基于演化博弈的鐵路物流外包策略研究

楊文彬

（中鐵集裝箱運(yùn)輸有限責(zé)任公司呼和浩特分公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

1 引言

國(guó)務(wù)院在2014年印發(fā)的《物流業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2014-2020年）》中明確指出：將多式聯(lián)運(yùn)工程列為十二大重點(diǎn)工程之首[1]。近年來(lái)受鐵路貨運(yùn)改革和集裝箱運(yùn)輸推廣的影響，多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展迎來(lái)了新的契機(jī)。各類(lèi)扶持政策相繼出臺(tái)，高效、便捷的物流網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施基本建成，有效促進(jìn)了多種運(yùn)輸方式的順暢銜接。如何繼續(xù)提升物流體系綜合能力，加快多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸效率，已成為影響多式聯(lián)運(yùn)深入發(fā)展的關(guān)鍵因素。A Lozano、G Storchi（2001）提出時(shí)間算法，用以解決多式聯(lián)運(yùn)中經(jīng)營(yíng)人對(duì)最優(yōu)路徑的選擇問(wèn)題[2]。Xiong，Wang（2010）設(shè)計(jì)的多任務(wù)多式聯(lián)運(yùn)集成模型，有效地節(jié)約了運(yùn)輸時(shí)間與成本[3]。F Russo，U Sansone（2014）通過(guò)對(duì)公鐵聯(lián)運(yùn)碼頭周轉(zhuǎn)期的某些變量進(jìn)行研究，解決了公鐵聯(lián)運(yùn)的效率問(wèn)題[4]。周建勤和米曉芳（2014）指出鐵路應(yīng)專(zhuān)注于干線運(yùn)輸，將兩端運(yùn)輸委托給社會(huì)物流企業(yè)，構(gòu)建以鐵路企業(yè)為核心的戰(zhàn)略物流聯(lián)盟[5]。孫雁勝和郝艷華（2014）探討了鐵路全程物流的兩端運(yùn)輸，提出業(yè)務(wù)外包和構(gòu)建汽運(yùn)部的設(shè)想[6]。劉艦（2015）基于博弈的視角，提出了多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中分運(yùn)人的選擇機(jī)制[7]。崔德偉和彭永昌（2016）對(duì)物流業(yè)務(wù)外包、自營(yíng)以及綜合三種模式進(jìn)行了分析[8]。何明珂等（2016）根據(jù)物流系統(tǒng)接口理論構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，為多式聯(lián)運(yùn)中各運(yùn)輸方式間的銜接選擇提供參考[9]。朱漢民，姚華和劉斌（2018）從運(yùn)作效率、技術(shù)效率、制度效率三方面入手，構(gòu)建了集裝箱多式聯(lián)運(yùn)效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[10]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)多式聯(lián)運(yùn)的研究主要集中于效用提升和模式選擇兩個(gè)方面，而對(duì)多式聯(lián)運(yùn)企業(yè)間競(jìng)合關(guān)系的分析相對(duì)欠缺。鑒于此，本文運(yùn)用演化博弈理論，通過(guò)剖析多式聯(lián)運(yùn)企業(yè)間競(jìng)合關(guān)系，尋求影響聯(lián)運(yùn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定合作的關(guān)鍵因素并提出相關(guān)建議，以期為我國(guó)鐵路物流深入發(fā)展提供參考。

2 鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)博弈關(guān)系分析

2.1 合作關(guān)系分析

（1）合作動(dòng)因。一是具備優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)遍及我國(guó)各大、中型城市，運(yùn)量大、成本低、安全、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了汽運(yùn)的不足；公路運(yùn)輸則以其機(jī)動(dòng)性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)當(dāng)前鐵路兩端運(yùn)輸?shù)娜笔?。二是?shí)現(xiàn)資源共享。鐵路物流企業(yè)可憑借外包車(chē)隊(duì)的設(shè)施、網(wǎng)點(diǎn)以及豐富的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)有效組織兩端運(yùn)輸；外包車(chē)隊(duì)則通過(guò)接受鐵路物流企業(yè)下達(dá)的訂單，獲取穩(wěn)定貨源和物流收入。

（2）合作形式。目前我國(guó)鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)主要采用契約式的合作形式，該種合作形式是雙方簽訂物流外包合同，并在后期執(zhí)行過(guò)程中嚴(yán)格依照合同內(nèi)容組織運(yùn)輸。

