基于質(zhì)量安全的乳制品供應(yīng)鏈生產(chǎn)模式選擇的演化博弈分析

□ 張 莉 侯云先

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,北京 100083)

基于質(zhì)量安全的乳制品供應(yīng)鏈生產(chǎn)模式選擇的演化博弈分析

□ 張 莉 侯云先

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,北京 100083)

乳制品供應(yīng)鏈生產(chǎn)模式的選擇是影響奶源質(zhì)量安全的重要因素,基于奶農(nóng)與乳企的博弈關(guān)系,構(gòu)建演化博弈模型;結(jié)果表明,演化均衡策略主要取決于博弈的初始狀態(tài)及策略選擇的額外投入與收益;最后,分別從不同角度提出相關(guān)政策建議。

奶源質(zhì)量;乳制品;養(yǎng)殖模式;演化博弈

一、引 言

近年來國內(nèi)乳制品質(zhì)量安全事件頻發(fā),乳制品質(zhì)量安全問題成為公眾關(guān)心的焦點(diǎn),而奶源建設(shè)是乳制品質(zhì)量安全的首要保障。國家監(jiān)管部門一方面全力支持優(yōu)質(zhì)奶源基地建設(shè),另一方面加強(qiáng)奶牛標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖,對企業(yè)自建牧場以及收購、參股的養(yǎng)殖小區(qū)的改造提升進(jìn)行政策支持。盡管三聚氰胺事件后,原料奶生產(chǎn)模式出現(xiàn)轉(zhuǎn)變,奶站逐步取消,規(guī)模化養(yǎng)殖場建設(shè)加快,但我國原料奶生產(chǎn)仍呈現(xiàn)“規(guī)模小,飼養(yǎng)分散”的特點(diǎn)[1]。據(jù)2013年中國奶業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒顯示,2011年全國奶牛飼養(yǎng)規(guī)模在100頭以上的比例約為32.9%,這意味著小規(guī)模散養(yǎng)占2/3,且短期內(nèi)并不會消失。因此,養(yǎng)殖小區(qū)作為規(guī)?；B(yǎng)殖的過渡模式,極大促進(jìn)原料奶生產(chǎn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程[2],具有現(xiàn)實(shí)的存在意義。

目前針對食品供應(yīng)鏈質(zhì)量安全問題的博弈分析研究有很多,主要從質(zhì)量控制,以及質(zhì)量投入視角分析供應(yīng)鏈主體之間的博弈關(guān)系[3,4],研究供應(yīng)鏈主體利益協(xié)調(diào)機(jī)制[5],旨在提高供應(yīng)鏈的運(yùn)行效率與穩(wěn)定性[6]。而針對原料奶生產(chǎn)模式的研究,主要側(cè)重不同模式對生產(chǎn)效率的影響[7],較少采用博弈分析方法對生產(chǎn)模式的選擇行為進(jìn)行研究。因此,本文基于奶農(nóng)與乳企生產(chǎn)原料奶的博弈關(guān)系,構(gòu)建演化博弈模型,對演化穩(wěn)定策略進(jìn)行分析。

二、模型構(gòu)建

(一)奶農(nóng)與乳企的策略選擇及收益

考慮由奶農(nóng)和乳制品加工企業(yè)兩個(gè)群體組成的兩級乳制品供應(yīng)鏈。奶農(nóng)為企業(yè)提供原料奶,奶農(nóng)可以選擇進(jìn)入養(yǎng)殖小區(qū)接受統(tǒng)一管理,采用科學(xué)方法進(jìn)行飼養(yǎng)的策略(簡稱“進(jìn)入”),或拒絕進(jìn)入養(yǎng)殖小區(qū),繼續(xù)散養(yǎng)的方式(簡稱“不進(jìn)入”)。乳企可以選擇投資建設(shè)奶源可控的養(yǎng)殖小區(qū)(簡稱“投資”),包括派遣員工進(jìn)行管理;也可以選擇不進(jìn)行相關(guān)投資,采取原有的模式收購原料奶(簡稱“不投資”)。下面對模型參數(shù)設(shè)定進(jìn)行說明,見表1。

