隨機(jī)供應(yīng)與需求下生鮮電商供應(yīng)鏈訂貨策略研究

嵇雅楠

(內(nèi)蒙古廣播電視大學(xué),內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

一、引言

中國(guó)生鮮電商市場(chǎng)保持年均50%以上的增長(zhǎng)率迅速發(fā)展[1]。2017年國(guó)內(nèi)生鮮電商市場(chǎng)交易規(guī)模約為1391.3億元，同比增長(zhǎng)59.7%[2]。生鮮電商的迅猛發(fā)展極大地增加了供應(yīng)鏈管理的復(fù)雜性。傳統(tǒng)市場(chǎng)因信息搜尋成本偏高使得供應(yīng)鏈上下游企業(yè)及消費(fèi)者可供交易的對(duì)象空間十分有限，從而在很大程度上保證了供應(yīng)和需求的穩(wěn)定性。而電子商務(wù)的平臺(tái)屬性大大擴(kuò)展了企業(yè)間的合作以及消費(fèi)者選擇的范圍。生鮮商品供應(yīng)商可以同時(shí)為多個(gè)電商平臺(tái)提供生鮮商品；消費(fèi)者也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)任意選擇意向商家實(shí)現(xiàn)購(gòu)買(mǎi)。這就意味著生鮮電商供應(yīng)鏈中的供需不確定性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈。因此，如何在供需不確定性大幅加劇的情況下，對(duì)具有易腐易逝特性的生鮮商品制定合理的訂購(gòu)策略，使消費(fèi)者需求得到滿足的同時(shí)最大限度地降低生鮮存儲(chǔ)成本、提高生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效，成為亟待解決的重要問(wèn)題。

在這種情勢(shì)下，更多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈的研究。Li[3]研究了互聯(lián)網(wǎng)+形勢(shì)下基于O2O的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈整合優(yōu)化。Tan[4]等以SCOR為基礎(chǔ)構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品電商供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作體系。白世貞[5]考慮了價(jià)格參考效應(yīng)影響消費(fèi)者需求情況下的兩級(jí)生鮮電商供應(yīng)鏈，通過(guò)收益共享契約實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)。謝爽[6]構(gòu)建了促銷(xiāo)水平和努力水平影響消費(fèi)者需求情況下的兩級(jí)生鮮電商供應(yīng)鏈模型，通過(guò)設(shè)計(jì)“收益共享—成本共擔(dān)”混合契約實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的進(jìn)一步協(xié)調(diào)。徐廣姝[7]研究了需求函數(shù)同時(shí)受銷(xiāo)售價(jià)格、新鮮度、物流服務(wù)商配送及時(shí)性及服務(wù)態(tài)度影響情況，對(duì)由生鮮電商和物流服務(wù)商組成的兩級(jí)供應(yīng)鏈，通過(guò)“數(shù)量折扣+成本分擔(dān)+收益共享”組合契約實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的進(jìn)一步協(xié)調(diào)。目前針對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈的研究更多的是集中于生鮮電商供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)模式、發(fā)展對(duì)策等，定性研究居多，定量研究較少；且定量研究大多集中在供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，并未對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈的訂購(gòu)策略展開(kāi)深入探討。

因此，本文將在充分考慮由電子商務(wù)交易屬性所帶來(lái)的供需雙重不確定情況下，構(gòu)建由生鮮商品供應(yīng)商和生鮮電商平臺(tái)組成的兩級(jí)生鮮電商供應(yīng)鏈訂貨模型，確定在進(jìn)行斯坦伯格博弈時(shí)的最優(yōu)訂購(gòu)量，分析因交付不足產(chǎn)生的懲罰成本和因商品剩余產(chǎn)生的持有成本對(duì)最優(yōu)訂購(gòu)量及生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效所帶來(lái)的影響，進(jìn)而給出訂購(gòu)策略的優(yōu)化建議。

二、問(wèn)題描述和基本假設(shè)