2.2 不合作關(guān)系分析

（1）不合作的動(dòng)因。一是拓展市場(chǎng)份額。近年來(lái)由于物流市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，不少商家都看到其光明的前景，越來(lái)越多的企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)參與競(jìng)爭(zhēng)。想要在競(jìng)爭(zhēng)激烈的物流市場(chǎng)中謀取進(jìn)一步發(fā)展，拓展市場(chǎng)份額是必不可少的。二是獲取更多收益。收益不僅指企業(yè)所獲得的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還包括企業(yè)名譽(yù)、技術(shù)水平、管理經(jīng)驗(yàn)等指標(biāo)。當(dāng)合作企業(yè)認(rèn)為在合作情況下取得的收益會(huì)少于不合作情況下取得的收益，往往傾向于不合作。

（2）不合作的形式。不合作的形式有兩種：一是相互競(jìng)爭(zhēng)，二是互不影響，獨(dú)立經(jīng)營(yíng)。其中競(jìng)爭(zhēng)又分為惡性和良性競(jìng)爭(zhēng)兩種形式。惡性競(jìng)爭(zhēng)形式是價(jià)格戰(zhàn)，為戰(zhàn)勝對(duì)方，競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)間會(huì)不計(jì)后果的降低產(chǎn)品價(jià)格，直至把對(duì)手?jǐn)D出市場(chǎng)。良性競(jìng)爭(zhēng)形式是技術(shù)創(chuàng)新，通過(guò)研發(fā)全新的物流技術(shù)或設(shè)備提升競(jìng)爭(zhēng)力，但此種競(jìng)爭(zhēng)方式回報(bào)周期較長(zhǎng)。

3 演化博弈模型構(gòu)建

3.1 問(wèn)題描述與模型假設(shè)

（1）假設(shè)鐵路物流企業(yè)在開(kāi)展業(yè)務(wù)外包的過(guò)程中存在以下博弈主體：鐵路物流企業(yè)、外包車(chē)隊(duì)。其中，外包車(chē)隊(duì)負(fù)責(zé)組織兩端“門(mén)到站”和“站到門(mén)”的公路運(yùn)輸，鐵路物流企業(yè)負(fù)責(zé)組織鐵路干線運(yùn)輸并協(xié)調(diào)外包車(chē)隊(duì)的接取送達(dá)工作。

（2）假設(shè)：（a）有限理性。博弈各方都追求自身利益最大化，但由于自身因素的限制幾乎無(wú)法一次性選擇到最優(yōu)策略。（b）存在演化博弈行為。在開(kāi)展業(yè)務(wù)外包的過(guò)程中，博弈主體均存在演化博弈行為。

（3）博弈策略集合：在物流業(yè)務(wù)外包過(guò)程中，鐵路物流企業(yè)可選擇“合作”與“不合作”兩種策略；同樣，外包車(chē)隊(duì)選擇的策略也可能是“合作”、“不合作”。

（4）根據(jù)演化博弈問(wèn)題描述，將有關(guān)參數(shù)做如下定義，見(jiàn)表1。

表1 變量及解釋

3.2 模型構(gòu)建

依據(jù)問(wèn)題描述與模型假設(shè)，建構(gòu)鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)收益矩陣，見(jiàn)表2。

表2 鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)收益矩陣

鐵路物流企業(yè)選擇“合作”策略的期望收益為：

鐵路物流企業(yè)選擇“不合作”策略的期望收益為：

鐵路物流企業(yè)的平均期望收益為：

鐵路物流企業(yè)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

同理，外包車(chē)隊(duì)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

4 模型穩(wěn)定性分析

根據(jù)上述內(nèi)容，得到鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)的雅可比矩陣：

根據(jù)定理可知，只有當(dāng)所列均衡點(diǎn)行列式的值大于0，同時(shí)滿足它的跡小于0時(shí)，系統(tǒng)在該點(diǎn)處才能實(shí)現(xiàn)演化穩(wěn)定的狀態(tài)。

（1） 當(dāng) αΔE＜C1， (1-α)ΔE＜C2時(shí) ，故點(diǎn)G不在系統(tǒng)內(nèi)，該系統(tǒng)中的均衡點(diǎn)分別為 A(0，0)，B(0，1)，C(1，0)，D(1，1)。對(duì)上述四個(gè)均衡點(diǎn)做局部穩(wěn)定性分析，見(jiàn)表3和圖1。