表1 主要參數(shù)及含義

1.當(dāng)雙方都無意提高奶源質(zhì)量,即策略組合為(“不進(jìn)入”,“不投資”),雙方正常收益分別為βpb0-cf,β(pm0-pb0-cm)-lm0;當(dāng)雙方策略組合為(“進(jìn)入”,“不投資”)時(shí),原料奶的質(zhì)量水平無法顯著提高,雙方收益分別為βpb0-cf-if,β(pm0-pb0-cm)-lm0;當(dāng)策略組合為(“不進(jìn)入”,“投資”)時(shí),雙方收益為βpb0-cf,β(pm0-pb0-cm)-lm0-im;當(dāng)奶農(nóng)和企業(yè)希望提高奶源質(zhì)量,策略組合為(“進(jìn)入”,“投資”)時(shí),雙方的收益分別為αpb1-cf-if,α(pm1-pb1-cm)-lm1-im。

2.養(yǎng)殖小區(qū)模式下,主要采取養(yǎng)殖、飼料獸藥統(tǒng)一管理等諸多措施,原料奶質(zhì)量水平較高,因此檢測合格的原料奶比例會提高,即1≥α＞β≥0;相應(yīng)的收購價(jià)格也會增加,即pb1＞pb0。

3.質(zhì)量較高的原料奶會加工為附加值較高的乳制品,因此,養(yǎng)殖小區(qū)模式下的單位原料奶制成的乳制品的市場售價(jià)要高于散養(yǎng)模式,pm1＞pm0。盡管采用高質(zhì)原料奶制成的價(jià)格較高乳制品發(fā)生質(zhì)量安全問題賠付的費(fèi)用較多,但其出現(xiàn)問題的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于低質(zhì)原料奶制成的乳制品,因此索賠額度lm0＞lm1。根據(jù)以上描述,構(gòu)建奶農(nóng)和乳企原料奶生產(chǎn)模式博弈的支付矩陣(表2)。

表2 奶農(nóng)與乳制品加工企業(yè)演化博弈支付矩陣

(二)奶農(nóng)演化穩(wěn)定策略分析

假設(shè)在奶農(nóng)群體中,選擇“進(jìn)入”策略的概率為x(0≤x≤1)。對于奶農(nóng)來說,選擇“進(jìn)入”和“不進(jìn)入”策略的個(gè)體期望收益分為:

奶農(nóng)復(fù)制動態(tài)方程為:

令F(x)=0,得局部平衡點(diǎn):x1=0,x2=1和求導(dǎo)得F′(x)=(1-2x)[(αp-βp)y-i]。b1b0f

1.若y=yD,此時(shí)F(x)≡0,對于所有x∈[0,1],均為奶農(nóng)的進(jìn)化穩(wěn)定點(diǎn),即乳企“投資”養(yǎng)殖小區(qū)的比例達(dá)到,奶農(nóng)采取“進(jìn)入”策略的任意比例都是穩(wěn)定的,如圖1(a)所示。

2.若y≠yD,且,此時(shí)奶農(nóng)進(jìn)入養(yǎng)殖小區(qū)增加的收益大于因此而增加的成本。盡管加入養(yǎng)殖小區(qū)會產(chǎn)生一系列額外開支,但原料奶質(zhì)量水平提高帶來的收益增加是非?？捎^的,且養(yǎng)殖小區(qū)與企業(yè)之間的緊密關(guān)系保證了原料奶的收購,不會出現(xiàn)供過于求的問題,此時(shí):

3.若,進(jìn)入養(yǎng)殖小區(qū)增加的收益小于因此而增加的成本。此時(shí)F′(x1)＜0,F′(x2)＞0,x1=0是唯一穩(wěn)定點(diǎn),如圖1(b)所示?！安贿M(jìn)入”是奶農(nóng)群體最終的演化穩(wěn)定策略。

圖1 奶農(nóng)群體策略選擇動態(tài)趨勢相位圖

(三)乳企演化穩(wěn)定策略分析

在乳品企業(yè)群體中,選擇“投資”策略的概率為y(0≤y≤1)。對于乳企來說,選擇“投資”和“不投資”策略的個(gè)體期望收益分別為:

