零售商主導(dǎo)型供應(yīng)鏈采用RFID技術(shù)演化機(jī)理研究

潘新宇， 趙道致， 王文杰

(1.天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部， 天津 300072； 2.唐山學(xué)院會(huì)計(jì)系， 唐山 063000； 3.天津大學(xué)求是學(xué)部， 天津 300072)

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零售商主導(dǎo)型供應(yīng)鏈采用RFID技術(shù)演化機(jī)理研究

潘新宇1， 2， 趙道致1， 王文杰3

(1.天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部， 天津 300072； 2.唐山學(xué)院會(huì)計(jì)系， 唐山 063000； 3.天津大學(xué)求是學(xué)部， 天津 300072)

針對(duì)庫(kù)存管理中商品損耗引起的庫(kù)存不準(zhǔn)確問(wèn)題，研究了RFID技術(shù)應(yīng)用在零售商主導(dǎo)型供應(yīng)鏈中的演化機(jī)理。采用報(bào)童模型和演化博弈方法，建立了RFID技術(shù)應(yīng)用前后博弈雙方的收益模型及支付矩陣，分析了上下游企業(yè)短期和長(zhǎng)期的演化穩(wěn)定策略。研究表明，短期內(nèi)零售商的收益不變，博弈雙方均選擇不引入RFID技術(shù)；當(dāng)零售商的庫(kù)存損耗率滿足約束條件時(shí)，長(zhǎng)期范圍內(nèi)雙方的投資決策受RFID的標(biāo)簽成本、零售商的成本分擔(dān)比例和懲罰成本的影響。

無(wú)線射頻識(shí)別； 演化博弈； 零售商主導(dǎo)； 報(bào)童模型

物聯(lián)網(wǎng)是面向信息社會(huì)的全球化基礎(chǔ)設(shè)施，它使人們能夠基于已有的和演化形成中的可共同操作的信息和通訊技術(shù)，通過(guò)物(實(shí)體的或虛擬的)的互聯(lián)提供先進(jìn)的服務(wù)[1]。無(wú)線射頻識(shí)別(radio frequency identification)作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，自出現(xiàn)一直倍受企業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。大型零售企業(yè)沃爾瑪、樂(lè)購(gòu)、麥德龍等已經(jīng)著手推廣RFID技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)商品的快速轉(zhuǎn)移交付[2]。

近年來(lái)，眾多學(xué)者深入研究了RFID技術(shù)對(duì)供應(yīng)鏈管理的協(xié)調(diào)和改善。Tajima[3]研究了RFID技術(shù)在削減成本、增加收益、改善流程和提高服務(wù)質(zhì)量等方面的作用，指出RFID技術(shù)能夠有效改善供應(yīng)鏈系統(tǒng)中產(chǎn)品的可追溯性和可見(jiàn)性，以得到更加準(zhǔn)確的信息，實(shí)現(xiàn)可靠、快速的操作過(guò)程。Tsan-Ming Choi[4]建立了有無(wú)RFID技術(shù)協(xié)助的零售商補(bǔ)貨問(wèn)題的供應(yīng)鏈模型，探討了供應(yīng)鏈上下游的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題和供應(yīng)鏈整體的期望收益問(wèn)題，得出當(dāng)RFID的標(biāo)簽成本較低時(shí)，引入RFID技術(shù)是提高期望收益、降低風(fēng)險(xiǎn)的有效手段。Seungjin Whang[5]以RFID技術(shù)的采用時(shí)間為決策變量，研究了動(dòng)態(tài)博弈下上下游企業(yè)的均衡策略，指出技術(shù)合作和成本分擔(dān)都可以改善RFID技術(shù)實(shí)施過(guò)程中的搭便車問(wèn)題。Gary Gaukler[6]分析了零售商分擔(dān)RFID技術(shù)的標(biāo)簽成本和安裝成本時(shí)，缺貨替代性對(duì)RFID的投資價(jià)值以及零售商和供應(yīng)商之間利潤(rùn)分配的影響。研究結(jié)果表明，替代性越大RFID技術(shù)的潛在價(jià)值越低。

