公平偏好行為下考慮區(qū)塊鏈投資的供應(yīng)鏈運營決策研究

□馬 鵬 邢秀銘 曹 杰 孫明典

[1. 南京信息工程大學(xué) 南京 210044；2. 徐州工程學(xué)院 徐州 221018]

引言

激烈的全球競爭迫使許多企業(yè)在全球范圍內(nèi)建立供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，以提高自身競爭力，從而達到降低成本、促進利潤增長的目的。為了推動供應(yīng)鏈的健康發(fā)展，采用何種技術(shù)能幫助供應(yīng)鏈平穩(wěn)運行顯得尤為重要。供應(yīng)鏈的全球化使得人們對他們的管理和控制變得更加困難。然而，區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種確保透明度、可追溯性和安全性的分布式數(shù)字賬本技術(shù)，正顯示出緩解一些全球供應(yīng)鏈管理問題的前景[1]。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一臺信任機器，利用加密技術(shù)和共識機制保證交易的安全性和有效性[2]。區(qū)塊鏈允許數(shù)據(jù)、信息和交易可見并且透明，任何供應(yīng)鏈成員在區(qū)塊鏈中記錄交易，以便所有其他供應(yīng)鏈成員都可以可視化并跟蹤所有行為、事務(wù)和活動[3]。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)提供的服務(wù)對于供應(yīng)鏈的運營與管理具有積極作用。

一些學(xué)者將區(qū)塊鏈技術(shù)引入供應(yīng)鏈，研究供應(yīng)鏈的優(yōu)化問題。Min對新興的區(qū)塊鏈技術(shù)進行概念化，并討論如何利用區(qū)塊鏈技術(shù)在風(fēng)險和不確定性增加的情況下增強供應(yīng)鏈的彈性[4]。Nandi等基于新冠病毒大流行的環(huán)境，用區(qū)塊鏈技術(shù)支持的循環(huán)經(jīng)濟原則促進供應(yīng)鏈本地化、敏捷性和數(shù)字化的發(fā)展[5]。Wamba和Queiroz考慮了區(qū)塊鏈在運營和供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用，且探討了企業(yè)如何利用區(qū)塊鏈創(chuàng)造和獲取商業(yè)價值[6]。Esmaeilian等評估了工業(yè)4.0的可持續(xù)性能力，提出了區(qū)塊鏈技術(shù)在四個主要領(lǐng)域開展的增強可持續(xù)性能力，并討論了區(qū)塊鏈在促進社會和環(huán)境可持續(xù)性方面的技術(shù)能力[7]。Venkatesh等開發(fā)了一個系統(tǒng)架構(gòu)，將區(qū)塊鏈的使用，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析集成在一起，允許賣家可有效監(jiān)控他們供應(yīng)鏈的社會可持續(xù)性[8]。由上述研究可以發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)對供應(yīng)鏈的管理和優(yōu)化具有積極影響。而在目前的研究中，很少有學(xué)者通過構(gòu)建理論模型來研究區(qū)塊鏈供應(yīng)鏈優(yōu)化決策問題。