令F(y)=0,得局部平衡點(diǎn):x1=0,x2=1和求導(dǎo)可得:F′(y)=(1-2y)(Mx-im)。

1.若x=xD,此時(shí)F(y)≡0,對于所有y∈[0,1],均為乳企進(jìn)化穩(wěn)定點(diǎn),當(dāng)奶農(nóng)選擇 “進(jìn)入”的比例達(dá)到時(shí),乳企采取“投資”策略的任意比例都是穩(wěn)定的,如圖2(a)所示。

2.若x≠x D,且,乳企選擇“投資”策略增加的收益大于因此而投入的成本。越來越多的企業(yè)意識到奶源質(zhì)量的重要性,加大奶源建設(shè)投入從長遠(yuǎn)角度來看對企業(yè)的發(fā)展利大于弊。此時(shí):

3.若x≠x D,且,選擇“投資”策略增加的收益小于因此而投入的成本,此時(shí)F′(y1)＜0,F′(y2)＞0,y1=0是唯一穩(wěn)定點(diǎn),如圖2(b)所示。“不投資”是乳企群體最終的演化穩(wěn)定策略。

圖2 乳品企業(yè)群體策略選擇動態(tài)趨勢相位圖

將兩個(gè)群體復(fù)制動態(tài)合并在同一坐標(biāo)平面R={(x,y)|0≤x,y≤1}內(nèi),D為鞍點(diǎn),直線和直線將平面分為四個(gè)區(qū)域(圖3)。在兩級乳制品供應(yīng)鏈原料奶生產(chǎn)模式選擇的演化博弈過程中,奶農(nóng)和乳品企業(yè)策略選擇初始狀態(tài)落在不同區(qū)域,會有不同的演化穩(wěn)定策略。若在區(qū)域Ⅰ中,選擇“進(jìn)入”策略的奶農(nóng)和“投資”策略的乳企個(gè)體比例都將不斷增加,系統(tǒng)達(dá)到最終的演化穩(wěn)定策略(進(jìn)入,投資);若在區(qū)域Ⅳ中,選擇“進(jìn)入”策略的奶農(nóng)與 “投資”策略的乳企個(gè)體比例都在不斷下降,達(dá)到最終演化穩(wěn)定策略(不進(jìn)入,不投資)。若初始狀態(tài)在區(qū)域Ⅱ或Ⅲ區(qū)域中,則系統(tǒng)有可能達(dá)到(進(jìn)入,投資)的演化穩(wěn)定狀態(tài),也有可能達(dá)到(不進(jìn)入,不投資)的演化穩(wěn)定狀態(tài),這取決于博弈支付矩陣的參數(shù)變化以及初始策略所在區(qū)域。

圖3 多群體系統(tǒng)演化趨勢相位圖

三、數(shù)值仿真

運(yùn)用matl ab2014a模擬乳企與奶農(nóng)的策略演化趨勢。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料以及調(diào)研數(shù)據(jù):α=0.8,β=0.6,p b1=3,p b0=2.5,i f=0.3;p m1=12,p m0=8,c m=0.5,l m1=25,l m0=30,i m=0.4。

(一)奶農(nóng)群體策略演化趨勢

圖4 奶農(nóng)策略演化趨勢仿真

若乳企投資養(yǎng)殖小區(qū)的比例小于1/3時(shí),無論初始選擇“進(jìn)入”的奶農(nóng)比例是多少,隨時(shí)間推移,該比例會逐漸減少,最終所有奶農(nóng)都選擇“不進(jìn)入”養(yǎng)殖小區(qū),如“*”線所示;反之,如果乳企投資比例大于1/3時(shí),隨時(shí)間推移,奶農(nóng)中選擇“進(jìn)入”的比例將不斷增加,最終所有奶農(nóng)都選擇“進(jìn)入”養(yǎng)殖小區(qū),如“+”線所示。

