基于Swarm的逆向物流渠道沖突協(xié)調(diào)

劉龍青，張國(guó)慶

(浙江農(nóng)林大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，浙江臨安311300)

一、現(xiàn)狀調(diào)查與文獻(xiàn)回顧

(一)現(xiàn)狀調(diào)查

逆向物流渠道就是可再利用的廢舊品從產(chǎn)生、回收、處理到再利用的通道。在我國(guó)逆向物流渠道運(yùn)營(yíng)過程中，廢舊品一般由走街串巷的個(gè)體戶(以下簡(jiǎn)稱“散戶”)收購(gòu)并處理，而有經(jīng)營(yíng)資質(zhì)和技術(shù)規(guī)范的企業(yè)回收處理主體(以下簡(jiǎn)稱“公司”)卻沒有穩(wěn)定的廢舊品來源，產(chǎn)能閑置，成為目前逆向物流渠道的主要矛盾。據(jù)筆者調(diào)查分析，消費(fèi)者之所以將廢棄的物品交給散戶回收，主要原因是便利、價(jià)格可以接受、缺乏正規(guī)公司回收渠道信息以及環(huán)保意識(shí)薄弱等。而散戶選擇自己處理主要是能夠帶來更高利潤(rùn)，但散戶自己拆解處理會(huì)帶來很多社會(huì)問題，如其對(duì)廢舊品焚燒、破碎、濃酸提取、廢液直接排放等處理方法會(huì)造成生態(tài)環(huán)境破壞和資源嚴(yán)重浪費(fèi)等。這就不可避免地引發(fā)“檸檬市場(chǎng)”問題(由于信息不對(duì)稱造成的逆向選擇和道德風(fēng)險(xiǎn))，增加了管理難度[1]，加上監(jiān)管部門對(duì)污染排放的監(jiān)督行為有限，處罰力度不大，因此為最大限度克服可能產(chǎn)生的“檸檬市場(chǎng)”，必須要求監(jiān)管部門設(shè)計(jì)出監(jiān)督、約束、激勵(lì)等綜合協(xié)調(diào)機(jī)制，科學(xué)合理地管理和實(shí)施綜合利益最大化行為。筆者運(yùn)用博弈分析方法，基于Swarm仿真系統(tǒng)對(duì)我國(guó)逆向物流渠道沖突根源進(jìn)行分析，從而找到政策制訂的切入點(diǎn)和破解沖突的方法。

(二)文獻(xiàn)回顧

在逆向物流渠道研究方面，學(xué)者們圍繞渠道相關(guān)主體的責(zé)任、行為以及政策環(huán)境等方面展開相關(guān)研究。渠道主體方面，R.C.Savaskan等將廢舊家電逆向物流渠道分成制造商、零售商和第三方等形式，指出每種渠道形式的利潤(rùn)分配不同[2];為了協(xié)調(diào)各方主體利益，王文賓等提出設(shè)立專門運(yùn)作和協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)[3]。渠道行為方面，高陽等認(rèn)為對(duì)渠道的規(guī)范包括政策和個(gè)體認(rèn)知等方面，規(guī)范個(gè)體回收行為是建立逆向物流規(guī)范體系的微觀基礎(chǔ)[4];江源認(rèn)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、居民認(rèn)知度以及個(gè)體的社會(huì)－經(jīng)濟(jì)屬性都對(duì)回收行為產(chǎn)生影響[5]。渠道政策環(huán)境方面，劉慧慧等認(rèn)為監(jiān)管部門立法、經(jīng)濟(jì)管制及經(jīng)濟(jì)政策對(duì)規(guī)范系統(tǒng)作用更明顯[6]。在監(jiān)管部門的激勵(lì)政策方面，周垂日等提出促進(jìn)廢舊品回收利用的補(bǔ)貼問題[7];鐘永光等提出在對(duì)非法拆解小商販懲罰的同時(shí)提高正規(guī)回收經(jīng)營(yíng)者的服務(wù)和回收價(jià)格[8];O.Kaya研究了經(jīng)濟(jì)性與非經(jīng)濟(jì)性激勵(lì)相結(jié)合、集中和分散式相結(jié)合的回收渠道協(xié)調(diào)機(jī)制問題等[9]。在研究方法上，博弈分析方法運(yùn)用得較多，也有部分學(xué)者運(yùn)用實(shí)證研究方法。以往的研究觀點(diǎn)和方法為本研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，筆者將運(yùn)用演化博弈理論結(jié)合仿真運(yùn)行，剖析緩解渠道沖突的機(jī)制設(shè)計(jì)。