在生活中，當(dāng)自身利益與他人利益不對等時，會產(chǎn)生促使利益均衡的行為，即公平偏好行為。Fehr和Schmidt認為公平偏好行為普遍存在，即供應(yīng)鏈成員不僅關(guān)注自身利益，還會比較供應(yīng)鏈其他成員的利益[9]。一些學(xué)者基于公平偏好行為，研究了供應(yīng)鏈的優(yōu)化決策問題。例如，馬鵬和王海燕研究了零售商公平偏好下考慮質(zhì)量和營銷努力的聯(lián)合決策問題[10]。馬曉平等考慮了不同擔(dān)保模式，研究了產(chǎn)品擔(dān)保模式及零售商公平偏好行為對閉環(huán)供應(yīng)鏈定價及擔(dān)保期決策、經(jīng)濟和環(huán)境效益的影響[11]。王玉燕等考慮了新舊動能轉(zhuǎn)換政策，分析了新動能創(chuàng)新投入成本與公平偏好系數(shù)對閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響，并設(shè)計成本共擔(dān)契約來協(xié)調(diào)該供應(yīng)鏈[12]。孫嘉軼等分別建立了單渠道和雙渠道下的閉環(huán)供應(yīng)鏈決策模型，分析了消費者對再制造產(chǎn)品的接受程度以及公平偏好程度對成員決策及利潤的影響[13]。李亞東等考慮了顯性公平偏好與隱性損失厭惡雙重行為偏好，研究了供應(yīng)商主導(dǎo)型供應(yīng)鏈的決策與協(xié)調(diào)[14]。王文隆等構(gòu)建了包括普通制造商、低碳制造商與電商平臺的平臺供應(yīng)鏈決策模型，對不同公平偏好情形下的均衡決策進行分析，并用服務(wù)成本共擔(dān)契約來改進該供應(yīng)鏈[15]。竇曉樂等基于公平偏好行為，研究了網(wǎng)絡(luò)零售商店內(nèi)推介策略選擇問題[16]。Jian等在綠色閉環(huán)供應(yīng)鏈中引入零售商的銷售努力，分別考慮集中式與分散式模型，研究了公平偏好行為對零售商的銷售努力、產(chǎn)品的綠色度、回收率，以及產(chǎn)品價格決策的影響[17]。Pan等考慮由一個主導(dǎo)零售商和兩個制造商組成的供應(yīng)鏈，研究了公平偏好系數(shù)對供應(yīng)鏈成員的定價，利潤和效用的影響[18]。Wang等分別構(gòu)建了不考慮公平偏好的分散式模型、考慮公平偏好的分散式模型，以及考慮公平偏好的集中式模型，研究了政府補貼、企業(yè)社會責(zé)任系數(shù)，以及公平偏好行為對決策的影響[19]。Sharma等考慮零售商通過期權(quán)契約向供應(yīng)商采購產(chǎn)品，研究該二級供應(yīng)鏈中成員的公平偏好問題[20]。從以上研究可以看出，很多學(xué)者基于公平偏好行為探討了供應(yīng)鏈的定價決策或協(xié)調(diào)問題。這些理論與方法為本文結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)研究公平偏好行為下的供應(yīng)鏈運營決策提供了較為清晰的思路。

綜上，目前尚沒有學(xué)者將公平偏好行為引入?yún)^(qū)塊鏈供應(yīng)鏈中來研究其運營決策問題，不同供應(yīng)鏈成員的公平偏好程度對該情形下供應(yīng)鏈運營決策影響等都是值得關(guān)注的問題。鑒于此，本文假定制造商為供應(yīng)鏈中的主導(dǎo)者，考慮供應(yīng)鏈成員存在公平偏好行為的不同情況，基于區(qū)塊鏈投資來構(gòu)建相應(yīng)的供應(yīng)鏈模型，并找出最優(yōu)的運營決策。進而研究公平偏好行為對供應(yīng)鏈決策、供應(yīng)鏈成員利潤、制造商服務(wù)努力水平的影響。本文的主要貢獻在于：（1）將區(qū)塊鏈投資與公平偏好行為相結(jié)合。國內(nèi)外很多學(xué)者考慮了公平偏好行為對供應(yīng)鏈決策的影響，例如研究成本共擔(dān)和收益共享契約模型，或是考慮公平偏好系數(shù)對定價決策與供應(yīng)鏈績效的影響，但是尚缺乏將區(qū)塊鏈投資與公平偏好行為結(jié)合的相關(guān)研究。（2）基于博弈論對區(qū)塊鏈供應(yīng)鏈進行決策優(yōu)化。不同于國內(nèi)外很多學(xué)者基于定性方法來研究區(qū)塊鏈供應(yīng)鏈，本文采用數(shù)學(xué)建模的方法進行定量化分析。

一、問題的描述與假設(shè)

假設(shè)一個由單一制造商和單一零售商組成的兩級供應(yīng)鏈模型（如圖1所示），且該供應(yīng)鏈使用區(qū)塊鏈技術(shù)平臺來進行管理。制造商是供應(yīng)鏈中的領(lǐng)導(dǎo)者，零售商是供應(yīng)鏈中的跟隨者，零售商向制造商采購產(chǎn)品的批發(fā)價格為、采購的產(chǎn)品數(shù)量為，然后以零售價格將產(chǎn)品賣出去。

圖1 供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

類似于Giovanni[3]的研究，假設(shè)市場需求為：D=αQ-βp+θS ，為產(chǎn)品合格率，代表市場潛力，零售商賣出產(chǎn)品的數(shù)量小于或等于。是消費者對價格的敏感度。反映了消費者對在線服務(wù)的敏感度，