(二)乳企群體策略演化趨勢

圖5 乳企策略演化趨勢仿真

結(jié)果表明,若奶農(nóng)選擇“進(jìn)入”策略比例小于1/19時(shí),無論初始選擇“投資”的乳企有多少,隨時(shí)間推移,該比例會逐漸減少,最終所有企業(yè)選擇“不投資”,如“*”線所示;反之,若奶農(nóng)選擇“進(jìn)入”比例大于1/19時(shí),隨時(shí)間推移,乳企中選擇“投資”小區(qū)的比例將不斷增加,最終所有企業(yè)都選擇“投資”養(yǎng)殖小區(qū),如“o”線所示。

四、結(jié)論與啟示

通過對乳品企業(yè)和奶農(nóng)的演化博弈模型構(gòu)建及分析,可得系統(tǒng)的兩個(gè)進(jìn)化穩(wěn)定策略:(“進(jìn)入”,“投資”)和(“不進(jìn)入”,“不投資”),博弈初始狀態(tài)決定了系統(tǒng)進(jìn)化最終狀態(tài)。只有當(dāng)選擇“投資”的企業(yè)達(dá)到一定比例,才能吸引奶農(nóng)進(jìn)入養(yǎng)殖小區(qū),該比例由奶農(nóng)進(jìn)入小區(qū)的額外成本費(fèi)用以及收益共同決定;只有當(dāng)一定比例的奶農(nóng)意識到規(guī)?；B(yǎng)殖的益處,愿意進(jìn)入養(yǎng)殖小區(qū),企業(yè)才有動力去投資更多的養(yǎng)殖小區(qū),該比例由企業(yè)的投資成本以及投資收益共同決定。

規(guī)?；夏躺a(chǎn)方式是提高我國奶源質(zhì)量的重要舉措,為切實(shí)提高奶源質(zhì)量水平,本文提出如下建議。

第一,奶農(nóng)加入養(yǎng)殖小區(qū)的新增成本及進(jìn)入后帶來的收益,是影響奶農(nóng)是否愿意加入養(yǎng)殖小區(qū)的重要因素,新增成本越高,或收益越低,則奶農(nóng)越不愿進(jìn)入,針對奶農(nóng)而言,可考慮由政府對奶農(nóng)進(jìn)行補(bǔ)貼,包括貸款貼息及飼料獸藥等方面;此外,建議改變原料奶質(zhì)量檢測方式,做到真正的以質(zhì)論價(jià),減少奶農(nóng)的投機(jī)行為,增加原料奶質(zhì)量較高的奶農(nóng)的收益。

第二,企業(yè)的投資成本及投資帶來的收益,影響企業(yè)原料奶生產(chǎn)模式的選擇。如果只靠少數(shù)大型企業(yè)進(jìn)行養(yǎng)殖小區(qū)的投資,難以實(shí)現(xiàn)奶農(nóng)和企業(yè)雙贏局面,且過度的投資不僅會影響企業(yè)的經(jīng)營狀況,投資所帶來的養(yǎng)殖成本費(fèi)用的增加,也會影響奶農(nóng)的積極性。因此,建議國家對養(yǎng)殖小區(qū)的相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)給予補(bǔ)貼,靈活運(yùn)用多種籌資方式,減小企業(yè)資金壓力。

第三,盡管從理論上講,自建牧場可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)對奶源全面的質(zhì)量控制。但由于我國土地使用成本高,且乳制品行業(yè)尚處于發(fā)展階段,企業(yè)投資自建牧場的收益遠(yuǎn)小于投入成本,尤其對于中小企業(yè)來說,選擇自建牧場模式并非有利于企業(yè)成長的戰(zhàn)略選擇。因此,政府需要結(jié)合乳制品企業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況,積極鼓勵(lì)企業(yè)投資養(yǎng)殖小區(qū)的原料奶生產(chǎn)模式,循序漸進(jìn)地推動我國乳制品供應(yīng)鏈生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。

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[3]許民利,王俏.食品供應(yīng)鏈中質(zhì)量投入的演化博弈分析[J].中國管理科學(xué),2012(5).

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F224.32;F326.3

A

1003-1154(2016)04-0106-04

10.3969/j.issn.1003-1154.2016.04.029

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題(2014BAL07B04,2014BAL07B05);國家社會科學(xué)基金項(xiàng)目(14BGL062)。