二、演化博弈與Swarm仿真

(一)演化博弈理論

由于散戶和監(jiān)管部門的行為選擇都受到群體行為及政策環(huán)境的影響，是一個(gè)比較選擇的過程，所以適合用博弈分析方法。但完全理性的人不可能存在，所以以完全理性為前提條件的傳統(tǒng)博弈論有一定的局限性，而演化博弈理論基于人的有限理性，以參與人所在群體為基礎(chǔ)，假設(shè)各方都有一定的事后判斷能力，采用從群體到個(gè)人的局部動(dòng)態(tài)方法來分析參與人的決策行為。其核心不是最優(yōu)的策略選擇，而是群體成員經(jīng)營(yíng)策略的調(diào)整和發(fā)展趨勢(shì)判斷，即群體成員選擇特定策略的比例不變，而不是其整體策略不變。所以，即使現(xiàn)實(shí)中散戶和監(jiān)管部門沒有選擇上述策略的能力，很難找到各自最佳概率，也就是該博弈很難做到多次反復(fù)進(jìn)行，但只要群體成員有事后判斷能力并能根據(jù)周圍人的經(jīng)營(yíng)結(jié)果來改變自己的經(jīng)營(yíng)策略能力，就有可能反復(fù)進(jìn)行。因?yàn)榧{什均衡中關(guān)于理性主義和群體行為兩部分理論可以有效解決該問題:理性主義就是個(gè)體在進(jìn)行策略選擇時(shí)的理性程度或頻率，而群體行為則是當(dāng)群體所有主體在面臨同一問題或事件所采取的應(yīng)對(duì)策略的比例。由該理論可知散戶和監(jiān)管部門對(duì)混合策略的選擇，可以分別理解為某個(gè)地區(qū)不規(guī)范拆解即不合作行為發(fā)生的比例和該地區(qū)監(jiān)管部門監(jiān)管行為發(fā)生的頻率，演化博弈理論中的混合策略納什均衡就是分析相關(guān)主體行為發(fā)生頻率或比例間的均衡關(guān)系[10]。該分析方法不要求散戶和監(jiān)管部門等主體有選擇某種特定行為概率的意識(shí)或能力，而是根據(jù)環(huán)境變化和收益比較后的行為選擇過程。該分析方法與現(xiàn)實(shí)中的逆向物流各主體決策過程比較接近，適合分析社會(huì)化回收系統(tǒng)中散戶和監(jiān)管部門間的博弈過程。

(二)Swarm仿真

Swarm是由美國(guó)Santa Fe研究所開發(fā)的一個(gè)仿真平臺(tái)。其建模思想就是通過創(chuàng)建逆向物流運(yùn)行系統(tǒng)中一系列獨(dú)立的渠道智能體(散戶/政府監(jiān)管部門Agent)，并通過獨(dú)立事件進(jìn)行交互的“自下而上”或“基于過程”的建模工具，它是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的多智能體仿真平臺(tái)，沒有對(duì)模型要素間的交互作任何約束，模擬智能體對(duì)廢舊品回收處理決策過程，隨著行為時(shí)序表Schedule的推進(jìn)，研究不同政策機(jī)制下系統(tǒng)狀態(tài)的變化趨勢(shì)與運(yùn)行結(jié)果，并由Observer Swarm記錄下來。模擬思想及過程是:系統(tǒng)里的智能體將根據(jù)環(huán)境、伙伴及對(duì)手行為的變化及其結(jié)果，判斷該變化結(jié)果是否對(duì)自己產(chǎn)生影響，從而調(diào)整自己未來行為的決策過程。所以，Swarm仿真平臺(tái)較好地模擬了逆向物流系統(tǒng)中各類主體的行為選擇過程，即把群體成員的選擇結(jié)果作為自己行為選擇的重要參考依據(jù)，利用Swarm可以很方便地對(duì)逆向物流復(fù)雜系統(tǒng)主體沖突進(jìn)行仿真研究。

