-e′1-m>e2+m-e′2-n，則SNρ>0，SN是ρ的增函數(shù)，那么供應(yīng)商1分擔的投資額應(yīng)該增加；當供應(yīng)商1選擇合作時獲得的收益與單獨合作時獲得的收益和不合作時獲得的收益的差值小于供應(yīng)商2時，即e1+n-e′1-m

2考慮業(yè)主參與的模型拓展

在重大工程中，業(yè)主非常關(guān)切工程整體價值的提升，業(yè)主希望工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效地建成，因此，業(yè)主往往會參與供應(yīng)商的生產(chǎn)過程，特別是考慮到對產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、進度的控制及創(chuàng)新管理等問題時，業(yè)主往往會鼓勵供應(yīng)商間進行合作生產(chǎn)，同時為控制“搭便車”行為，在業(yè)主的監(jiān)督下，供應(yīng)商間制定懲罰機制[17]。因此，假設(shè)激勵和補貼收益為E，懲罰成本為P，E，P>0，業(yè)主參與下供應(yīng)商合作博弈的支付矩陣如表2所示。

結(jié)論6：引入業(yè)主參與的情形下，當獎懲力度較小時，合作演化系統(tǒng)最終收斂到（0，0），即供應(yīng)商均采取不合作的策略；當獎懲力度適中時，（0，0）和（1，1）都是此博弈模型的ESS，此博弈模型的最終收斂平衡點和采取的策略取決于初始狀態(tài)；當懲罰力度較大時，系統(tǒng)最終收斂到（1，1），即供應(yīng)商均采取合作的策略，此時，懲罰力度足以補償合作方的損失，不合作的一方會因為高額的罰金和合作補貼的誘惑而放棄不合作的“搭便車”想法，而合作方會因為高額的激勵補貼而選擇繼續(xù)合作，因此，此情形下供應(yīng)商博弈的結(jié)果將是（合作，合作）。

3數(shù)值模擬與分析

為進一步驗證相關(guān)結(jié)論，本文應(yīng)用Matlab進行數(shù)據(jù)模擬。由于供應(yīng)商不合作情形下的正常收益不影響模型的計算結(jié)果，在數(shù)值模擬中不予給出。

以重大工程某兩個供應(yīng)商的合作生產(chǎn)為例，在研究某一些參數(shù)變動時，相關(guān)參數(shù)取值為：c=1000萬元，e1=4000萬元，e2=2500萬元，e′1=2000萬元，e′2=1000萬元，ρ=06，m=100萬元，n=150萬元。投資額對博弈演化結(jié)果的影響為較簡單的線性，在數(shù)值模擬中不作考慮。

31合作生產(chǎn)下的超額收益對合作的影響

假設(shè)供應(yīng)商采取合作生產(chǎn)的策略下獲得的超額收益e1、e2分別在[2500，4500]、[1500，3500]區(qū)間內(nèi)變動，其他參數(shù)不變，得到圖4?？梢园l(fā)現(xiàn)當e1、e2逐漸增大時區(qū)域N的面積也逐漸增大，這說明當供應(yīng)商在合作生產(chǎn)的情形下獲得的超額收益逐漸增加時，其選擇合作策略的概率也逐漸增大。這主要是因為合作生產(chǎn)的超額收益越大，供應(yīng)商獲得的利益就越大，這種逐漸增大的利益會使雙方的合作動力越來越強，從而選擇合作生產(chǎn)的概率就越大。圖4驗證了結(jié)論2。

32不合作下支付的租金對合作的影響

假設(shè)供應(yīng)商選擇不合作時支付的租金m、n在[50，200]區(qū)間內(nèi)變動，其他參數(shù)不變，得到圖5。可以發(fā)現(xiàn)當m、n逐漸增大時區(qū)域N的面積也逐漸增大，這說明當供應(yīng)商選擇不合作的情形下所需支付的租金越大，雙方合作的概率越大。這主要是因為選擇不合作一方所需支付的租金越多，風險顧慮越大，這使得其改變策略選擇合作生產(chǎn)的動力越來越強，因此雙方合作的概率就越大。圖5驗證了結(jié)論3。