表3 局部穩(wěn)定性分析

圖1 系統(tǒng)演化相位圖

在開(kāi)展物流業(yè)務(wù)外包過(guò)程中，鐵路物流企業(yè)獲得的超額收益無(wú)法彌補(bǔ)其投入的成本，同時(shí)外包車(chē)隊(duì)獲得的超額收益也無(wú)法彌補(bǔ)其投入的成本。此種情況下，合作過(guò)程中雙方均未獲得收益。系統(tǒng)演化結(jié)果最終將趨于點(diǎn)A(0,0)，即鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)均會(huì)選擇不合作策略。

（2）當(dāng) αΔE＞C1，(1-α)ΔE＜C2時(shí)故點(diǎn)G不在系統(tǒng)內(nèi)，該系統(tǒng)中的均衡點(diǎn)分別為 A(0，0)，B(0，1)，C(1，0)，D(1，1)。對(duì)上述四個(gè)均衡點(diǎn)做局部穩(wěn)定性分析，見(jiàn)表4和圖2。

表4 局部穩(wěn)定性分析

圖2 系統(tǒng)演化相位圖

在開(kāi)展物流業(yè)務(wù)外包過(guò)程中，鐵路物流企業(yè)獲得的超額收益大于其投入的成本，同時(shí)外包車(chē)隊(duì)獲得的超額收益無(wú)法彌補(bǔ)其投入的成本。此種情況下，雖然在合作過(guò)程中鐵路物流企業(yè)獲得了收益，但外包車(chē)隊(duì)卻未獲得收益，甚至可能出現(xiàn)虧損。系統(tǒng)演化結(jié)果最終將趨于點(diǎn)A(0,0)，即鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)均會(huì)選擇不合作策略。

（3）當(dāng) αΔE＜C1(1-α)ΔE＞C2時(shí) ，故點(diǎn)G不在系統(tǒng)內(nèi)，該系統(tǒng)中的均衡點(diǎn)分別為 A(0，0)，B(0，1)，C(1，0)，D(1，1)。對(duì)上述四個(gè)均衡點(diǎn)做局部穩(wěn)定性分析，見(jiàn)表5和圖3。

表5 局部穩(wěn)定性分析

在開(kāi)展物流業(yè)務(wù)外包過(guò)程中，鐵路物流企業(yè)獲得的超額收益無(wú)法彌補(bǔ)其投入的成本，同時(shí)外包車(chē)隊(duì)獲得的超額收益大于其投入的成本。此種情況下，雖然在合作過(guò)程中外包車(chē)隊(duì)獲得了收益，但鐵路物流企業(yè)卻未獲得收益，甚至可能出現(xiàn)虧損。系統(tǒng)演化結(jié)果最終將會(huì)趨于點(diǎn)A(0,0)，即鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)均會(huì)選擇不合作策略。

圖3 系統(tǒng)演化相位圖

表6 局部穩(wěn)定性分析

圖4 系統(tǒng)演化相位圖

在開(kāi)展物流業(yè)務(wù)外包過(guò)程中，鐵路物流企業(yè)獲得的超額收益大于其投入的成本，同時(shí)外包車(chē)隊(duì)獲得的超額收益也大于其投入的成本。此種情況下，鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)會(huì)實(shí)現(xiàn)合作。但合作過(guò)程中G點(diǎn)位置改變，會(huì)影響雙方的合作結(jié)果。當(dāng)G點(diǎn)位于折線BGC上方時(shí)，雙方最終會(huì)趨于合作；當(dāng)G點(diǎn)位于折線BGC下方時(shí)，雙方最終會(huì)趨于不合作。

5 數(shù)值仿真驗(yàn)證

借助MATLAB軟件運(yùn)用數(shù)值仿真的方法，對(duì)上述推論作進(jìn)一步研究。數(shù)值仿真圖中橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示概率 p。

5.1 初始合作意愿

當(dāng)ΔE=10，C1=3，C2=2，R=1，α=0.6，初始合作意愿分別為以下兩組值時(shí)，系統(tǒng)演化結(jié)果如圖5、圖6所示。

數(shù)值組1：x=0.73；y=0.82；

數(shù)值組2：x=0.41；y=0.53。

圖5 初始合作意愿數(shù)值組1仿真

圖6 初始合作意愿數(shù)值組2仿真

從圖5、圖6可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)初始合作意愿變化時(shí)，雙方合作結(jié)果會(huì)發(fā)生改變。在上述條件下點(diǎn)G的坐標(biāo)為(0.6,0.57)。當(dāng)鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)的初始合作意愿處于折線BGC的右上方時(shí)，雙方最終趨于合作；當(dāng)鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)的初始合作意愿處于折線BGC的左下方時(shí)，雙方最終趨于不合作。