針對(duì)RFID能夠消除庫(kù)存信息不準(zhǔn)確的研究中，Heese[7]在零售商和生產(chǎn)商的批發(fā)價(jià)格契約下，研究了庫(kù)存信息不準(zhǔn)確對(duì)雙重邊際化效應(yīng)的影響，指出借助RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)上下游的信息共享，解決雙重邊際化問(wèn)題。針對(duì)庫(kù)存管理中商品錯(cuò)放問(wèn)題的研究，Rekik[8]等利用報(bào)童模型研究了RFID對(duì)零售商利潤(rùn)的影響，并給出了可使利潤(rùn)提高的標(biāo)簽成本表達(dá)式。佟斌等[9]考慮了商品擺放錯(cuò)誤對(duì)供應(yīng)鏈利潤(rùn)的影響，研究了供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)用RFID技術(shù)的投資決策問(wèn)題。Iglehart和Morey[10]用數(shù)理分析模型解決了交易誤差造成的庫(kù)存信息不準(zhǔn)確問(wèn)題，研究了單一商品在一個(gè)重新訂貨點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)貨的庫(kù)存系統(tǒng)。范體軍等[11]同時(shí)考慮零售型供應(yīng)鏈中的商品錯(cuò)放和損耗引起的庫(kù)存不準(zhǔn)確問(wèn)題，采用回購(gòu)契約對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行協(xié)調(diào)，得出商品的單位生產(chǎn)成本、庫(kù)存成本、商品錯(cuò)放率及損耗率越高，供應(yīng)鏈企業(yè)投資RFID的意愿越強(qiáng)烈的結(jié)論。

綜上分析，現(xiàn)有研究多集中在RFID技術(shù)對(duì)庫(kù)存不準(zhǔn)確問(wèn)題的改善，進(jìn)而對(duì)供應(yīng)鏈?zhǔn)找娴挠绊懙确矫?，主要關(guān)注點(diǎn)仍為RFID技術(shù)的標(biāo)簽成本，并沒(méi)有對(duì)RFID技術(shù)能否在供應(yīng)鏈庫(kù)存管理中成功應(yīng)用的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行研究。本文以實(shí)際情況中較為常見(jiàn)的零售商強(qiáng)勢(shì)的不對(duì)等供應(yīng)鏈為研究框架，考慮了RFID技術(shù)對(duì)商品損耗問(wèn)題的解決，應(yīng)用博弈論分析了上下游企業(yè)實(shí)施該技術(shù)的演化機(jī)理。

一、 供應(yīng)鏈及成員的收益模型

考慮由零售商和供應(yīng)商組成，銷售單一產(chǎn)品的兩級(jí)分散決策供應(yīng)鏈系統(tǒng)。由于零售商具有市場(chǎng)信息優(yōu)勢(shì)，因此擁有較強(qiáng)的談判能力，使得零售商成為Stackelberg博弈的主導(dǎo)者。假設(shè)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求為隨機(jī)變量x(x>0)，概率密度函數(shù)為f(x)，分布函數(shù)為F(x)。模型僅考慮供應(yīng)商的生產(chǎn)成本和零售商的庫(kù)存成本。

1． 不采用RFID技術(shù)的供應(yīng)鏈模型

零售商主導(dǎo)型供應(yīng)鏈中，往往由于損耗(丟失、損壞等)、錯(cuò)放或操作失誤等，造成庫(kù)存信息與實(shí)際存儲(chǔ)量不匹配的問(wèn)題[12](在此僅考慮RFID技術(shù)對(duì)商品損耗這一問(wèn)題的改善)。假設(shè)損耗商品在當(dāng)期不能銷售，且期末不存在任何價(jià)值，但消耗庫(kù)存資源。則在不采用RFID技術(shù)時(shí)，零售商可用于銷售的產(chǎn)品數(shù)量q=(1-e)Q0，零售商和供應(yīng)商的期望收益函數(shù)分別為