考慮一個(gè)由生鮮商品供應(yīng)商和生鮮電商平臺(tái)構(gòu)成的兩級(jí)生鮮電商供應(yīng)鏈，生鮮商品供應(yīng)商提供生鮮商品，生鮮電商平臺(tái)向其采購(gòu)生鮮商品滿足消費(fèi)者需求。在電子商務(wù)環(huán)境下，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)生鮮商品時(shí)的選擇空間很大，因此對(duì)某一特定的生鮮電商平臺(tái)來(lái)說(shuō)，消費(fèi)者需求是不確定的。假定消費(fèi)者對(duì)特定生鮮電商平臺(tái)商品的需求量為D，其概率密度函數(shù)為g(D)。同時(shí)，在電商商務(wù)環(huán)境下，生鮮商品供應(yīng)商也有多種選擇，可能不僅為單一電商平臺(tái)提供生鮮商品。為了克服網(wǎng)絡(luò)影響，將生鮮商品供應(yīng)商的供應(yīng)能力分為公用能力R和專(zhuān)用能力Δ兩類(lèi)。公用能力是生鮮商品供應(yīng)商面向所有下游企業(yè)提供的，其能滿足特定電商平臺(tái)的能力為αR，其中d[0，1]。當(dāng)電商平臺(tái)下達(dá)訂單時(shí)，生鮮商品供應(yīng)商不能立即確定α的確切值，只知道其概率密度函數(shù)f(α)，這也是生鮮電商供應(yīng)鏈供給不確定的原因。專(zhuān)用能力Δ是生鮮商品供應(yīng)商為某一個(gè)生鮮電商平臺(tái)準(zhǔn)備的固定能力，它屬于特定生鮮電商平臺(tái)，也就是說(shuō)，對(duì)某一個(gè)生鮮電商平臺(tái)來(lái)說(shuō)，是已經(jīng)確定的。因此生鮮商品供應(yīng)商對(duì)特定生鮮電商平臺(tái)的供應(yīng)量為αR+Δ，即公用能力和專(zhuān)用能力之和。

表1 模型變量含義

模型參數(shù)與變量的含義如表1所示，模型假設(shè)如下：

假設(shè)1：生鮮電商平臺(tái)僅向生鮮商品供應(yīng)商采購(gòu)一種生鮮商品，其自身并不持有商品生產(chǎn)能力，消費(fèi)者訂單全部通過(guò)商品訂購(gòu)實(shí)現(xiàn)。

假設(shè)2：生鮮商品交付不足時(shí)將產(chǎn)生懲罰成本。其一，當(dāng)生鮮商品供應(yīng)商不能滿足生鮮電商平臺(tái)全部訂購(gòu)時(shí)，需向生鮮電商平臺(tái)支付相應(yīng)賠償。其二，當(dāng)生鮮電商平臺(tái)不能滿足消費(fèi)者全部購(gòu)買(mǎi)時(shí)，需向消費(fèi)者支付相應(yīng)賠償。

假設(shè)3：生鮮商品剩余存儲(chǔ)時(shí)將產(chǎn)生持有成本。其一，考慮到生鮮商品的易腐性，當(dāng)生鮮商品供應(yīng)商滿足生鮮電商平臺(tái)全部訂購(gòu)后仍有剩余，將產(chǎn)生相應(yīng)的持有成本。其二，當(dāng)生鮮電商平臺(tái)滿足消費(fèi)者全部需求后仍有剩余，將產(chǎn)生相應(yīng)的持有成本。

假設(shè)4：生鮮商品供應(yīng)商對(duì)特定生鮮電商平臺(tái)的供應(yīng)量為αR+Δ，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量為Q。因此，最終生鮮商品供應(yīng)商的交付量為d=min{αR+Δ,Q}，即當(dāng)αR+Δ>Q時(shí)，d=Q;當(dāng)αR+Δ

三、模型構(gòu)建

1.生鮮電商平臺(tái)利潤(rùn)模型

生鮮電商平臺(tái)根據(jù)消費(fèi)者需求實(shí)施采購(gòu)，最終通過(guò)出售生鮮商品來(lái)獲取利潤(rùn)，其利潤(rùn)為出售給消費(fèi)者的收入減去其總成本。生鮮商品供應(yīng)商實(shí)際交付量為d，生鮮電商平臺(tái)的利潤(rùn)模型為：