三、模型構(gòu)建

(一)博弈模型

根據(jù)筆者的調(diào)查，由于中國(guó)目前還沒有實(shí)行EPR(生產(chǎn)者責(zé)任延伸)，社會(huì)化回收還是廢舊品回收主渠道，而公司很難建立自己的回收渠道和網(wǎng)絡(luò)，其廢舊品來源主要還是依靠以散戶為主的社會(huì)化回收力量，否則其正常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)將受到影響，所以公司的選擇一定是與散戶合作。但散戶是否選擇與公司合作則是在比較其合作與不合作的收益情況后確定。故本文的研究核心就是如何提高散戶的合作概率。而提高散戶的合作概率需要監(jiān)管部門的政策激勵(lì)、約束和引導(dǎo)，所以社會(huì)化逆向物流渠道沖突協(xié)調(diào)問題就是散戶和監(jiān)管部門間的博弈關(guān)系問題，而演化博弈方法與現(xiàn)實(shí)中逆向物流系統(tǒng)各主體決策過程比較接近，所以本文擬采用該方法建立多Agent博弈模型，各主體分別由相應(yīng)的Agent表示，這些Agent(散戶和監(jiān)管部門)都能識(shí)別并比較不同政策環(huán)境下自己和群體其它主體的收益情況，并進(jìn)一步采取相應(yīng)行動(dòng)(表1)，行動(dòng)過程為:(1)將各Agent的共同知識(shí)用“知識(shí)Agent”表示;(2)散戶和監(jiān)管部門Agent均可通過與知識(shí)Agent交互獲取信息;(3)散戶和監(jiān)管部門Agent都將在比較其它Agent行為和環(huán)境對(duì)自己產(chǎn)生影響及其程度的基礎(chǔ)上進(jìn)行決策并選擇行為策略。

表1 散戶和監(jiān)管部門博弈的支付矩陣Table 1 Payment matrix of the game between retail investors and regulators

在此基礎(chǔ)上，假設(shè)某個(gè)地區(qū)散戶選擇不拆解(合作)的概率為P1，則私自拆解(不合作)的概率1－P1;監(jiān)管部門選擇監(jiān)管的概率為P2，則不監(jiān)管的概率為1－P2。在散戶選擇合作策略條件下，監(jiān)管部門采取監(jiān)管策略時(shí)，散戶獲得額外收益為E(獎(jiǎng)勵(lì)所得);監(jiān)管部門選擇不監(jiān)管時(shí)散戶額外收益為0，監(jiān)管部門收益為C(節(jié)約監(jiān)管成本收益)。而在散戶選擇不合作策略條件下，監(jiān)管部門采取監(jiān)管策略時(shí)，散戶的額外收益為－F(罰款損失)，監(jiān)管部門收益為－L(環(huán)境污染和廢舊品利用率低造成的社會(huì)損失);當(dāng)監(jiān)管部門選擇不監(jiān)管時(shí)散戶額外收益為G(私自拆解所獲收益與賣給公司所獲收益差額)，而監(jiān)管部門收益為C－L(環(huán)境污染和廢舊品利用率低造成的社會(huì)損失和節(jié)約監(jiān)管成本的差額)，在有限理性的條件下:

散戶“私自拆解”的期望得益V1=P2·(－F)+(1－P2)G

散戶“不拆解”的期望得益V2=P2·E

對(duì)散戶而言，只要其群體選擇“私自拆解”策略的期望收益V1大于“不拆解”策略的期望收益V2，群體就會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)機(jī)制，比較收益大小并改變行為策略:部分選擇“不拆解”策略的散戶群體逐步轉(zhuǎn)向“私自拆解”策略，直到選擇“私自拆解”策略期望收益等于或小于“不拆解”策略期望收益，達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，即演化穩(wěn)定狀態(tài)，反之亦可推出相應(yīng)結(jié)論。而對(duì)于監(jiān)管部門策略轉(zhuǎn)化過程也是如此，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)即為均衡狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，采取某種策略的群體比例等于采取混合策略的概率。該演化博弈思想對(duì)多主體仿真幫助很大，它通過建立不同主體Agent的學(xué)習(xí)機(jī)制和行為變化過程，探析博弈雙方(散戶和監(jiān)管部門)不同行為策略的形成過程。

(二)仿真模型

1.仿真主體博弈過程。仿真初始時(shí)，每個(gè)散戶Agent選擇“私自拆解”的概率和每個(gè)監(jiān)管部門A-gent選擇監(jiān)管的概率都是平均分布在[0，1]之間的隨機(jī)數(shù)，個(gè)體交互開始后，設(shè)定每個(gè)散戶Agent將會(huì)同它最近的24個(gè)監(jiān)管部門Agent進(jìn)行博弈，也就是系統(tǒng)先產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，并將該隨機(jī)數(shù)與監(jiān)管部門“不監(jiān)管”的概率進(jìn)行比較，以此來判斷該監(jiān)管部門Agent是否“監(jiān)管”，若該隨機(jī)數(shù)大于監(jiān)管部門“不監(jiān)管”的概率，則該散戶Agent就判定監(jiān)管部門“不監(jiān)管”并選擇“私自拆解”，反之亦然;而監(jiān)管部門A-gent是否監(jiān)管，則以該監(jiān)管部門Agent為基準(zhǔn)，分析該監(jiān)管部門Agent周邊24個(gè)矩形框內(nèi)散戶Agent的行為并判斷選擇“私自拆解”行為的散戶數(shù)量，然后依次查看每個(gè)“私自拆解”散戶Agent的違規(guī)情況并記錄在案，以此決定本輪給散戶的監(jiān)管力度;而對(duì)選擇“不拆解”的散戶則給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)。