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式中：ω0表示應(yīng)用RFID技術(shù)前產(chǎn)品的單位批發(fā)價(jià)格；h為零售商的單位庫(kù)存成本；p為單位銷售價(jià)格；Q0為零售商預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求，即向供應(yīng)商訂購(gòu)的商品數(shù)量；v為零售商處剩余產(chǎn)品單位殘值(v

(3)

(4)

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2. 采用RFID技術(shù)的供應(yīng)鏈模型

RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)商品的實(shí)時(shí)監(jiān)控和追蹤，降低商品庫(kù)存環(huán)節(jié)的丟失和損壞。因此，假設(shè)RFID技術(shù)能夠完全消除庫(kù)存損耗，即e=0。同時(shí)對(duì)供應(yīng)商而言，RFID技術(shù)的實(shí)施造成了生產(chǎn)成本的增加，以t表示RFID技術(shù)的單位標(biāo)簽成本，則供應(yīng)鏈采用RFID技術(shù)后，零售商的最優(yōu)訂貨量、零售商和供應(yīng)商的最大期望收益分別為

(6)

(7)

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因此，供應(yīng)鏈上下游實(shí)施RFID技術(shù)前后，零售商和供應(yīng)商的最大期望收益變化量分別為

(9)

(10)

二、 供應(yīng)鏈成員演化博弈分析

1． 演化博弈模型構(gòu)建

表1 供應(yīng)商和零售商的支付矩陣

2． 演化穩(wěn)定策略(ESS)求解

設(shè)零售商中實(shí)施RFID的所占比例為α(0<α<1)，供應(yīng)商中實(shí)施RFID的所占比例為β(0<β<1)。根據(jù)Malthusian方程[14]，分別可得零售商和供應(yīng)商選擇實(shí)施RFID的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程，即

(11)

(12)

為該供應(yīng)鏈系統(tǒng)的鞍點(diǎn)。

進(jìn)而通過(guò)矩陣J的行列式和跡的值和符號(hào)判斷局部穩(wěn)定性(見(jiàn)表2)，故該假設(shè)成立。

3． 演化博弈結(jié)果分析

表2 供應(yīng)鏈系統(tǒng)的演化穩(wěn)定結(jié)果

三、 演化穩(wěn)定均衡點(diǎn)的影響因素分析

綜上所述，長(zhǎng)期范圍內(nèi)，零售商和供應(yīng)商演化博弈的穩(wěn)定策略為(實(shí)施RFID，實(shí)施RFID)和(不實(shí)施RFID，不實(shí)施RFID)，演化結(jié)果取決于零售商群體和供應(yīng)商群體的初始狀態(tài)。為促進(jìn)雙方均選擇引入新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)博弈的Pareto最優(yōu)，可借助相位圖(如圖1)分析影響系統(tǒng)演化動(dòng)態(tài)的主要因素。

圖1 供應(yīng)鏈系統(tǒng)演化相位

四、 數(shù)值分析

為檢驗(yàn)零售商的兩種激勵(lì)機(jī)制對(duì)雙方長(zhǎng)期演化結(jié)果的影響，進(jìn)一步通過(guò)算例進(jìn)行驗(yàn)證和分析。假設(shè)p=20，c=10，h=1，gR=6，ν=4，ω0=12，ω1=13，e=0.1，θ=1，市場(chǎng)需求x服從N(2 000，5002)的正態(tài)分布，該假設(shè)與零售市場(chǎng)中低價(jià)產(chǎn)品的實(shí)際情況基本一致，具有一定的參考價(jià)值。

由假設(shè)4可知， 若懲罰成本為零，零售商的運(yùn)營(yíng)成本分擔(dān)比例需滿足0.514

五、 結(jié) 語(yǔ)

在信息完全對(duì)稱情況下，零售商和供應(yīng)商彼此了解對(duì)方的策略集，處于劣勢(shì)地位的供應(yīng)商根據(jù)零售商的決策選擇最優(yōu)批發(fā)價(jià)格以及是否實(shí)施RFID技術(shù)，但是經(jīng)濟(jì)環(huán)境中多為上下游信息不對(duì)稱的情況，此時(shí)零售商和供應(yīng)商雙方如何決策是本文進(jìn)行后續(xù)研究的方向之一。

[1] International Telecommunication Union. ITU-T-Recommendation-Y-2060：Overview of the Internet of Things[R]. Geneva: International Telecommunication Union ,2012.