其中，第一項(xiàng)是生鮮電商平臺(tái)銷(xiāo)售生鮮商品所獲取的收入；第二項(xiàng)是生鮮電商平臺(tái)支付給生鮮商品供應(yīng)商的成本；第三項(xiàng)是生鮮商品供應(yīng)商不能滿足生鮮電商平臺(tái)訂購(gòu)時(shí)所支付的懲罰成本；第四項(xiàng)是生鮮電商平臺(tái)不能滿足消費(fèi)者需求時(shí)所支付的懲罰成本；第五項(xiàng)是實(shí)際交付量超過(guò)需求量時(shí)，生鮮電商平臺(tái)所承擔(dān)的持有成本。

由假設(shè)4，D≤R+Δ,Q≤R+Δ,且α∈[0，1]可得d的兩個(gè)臨界值，令u(Δ)=(D-Δ)/R，v(Q，Δ)=(Q-Δ)/R。根據(jù)d在不同區(qū)間的取值情況，可知生鮮電商平臺(tái)的期望利潤(rùn)為：

2.生鮮商品供應(yīng)商利潤(rùn)模型

生鮮商品供應(yīng)商的利潤(rùn)即其向生鮮電商平臺(tái)提供生鮮商品所得的收入與各項(xiàng)成本的差。因此，生鮮商品供應(yīng)商的利潤(rùn)模型為：

其中，第一項(xiàng)是生鮮商品供應(yīng)商向生鮮電商平臺(tái)提供生鮮商品所獲取的收入；第二項(xiàng)是生鮮商品供應(yīng)商提供生鮮商品的成本；第三項(xiàng)是生鮮商品供應(yīng)商不能滿足生鮮電商平臺(tái)訂購(gòu)時(shí)所支付的懲罰成本；第四項(xiàng)是可供應(yīng)量超過(guò)實(shí)際交付量時(shí)，生鮮商品供應(yīng)商所承擔(dān)的持有成本。根據(jù)在不同區(qū)間的取值情況，可知生鮮電商平臺(tái)的期望利潤(rùn)為：

3.基于Stackelberg主從合作博弈的生鮮電商供應(yīng)鏈訂貨模型

在實(shí)際情況中，生鮮電商平臺(tái)聯(lián)合了更多的生鮮商品供應(yīng)商，同時(shí)因?yàn)槠涮幱诠?yīng)鏈下游，也更了解消費(fèi)者需求，因此在供應(yīng)鏈中處于主導(dǎo)地位，生鮮商品供應(yīng)商則作為其跟隨方，雙方是典型的主從決策關(guān)系，因此建立Stackelberg主從合作博弈模型來(lái)實(shí)現(xiàn)雙方的合作，主從決策的目標(biāo)函數(shù)如下：

本文運(yùn)用MATLAB 2017b軟件的遺傳算法工具箱對(duì)決策變量為Q的有約束單目標(biāo)規(guī)劃模型進(jìn)行求解，其中種群規(guī)模100，遺傳代數(shù)為1000，交叉概率為0.3，突變概率為0.2。

四、模型數(shù)值仿真

1.生鮮商品供應(yīng)商所支付的單位懲罰成本K對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

取定λ=30，t=20,e=30，分別計(jì)算隨著k的變化，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量Q、生鮮商品供應(yīng)商的專(zhuān)用能力Δ、生鮮商品供應(yīng)商期望利潤(rùn)E(ΠS)、生鮮電商平臺(tái)期望利潤(rùn)E(ΠE)以及生鮮電商供應(yīng)鏈期望利潤(rùn)E(Π)的變化情況。

表2 生鮮商品供應(yīng)商所支付的單位懲罰成本K對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

由表2可知，隨生鮮商品供應(yīng)商支付的單位懲罰成本K逐漸增大，為更大限度地減少因不能滿足生鮮電商訂購(gòu)而產(chǎn)生的懲罰，生鮮商品供應(yīng)商所提供的專(zhuān)用能力不斷增大。與此同時(shí)，因?yàn)樯r電商平臺(tái)和生鮮商品供應(yīng)商之間的主從博弈而非獨(dú)立決策關(guān)系，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量也呈逐步下降趨勢(shì)。然而，雖然隨K的逐步增大訂購(gòu)量有所減少，但生鮮電商平臺(tái)的平均利潤(rùn)仍呈上升趨勢(shì)，生鮮商品供應(yīng)商的平均利潤(rùn)卻不斷下降，生鮮電商供應(yīng)鏈總體利潤(rùn)水平小幅上升。這就意味著，k的增大加強(qiáng)了生鮮商品供應(yīng)商和生鮮電商平臺(tái)的利益關(guān)聯(lián)，從而在一定程度上改善了生鮮電商供應(yīng)鏈的整體利潤(rùn)，但這種改善是以犧牲生鮮商品供應(yīng)商利潤(rùn)為前提的，并不是帕累托改善。