2.模型Agent學(xué)習(xí)規(guī)則設(shè)計(jì)。散戶Agent按照以下學(xué)習(xí)規(guī)則成長(zhǎng):初始階段，逆向物流系統(tǒng)里各Agent的合作概率隨機(jī)分布，隨著個(gè)體間的交互作用，各Agent不斷調(diào)整自身策略。根據(jù)Swarm平臺(tái)特點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)中散戶集聚度、彼此可以交流信息的實(shí)際情況，設(shè)定在一定時(shí)期內(nèi)，每個(gè)Agent將會(huì)和自己周邊24個(gè)矩形框內(nèi)的其他同類Agent(每個(gè)框內(nèi)一個(gè)Agent，共24個(gè)Agent)進(jìn)行收益比較，如果該A-gent發(fā)現(xiàn)群體里其他散戶主體收益比自己小，則會(huì)保持既定行為概率不變，反之，如果其他散戶主體收益比自己大，則該Agent將會(huì)選擇其中最高收益主體的行為策略作為調(diào)整自己下一周期行動(dòng)策略的參考標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)行業(yè)專家的建議，該Agent具體調(diào)整概率的策略是:如果參照對(duì)象(最高收益散戶Agent)的概率值高出自己超過5%，則向該參照對(duì)象的概率值靠近5%，若低于5%，就變成和該參照對(duì)象一樣的概率值。監(jiān)管部門的策略與此相同(該調(diào)整策略最適合，靈敏度最高，與散戶的實(shí)際行動(dòng)策略也比較一致)。

以散戶Agent為例，假如第i周期Agent k選擇了“私自拆解”的策略，i周期結(jié)束時(shí)Agent k有了該策略下的收益并開始學(xué)習(xí)(Agent有事后認(rèn)知能力)，同時(shí)Agent k與其周圍鄰居的收益進(jìn)行比較。比較過程如下:若散戶主體中選擇“私自拆解”的期望收益大于選擇“不拆解”的期望收益，而該期望收益又大于該散戶Agent的實(shí)際收益，則在t+1周期時(shí)該Agent k將改變策略(選擇“私自拆解”)，否則該Agent k將繼續(xù)選擇“不拆解”策略。同理，可知監(jiān)管部門Agent的行為選擇過程。

四、仿真結(jié)果與分析

(一)只懲不獎(jiǎng)?wù)呦碌倪\(yùn)行結(jié)果

1.第一次運(yùn)行，對(duì)散戶“私自拆解”的處罰。根據(jù)表1各主體的收益情況和“只懲不獎(jiǎng)”的政策環(huán)境，設(shè)定仿真程序中的散戶與監(jiān)管部門的博弈收益分別為:G=4，E=0，F(xiàn)=2，L=4，C=4;仿真結(jié)果如圖1所示，圖中曲線代表散戶選擇與公司“合作”的比率。

圖1 處罰額度不高時(shí)運(yùn)行結(jié)果Fig.1 Executive results of simulation when penalty amount is not high

從運(yùn)行結(jié)果可以看出:開始階段，散戶合作概率較低，當(dāng)處罰政策推出后，合作概率明顯提高，但隨著時(shí)間的推進(jìn)，散戶在與監(jiān)管部門進(jìn)行博弈以及群體間相互學(xué)習(xí)比較后，逐步降低其合作概率，并最終穩(wěn)定在10%左右的較低合作水平。

2.第二次運(yùn)行，加大對(duì)散戶“私自拆解”的處罰力度。如果加大對(duì)散戶“私自拆解”的處罰力度，設(shè)定仿真程序中的散戶與監(jiān)管部門的博弈收益分別為:G=4，E=0，F(xiàn)=4，L=4，C=4。仿真結(jié)果表明，當(dāng)加大單次處罰力度之后，同樣會(huì)發(fā)生短時(shí)間合作概率較快提高接著又逐步降低的現(xiàn)象，但這種政策下的最終合作概率穩(wěn)定在20%左右，合作水平有所提高，也就是加大處罰力度后散戶整體合作概率有所提升，但仍然不理想。