表1為本文的部分參數(shù)設(shè)置：

表1 參數(shù)設(shè)置

零售商和制造商的利潤函數(shù)，分別為：

假設(shè) w -cM-cB>0，否則，當(dāng)通過區(qū)塊鏈完成交易時，制造商的邊際收益為負。

零售商與制造商通過建立契約進行合作生產(chǎn)，當(dāng)供應(yīng)鏈上成員一方的利潤低于另一方時，利潤低的一方會產(chǎn)生嫉妒心理，利潤高的一方會產(chǎn)生同情心理，從而對供應(yīng)鏈整體決策產(chǎn)生影響。參考Fehr和Schmidt[9]建立的公平偏好模型：

本文考慮制造商為供應(yīng)鏈的主導(dǎo)者，因此，零售商和制造商分別具有嫉妒偏好和同情偏好的情況，重新記其效用函數(shù)分別為[21]：

接下來，分別研究不存在公平偏好（模型I）、僅零售商存在嫉妒偏好（模型Ⅱ）、僅制造商存在同情偏好（模型Ⅲ），以及零售商和制造商均存在公平偏好（模型Ⅳ）等四種模型。

二、模型的構(gòu)建與分析

（一）不存在公平偏好（模型Ⅰ）

首先，考慮不存在公平偏好的情況，即供應(yīng)鏈各成員在決策時均以獲得自身最大利潤為目標，研究該情形下供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策模型。

命題1說明在區(qū)塊鏈供應(yīng)鏈中，期權(quán)價值越高，制造商提供的服務(wù)努力越多，但若使用區(qū)塊鏈的相關(guān)邊際成本越高，制造商提供的服務(wù)努力則越少。期權(quán)價值代表了供應(yīng)鏈成員獲得的認可和信任，當(dāng)制造商獲得的期權(quán)價值較多時，它在服務(wù)上投資更多，供應(yīng)鏈上其他成員高度信任和相信制造商的行為，并表示出在未來合作的額外意愿。區(qū)塊鏈的使用激發(fā)了更高的服務(wù)努力，但隨著區(qū)塊鏈使用成本增加，服務(wù)努力會減少。

命題2說明隨著期權(quán)價值增高，零售商和制造商的利潤越多；采用區(qū)塊鏈技術(shù)的成本越高，零售商和制造商的利潤越少。

（二）僅零售商存在嫉妒偏好（模型Ⅱ）

本部分考慮僅零售商存在嫉妒偏好行為，即當(dāng)零售商相較于制造商利潤較低時，產(chǎn)生提高利潤，與制造商均衡的自利行為。

命題3說明僅零售商存在嫉妒偏好時，嫉妒偏好系數(shù)越大，零售商從制造商處購買的產(chǎn)品數(shù)量越少，產(chǎn)品銷售價格越低，市場需求量越少。

證明：通過計算，可得：

命題4說明嫉妒偏好系數(shù)越大，零售商利潤越多，而制造商利潤越少。

（三）僅制造商存在同情偏好（模型Ⅲ）

本部分考慮僅制造商存在同情偏好行為，即當(dāng)制造商利潤高于零售商時，制造商產(chǎn)生利他行為。

由于制造商主導(dǎo)該供應(yīng)鏈，且僅制造商存在同情偏好，那么零售商不存在任何公平偏好，將模型Ⅰ中零售商效用最大化時的最優(yōu)決策代入，如式（11）（12）。

將式（11）（12）代入式（6），可得：

（四）零售商和制造商均存在公平偏好（模型Ⅳ）

本部分考慮供應(yīng)鏈成員均存在公平偏好行為。由于制造商為供應(yīng)鏈主導(dǎo)者，當(dāng)兩者同時存在公平偏好時，先將零售商效用最大化時的最優(yōu)決策代入，如式（23）（24）。

將式（23）（24）代入式（6），可得：

命題6 零售商最優(yōu)的采購數(shù)量、零售商最優(yōu)的零售價格、最優(yōu)的市場需求，以及零售商和制造商的最優(yōu)利潤分別為：

三、數(shù)值分析

參考Giovanni[3]以及Talat和Giovanni[22]等研究，假設(shè)η =0.5,ρ =0.5,v=1,F=1,α =0.9,β =1,θ=1,w=0.8,cM=0.02,cR=0.02,cB=0.02。