2.生鮮電商平臺(tái)所支付的單位懲罰成本λ對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

取定k=20，t=20，e=30，分別計(jì)算隨著λ的變化，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量Q、生鮮商品供應(yīng)商的專(zhuān)用能力Δ、生鮮商品供應(yīng)商期望利潤(rùn)E(ΠS)、生鮮電商平臺(tái)期望利潤(rùn)E(ΠE)以及生鮮電商供應(yīng)鏈期望利潤(rùn)E(Π)的變化情況。

表3 生鮮電商平臺(tái)所支付的單位懲罰成本λ對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

由表3可知，隨生鮮電商平臺(tái)支付的單位懲罰成本λ逐漸增大，為更大限度地減少因不能滿足消費(fèi)者需求而產(chǎn)生的懲罰，生鮮電商平臺(tái)不斷提高訂購(gòu)量，生鮮商品供應(yīng)商也相應(yīng)提高了其為電商提供的專(zhuān)用能力。然而從平均利潤(rùn)的角度，雖然生鮮商品供應(yīng)商提高了專(zhuān)用能力數(shù)量，但隨λ的逐步增大，訂購(gòu)量增大，使得生鮮商品供應(yīng)商平均利潤(rùn)仍呈上升趨勢(shì)，而生鮮電商平臺(tái)的平均利潤(rùn)卻不斷下降。同時(shí)，不同于K增加帶來(lái)的生鮮電商供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)水平的上升，隨λ的逐漸增大生鮮電商供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)水平呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)椴荒軡M足訂購(gòu)所支付的懲罰成本屬于兩級(jí)供應(yīng)鏈內(nèi)部機(jī)制，而不能滿足消費(fèi)者需求所支付的懲罰成本卻是市場(chǎng)外部機(jī)制，從而造成了供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)的損失。需要注意的是，在Stackelberg博弈情況下生鮮電商平臺(tái)作為供應(yīng)鏈下游獨(dú)立承擔(dān)了因市場(chǎng)波動(dòng)帶來(lái)的損失。

3.生鮮商品供應(yīng)商所承擔(dān)的單位持有成本t對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

取定k=20，λ=30，e=30，分別計(jì)算隨著t的變化，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量Q、生鮮商品供應(yīng)商的專(zhuān)用能力Δ、生鮮商品供應(yīng)商期望利潤(rùn)E(ΠS)、生鮮電商平臺(tái)期望利潤(rùn)E(ΠE)以及生鮮電商供應(yīng)鏈E(Π)期望利潤(rùn)的變化情況。

表4 生鮮商品供應(yīng)商所承擔(dān)的單位持有成本t對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

由表4可知，隨著生鮮商品供應(yīng)商所承擔(dān)的單位持有成本t逐漸增大，為更大限度地減少因生鮮商品剩余產(chǎn)生的持有成本，生鮮商品供應(yīng)商在很大程度上減少了為生鮮電商平臺(tái)提供的專(zhuān)用能力，生鮮電商平臺(tái)也相應(yīng)提高了訂購(gòu)量。從平均利潤(rùn)的角度，t的增大不僅使得生鮮商品供應(yīng)商的平均利潤(rùn)產(chǎn)生大幅下降，同時(shí)也影響到了生鮮電商平臺(tái)的獲益，導(dǎo)致生鮮電商供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)下降。

4.生鮮電商平臺(tái)所承擔(dān)的單位持有成本e對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

取定k=20，λ=30，t=30，分別計(jì)算隨著e的變化，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量Q、生鮮商品供應(yīng)商的專(zhuān)用能力Δ、生鮮商品供應(yīng)商期望利潤(rùn)E(ΠS)、生鮮電商平臺(tái)期望利潤(rùn)E(ΠE)以及生鮮電商供應(yīng)鏈期望利潤(rùn)E(Π)的變化情況。