(二)只獎(jiǎng)不懲政策下的運(yùn)行結(jié)果

1.第三次運(yùn)行，對(duì)散戶“不拆解”的獎(jiǎng)勵(lì)。如果對(duì)散戶“不拆解”即合作行為進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，而不處罰“私自拆解”行為。設(shè)定仿真程序中的散戶與監(jiān)管部門的博弈收益分別為:G=4，E=2，F(xiàn)=0，L=4，C=4。從該政策下仿真運(yùn)行結(jié)果可以看出，在獎(jiǎng)勵(lì)政策推出之后，同樣也會(huì)發(fā)生短時(shí)間內(nèi)合作概率提高的現(xiàn)象，但隨著時(shí)間的推進(jìn)，合作概率還是會(huì)逐步降低，并最終穩(wěn)定在30%左右，合作水平仍然比較低。

2.第四次運(yùn)行，加大對(duì)散戶“不拆解”的獎(jiǎng)勵(lì)力度。如果加大對(duì)散戶的獎(jiǎng)勵(lì)力度，設(shè)定仿真程序中散戶與監(jiān)管部門的博弈收益分別為:G=4，E=4，F(xiàn)=0，L=4，C=4。從仿真運(yùn)行結(jié)果可以看出，當(dāng)加大單次獎(jiǎng)勵(lì)力度之后，同樣會(huì)發(fā)生短時(shí)間內(nèi)散戶合作概率提高而后又逐步降低的現(xiàn)象，但這種政策下的最終合作概率穩(wěn)定在40%左右，合作水平進(jìn)一步提高，但還不是理想狀態(tài)。

(三)懲罰機(jī)制的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果

現(xiàn)對(duì)每個(gè)散戶的獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰方式稍作改變，對(duì)每次“私自拆解”的處罰記錄在案，然后根據(jù)記錄在案的次數(shù)累計(jì)處罰，也就是私自拆解者被抓次數(shù)越多，處罰力度越大。與此同時(shí)，對(duì)“不拆解”的獎(jiǎng)勵(lì)也會(huì)根據(jù)散戶與公司合作量的多少進(jìn)行差別獎(jiǎng)勵(lì)，遞增式獎(jiǎng)勵(lì)，也就是與公司合作的量越大、獎(jiǎng)勵(lì)越多，在一定時(shí)期內(nèi)(一般以“年”為單位)，累計(jì)到一定的量就對(duì)該散戶進(jìn)行“返點(diǎn)”獎(jiǎng)勵(lì)，以鼓勵(lì)更多的散戶選擇與公司緊密合作，達(dá)到“勤勉簡(jiǎn)政”的目標(biāo)。仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 設(shè)計(jì)獎(jiǎng)懲機(jī)制的運(yùn)行結(jié)果Fig.2 Results of the designed mechanism of rewards and punishments

從仿真運(yùn)行結(jié)果可以看出，當(dāng)實(shí)行該獎(jiǎng)懲機(jī)制之后，也會(huì)發(fā)生短時(shí)間散戶與公司合作概率提高，之后有所回落的現(xiàn)象，但這種政策下的最終合作概率穩(wěn)定在70%左右，合作水平較前幾種政策有明顯提高，是較理想的合作狀態(tài)。

五、小結(jié)

本文分析并構(gòu)建了混合策略下逆向物流渠道沖突重復(fù)博弈模型，并借助Swarm仿真平臺(tái)和多A-gent建模方法，對(duì)散戶和監(jiān)管部門的博弈過程進(jìn)行演化仿真。通過監(jiān)管部門的獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰機(jī)制的改變，不斷加強(qiáng)對(duì)散戶“私自拆解”的懲罰以及對(duì)其合作的獎(jiǎng)勵(lì)，實(shí)現(xiàn)沖突的協(xié)調(diào)。通過這一系列的博弈仿真，得出以下結(jié)論:(1)逆向物流渠道沖突是復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，基于Agent仿真方法的核心是行為選擇與適應(yīng)性學(xué)習(xí)問題，在探索沖突演化規(guī)律方面比較適用;(2)對(duì)散戶的監(jiān)管單獨(dú)用某一種方法很難起到理想的效果，要綜合運(yùn)用多種方法，設(shè)計(jì)監(jiān)管機(jī)制;(3)監(jiān)管機(jī)制設(shè)計(jì)要充分考慮各種社會(huì)成本、考慮散戶和監(jiān)管部門的博弈以及群體間的學(xué)習(xí)和策略調(diào)整，才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)和政策效果。

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