5.2 超額收益

當(dāng) C1=3，C2=2，R=1，α=0.6，x=0.41，y=0.53，超額收益分別取以下兩組值時(shí)，系統(tǒng)演化結(jié)果如圖7、圖8所示。

數(shù)值1：ΔE=10；

數(shù)值2：ΔE=15。

圖7 超額收益數(shù)值1仿真

圖8 超額收益數(shù)值2仿真

從圖7、圖8可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超額收益變化時(shí)，雙方合作結(jié)果會(huì)發(fā)生改變。在其他條件不變的情況下，鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)獲得的超額收益越高，雙方越趨于合作。

5.3 超額收益分配系數(shù)

當(dāng) ΔE=10，C1=3，C2=2，R=1，x=0.73，y=0.82，超額收益分配系數(shù)分別取以下兩組值，系統(tǒng)演化結(jié)果如圖9、圖10所示。

數(shù)值1：α=0.7；

數(shù)值2：α=0.6。

圖9 分配系數(shù)數(shù)值1仿真

圖10 分配系數(shù)數(shù)值2仿真

從圖9、圖10可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超額收益分配系數(shù)變化時(shí)，會(huì)加速雙方的合作結(jié)果。在其他條件不變的情況下，外包車(chē)隊(duì)超額收益分配系數(shù)越大，雙方實(shí)現(xiàn)合作的速度就越快。

5.4 企業(yè)投入成本

當(dāng)ΔE=10，R=1，α=0.6，x=0.73，y=0.82，企業(yè)投入的成本分別取以下兩組值時(shí)，系統(tǒng)演化結(jié)果如圖11、圖12所示。

數(shù)值組1：C1=3，C2=2；

數(shù)值組2：C1=6，C2=4。

圖11 企業(yè)投入成本數(shù)值組1仿真

圖12 企業(yè)投入成本數(shù)值組2仿真

從圖11、圖12可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)企業(yè)投入成本變化時(shí)，雙方合作結(jié)果會(huì)發(fā)生改變。在其他條件不變的情況下，鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)投入的成本越低，雙方越趨于合作。

5.5 風(fēng)險(xiǎn)成本

當(dāng) ΔE=10，C1=3，C2=2，α=0.6，x=0.73，y=0.82，風(fēng)險(xiǎn)成本分別取以下兩組值時(shí)，系統(tǒng)演化結(jié)果如圖13、圖14所示。

數(shù)值1：R=1

數(shù)值2：R=8。

圖13 風(fēng)險(xiǎn)成本數(shù)值1仿真

圖14 風(fēng)險(xiǎn)成本數(shù)值2仿真

從圖13、圖14可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)成本變化時(shí)，雙方合作結(jié)果會(huì)發(fā)生改變。在其他條件不變的情況下，鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)認(rèn)知到的風(fēng)險(xiǎn)成本越小，雙方越趨于合作。

6 結(jié)論

在對(duì)鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)博弈關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，從業(yè)務(wù)外包出發(fā)，運(yùn)用演化博弈理論，構(gòu)建了兩兩博弈的數(shù)學(xué)模型，指明了鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)的策略選擇，主要結(jié)論如下：

（1）解決了鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)合作共生發(fā)展沒(méi)有基于動(dòng)態(tài)演化與有限理性視角考慮經(jīng)濟(jì)收益與成本投入等影響的不足，指明了鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)能夠協(xié)同發(fā)展的存在基礎(chǔ)。

（2）一方甚至雙方收益均受損時(shí)，鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)出于自身利益考慮最終會(huì)趨于不合作；雙方超額收益均大于其投入成本時(shí)，鐵路物流企業(yè)與外包車(chē)隊(duì)最終是否趨于合作，受初始狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)的影響。

（3）鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)合作與否受初始合作意愿影響，會(huì)隨雙方超額收益和超額收益的分配系數(shù)增加而增大，隨雙方投入成本和風(fēng)險(xiǎn)成本的增加而減小。為了使鐵路物流企業(yè)和外包車(chē)隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的合作，應(yīng)該盡量創(chuàng)造超額收益并實(shí)現(xiàn)合理分配，合理安排運(yùn)輸計(jì)劃降低投入成本，最大限度地減少風(fēng)險(xiǎn)成本的產(chǎn)生。