33不合作下的額外收益對合作的影響

假設(shè)供應(yīng)商不合作時的額外收益e′1、e′2分別在[2000，3500]、[500，2000]區(qū)間內(nèi)變動，其他參數(shù)不變，得到圖6?？梢园l(fā)現(xiàn)當e′1、e′2逐漸增大時區(qū)域N的面積逐漸減小，這說明當供應(yīng)商選擇不合作時獲得的額外收益逐漸增加時，其選擇合作策略的概率逐漸減小。這是因為當不合作方“搭便車”行為產(chǎn)生的收益越大時，機會主義行為產(chǎn)生的動力越強，從而選擇合作生產(chǎn)的概率就越小。圖6驗證了結(jié)論4。

34投資額分擔與超額收益占比對合作的影響

假設(shè)e2=2500萬元，供應(yīng)商1在合作時獲得的超額收益的占比α在[05，09]區(qū)間變化，其他參數(shù)不變，得到圖7。從圖中可以發(fā)現(xiàn)當α增大時ρ也增大，區(qū)域N的面積才會增大，ρ減小時區(qū)域N的面積就會減??；而當α減小時ρ減小，區(qū)域N的面積才會增大，ρ增大時區(qū)域N的面積會減小。因此為了保障區(qū)域N的面積增大，ρ應(yīng)與α呈正相關(guān)關(guān)系。這說明供應(yīng)商合作生產(chǎn)時對投資額的分擔應(yīng)與其獲得的超額收益的占比呈正相關(guān)關(guān)系，此時博弈系統(tǒng)向（合作，合作）演化的概率會變大。這是因為當供應(yīng)商的付出與收入正相關(guān)時會獲得公平感，在公平感的激勵下，雙方更傾向于選擇共同合作。圖7驗證了結(jié)論5。

35業(yè)主參與對合作的影響

當業(yè)主參與時，假設(shè)激勵收益E=500萬元，懲罰成本P=200萬元，供應(yīng)商獨立生產(chǎn)的正常收益分別為u1=1500萬元、u2=700萬元，其他參數(shù)不變，得到業(yè)主參與下供應(yīng)商合作博弈的支付矩陣，見表4。

從表4可見，供應(yīng)商1和供應(yīng)商2的占優(yōu)決策均是合作策略，在此情形下，供應(yīng)商合作博弈的納什均衡為（合作，合作）。這證明了結(jié)論6，當P+E=700>max{ρc-m，（1-ρ）c-n}=max（500，250）時，即獎懲力度較大時，合作演化系統(tǒng)最終收斂到（合作，合作）。這是因為獎懲力度足夠大時，可以使一方不合作時合作方的損失得到彌補，從而雙方一致選擇合作。

4結(jié)語

本文從演化視角出發(fā)，以供應(yīng)商的有限理性為假設(shè)前提，研究重大工程關(guān)鍵部件供應(yīng)商之間的合作機制，構(gòu)建了雙方合作的演化博弈模型，分析了策略選擇的影響因素，并結(jié)合工程實際情形，構(gòu)建業(yè)主參與下的激勵和懲罰機制，進行參數(shù)設(shè)置和數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明，供應(yīng)商合作生產(chǎn)所獲得的超額收益與不合作時所需支付的租金的增加，可以使得博弈雙方向合作策略演化；供應(yīng)商合作生產(chǎn)的總投資額與“搭便車”行為產(chǎn)生的額外收益的增加，不利于博弈雙方選擇合作策略；供應(yīng)商合作生產(chǎn)時投資成本的合理分擔有利于實現(xiàn)公平感，保證雙方有利可圖；業(yè)主參與下有效的激勵和懲罰機制可以減少“搭便車”行為的出現(xiàn)，保障供應(yīng)商間合作的順利進行。

本文僅研究了重大工程中兩個供應(yīng)商的合作關(guān)系，更多供應(yīng)商參與的情形有待進一步探討，并結(jié)合工程實踐進行修正和深化研究。

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（責任編輯：石琳娜）