圖2對比了不存在嫉妒偏好與存在嫉妒偏好時的零售商利潤，圖3對比了不存在嫉妒偏好與存在嫉妒偏好時的制造商利潤。研究發(fā)現(xiàn)：基于模型Ⅰ和模型Ⅱ，零售商的最優(yōu)利潤與嫉妒偏好系數(shù)呈正相關(guān)；制造商的最優(yōu)利潤與嫉妒偏好系數(shù)呈負相關(guān)。

圖2 零售商嫉妒偏好系數(shù)對零售商利潤的影響（模型ⅠVS模型Ⅱ）

圖4給出了僅制造商存在同情偏好的情形。由圖4可得，當(dāng) γ <0.4514時，制造商利潤較高；當(dāng)γ>0.4514時，零售商利潤較高，零售商的利潤隨著同情偏好系數(shù)增加而增加，制造商的利潤則隨著同情偏好系數(shù)增加而減少。結(jié)合圖2及圖3可知，公平偏好行為有利于平衡供應(yīng)鏈成員利潤，促進供應(yīng)鏈長期穩(wěn)定發(fā)展。在現(xiàn)實中，企業(yè)可以基于自身，尋找供應(yīng)鏈成員獲得利潤較為平衡的情況，以達到供應(yīng)鏈整體優(yōu)化，平穩(wěn)發(fā)展的目的。

圖3 零售商嫉妒偏好系數(shù)對制造商利潤的影響（模型ⅠVS模型Ⅱ）

圖4 制造商同情偏好系數(shù)對制造商和零售商利潤的影響

此外，分別考慮服務(wù)成本系數(shù) η =0.5和η=1.5時，僅存在制造商同情偏好的情形，如圖5所示。圖5描述了不同服務(wù)成本系數(shù)下制造商同情偏好對制造商服務(wù)努力水平的影響?？梢钥闯觯悍?wù)成本系數(shù)相對較小時的服務(wù)努力水平高于服務(wù)成本系數(shù)相對較大的情形。

圖5 不同服務(wù)成本系數(shù)下制造商公平偏好對服務(wù)努力水平的影響

所得結(jié)果如圖6所示。圖6描述了零售商和制造商公平偏好系數(shù)分別對制造商服務(wù)努力水平的影響，并呈現(xiàn)出了兩種系數(shù)對于服務(wù)努力水平影響程度的比較。可以看出制造商服務(wù)努力水平關(guān)于制造商同情偏好系數(shù)遞減，但不受零售商嫉妒偏好系數(shù)影響。也就是說，制造商服務(wù)努力水平僅對制造商同情偏好程度敏感。

圖6 零售商和制造商公平偏好對服務(wù)努力水平影響的比較

四、結(jié)論

本文聯(lián)合考慮區(qū)塊鏈投資與公平偏好行為，以二級供應(yīng)鏈為研究對象，分析了公平偏好行為在不同情況下的最優(yōu)服務(wù)努力水平、零售價格，零售商的采購量和利潤，研究了公平偏好系數(shù)對供應(yīng)鏈成員利潤以及制造商服務(wù)努力水平的影響。研究發(fā)現(xiàn)：首先，零售商的利潤隨著零售商嫉妒偏好系數(shù)的增大而增大，隨著制造商同情偏好系數(shù)的增大而增大；制造商的利潤隨著零售商嫉妒偏好系數(shù)的增大而減小，隨制造商同情偏好系數(shù)的增大而減小。其次，制造商服務(wù)努力水平關(guān)于制造商同情偏好系數(shù)遞減，但不受零售商嫉妒偏好系數(shù)的影響。也就是說，制造商服務(wù)努力水平僅對制造商同情偏好程度敏感。

在制造商主導(dǎo)的供應(yīng)鏈中，利益也往往向制造商傾斜，但是零售商嫉妒偏好和制造商同情偏好行為限制了制造商獲取更多利益的情況，有利于制造商和零售商同時獲益。使用區(qū)塊鏈帶來的服務(wù)努力僅受制造商影響，制造商過度的同情偏好行為不利于在供應(yīng)鏈中發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢。制造商需要基于實際情況，與零售商合作共贏。

本文分析了制造商為供應(yīng)鏈領(lǐng)導(dǎo)者的情形，但現(xiàn)實中也存在零售商主導(dǎo)的供應(yīng)鏈，基于此條件考慮公平偏好行為的影響，還有待研究。此外，本文基于二級供應(yīng)鏈進行建模分析，后續(xù)可以將模型推廣到閉環(huán)供應(yīng)鏈，或者結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的供應(yīng)鏈系統(tǒng)進行研究。