[2] Murphy M, Lee H, Rice J. A real-world look at RFID[J].SupplyChainManagementReview, 2005,9(5):18-26.

[3] Tajima M. Strategic value of RFID in supply chain management[J].JournalofPurchasingandSupplyManagement,2007,13(4):261-273.

[4] Choi T. Coordination and risk analysis of VMI supply chains with RFID technology[J].TransactionsonIndustrialInformatics, 2011, 7(3):497-504.

[5] Whang S. Timing of RFID adoption in a supply chain[J].ManagementScience, 2010, 56(2): 343-355.

[6] Gaukler G. Item-level RFID in a retail supply chain with stock-out-based substitution[J].TransactionsonIndustrialInformatics, 2011,7(2):362-370.

[7] Heese S. Inventory record inaccuracy, double marginalization, and RFID adoption[J].ProductionandOperationsManagement,2007,16(5):542-553.

[8] Rekik Y, Sahin E, Dallery Y. Analysis of the impact of the RFID technology on reducing product misplacement errors at retail stores[J].InternationalJournalofProductionEconomics,2008,112(1) : 264-278．

[9] 佟 斌，楊德禮，潘 新．RFID對(duì)供應(yīng)鏈提前期壓縮的影響及協(xié)調(diào)研究[J]．運(yùn)籌與管理，2010，19(5)：52-58.

[10] Iglehart L,Morey C. Inventory systems with imperfect asset information[J].ManagementaScience,1972(18):388-394.

[11] 范體軍，張 麗，李 琳，等．基于RFID技術(shù)的零售型供應(yīng)鏈投資決策研究[J]. 管理學(xué)報(bào)，2013，10(8)：1230-1237.

[12] Choi T. Coordination and risk analysis of VMI supply chains with RFID technology[J].TransactionsonIndustrialInformatics, 2011,7(3):4997-504.

[13] 謝識(shí)予．經(jīng)濟(jì)博弈論[M] .上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007.

[14] Cachon G. Supply chain coordination with contracts[C] //HandbooksinOperationsResearchandManagementScience. Supply Chain Management North-Holland, Amsterdam: The Netherlands, 2003: 229-339.

[15] Friedman D. Evolutionary game in economics[J].Econometric,1991,59(3): 637-666.

Evolutionary Mechanism of Using RFID Technology on Retailer-Led Supply Chain

Pan Xinyu1, 2, Zhao Daozhi1, Wang Wenjie3

(1. College of Management and Economics, Tianjin University, Tianjin 300072, China;2. Accounting Department, Tangshan University, Tangshan 063000, China;3. Qiushi Honors College, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

Targeting at the inventory discrepancy problem caused by shrinkage in stock control, this paper conducted a research on evolutionary mechanism of RFID technology investment in a retailer-led supply chain. Using the newsvendor model and evolutionary game, the revenue model of supply chain and a pay-off matrix were constructed by considering two situations of adopting RFID and not adopting RFID, and evolutionary stable strategies of the upstream and downstream enterprises were analyzed in short and long term perspective. The result shows that the revenue of retailers is invariant, and both sides of game don’t install RFID technology. When the retailer′s inventory shrinkage rate meets the constraint condition, within the scope of long-term the investment decisions of both sides are influenced by RFID tag cost, the retailer′s cost share proportion and of the punishment cost.

radio frequency identification; evolutionary game; retailer-led; newsvendor model

2015-11-04.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71472134).

潘新宇(1982— )，男，博士研究生.

王文杰，wangwenjie 9125@163.com.

F272

A

1008-4339(2016)03-211-06