表5 生鮮電商平臺(tái)所承擔(dān)的單位持有成本e對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效的影響

由表5可知，隨著生鮮電商平臺(tái)所承擔(dān)的單位持有成本e逐漸增大，為更大限度地減少因生鮮商品剩余產(chǎn)生的持有成本，生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量逐漸減少，生鮮商品供應(yīng)商所提供的專(zhuān)用能力也相應(yīng)下降。從平均利潤(rùn)的角度，e的增大不僅降低了生鮮電商平臺(tái)的平均利潤(rùn)，同時(shí)也影響到生鮮商品供應(yīng)商的獲益。事實(shí)上，在其他條件不變的情況下，不論是生鮮商品供應(yīng)商亦或生鮮電商平臺(tái)的商品持有成本上升，均意味著生鮮電商供應(yīng)鏈整體運(yùn)作效率的下降，最終導(dǎo)致生鮮電商供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)下降。

綜上，隨機(jī)供應(yīng)與需求下k、λ、t、e的變化均會(huì)對(duì)生鮮電商平臺(tái)的訂購(gòu)量Q、生鮮商品供應(yīng)商的專(zhuān)用能力Δ、生鮮商品供應(yīng)商期望利潤(rùn)E(ΠS)、生鮮電商平臺(tái)期望利潤(rùn)E(ΠE)以及生鮮電商供應(yīng)鏈期望利潤(rùn)E(Π)產(chǎn)生影響。其中k、e與最優(yōu)訂購(gòu)量反向變動(dòng)，λ、t與最優(yōu)訂購(gòu)量同向變動(dòng)，因此對(duì)生鮮電商平臺(tái)而言，當(dāng)生鮮商品供應(yīng)商支付的懲罰成本或其自身持有成本較低的情況下，適當(dāng)降低其訂購(gòu)量能夠獲得更多收益；而當(dāng)市場(chǎng)懲罰成本或生鮮商品供應(yīng)商的持有成本較低的情況下，適當(dāng)提高其訂購(gòu)量能夠獲得更多收益。需要注意的是，在實(shí)際經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，k、λ、t、e與生鮮商品的品類(lèi)、生鮮商品的保鮮技術(shù)水平及成本、生鮮商品供應(yīng)商和生鮮電商平臺(tái)的合作關(guān)系緊密程度及雙方力量對(duì)比強(qiáng)弱等一系列因素密不可分，訂購(gòu)策略的制定需綜合考量各方因素的影響，才能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈績(jī)效的更大化。

五、啟示與借鑒

本文構(gòu)建了隨機(jī)供應(yīng)與需求下基于Stackelberg主從合作博弈的生鮮電商供應(yīng)鏈的訂貨模型，運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行數(shù)值仿真，分析了不同缺貨懲罰成本和剩余持有成本對(duì)生鮮電商供應(yīng)鏈各主體及整體績(jī)效的影響，發(fā)現(xiàn)生鮮商品供應(yīng)商缺貨懲罰成本和生鮮電商平臺(tái)剩余持有成本與最優(yōu)訂購(gòu)量呈反向變動(dòng)趨勢(shì)，而生鮮電商平臺(tái)缺貨懲罰成本和生鮮商品供應(yīng)商剩余持有成本與最優(yōu)訂購(gòu)量呈同向變動(dòng)趨勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)供應(yīng)與需求不確定下生鮮電商供應(yīng)鏈的訂購(gòu)策略優(yōu)化提出建議。需要指出的是，在Stackelberg博弈情況下，生鮮電商供應(yīng)鏈內(nèi)部的缺貨懲罰成本雖然加強(qiáng)了供應(yīng)鏈主體的利益關(guān)聯(lián)，但確是以生鮮商品供應(yīng)商的損失為前提；而當(dāng)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)加劇時(shí)，也只有作為供應(yīng)鏈下游的生鮮電商平臺(tái)獨(dú)自承擔(dān)了相應(yīng)損失。因此，如何加強(qiáng)生鮮電商供應(yīng)鏈主體間的合作，改善生鮮電商供應(yīng)鏈績(jī)效，實(shí)現(xiàn)生鮮電商供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)是需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。