在线零售商和物流商的配送能力博弈分析，本文主要内容关键词为：在线论文,零售商论文,能力论文,物流论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1000-2995(2014)03-007-0140
1 引言
互联网的普及和电子商务的蓬勃发展已经改变了人们的消费方式。艾瑞咨询公布的数据显示，2011年我国网络购物用户规模1.87亿人，网络购物交易规模为7666亿元，约为2006年交易规模263亿元的29倍。物流配送是网络购物交易中的重要环节。顾客在电子商务环境下对产品能够快速及时地交付比在传统环境下有更高的期望[1]；在线零售商物流服务水平的高低对顾客的购物满意度、顾客忠诚以及再次购买行为有显著的影响[2，3]。然而，目前为在线零售商服务的第三方物流企业能力有限，在销售旺季时供应能力无法满足需求，订单延误严重，甚至出现“爆仓”。网络零售商如何与第三方物流企业合作提高订单交付效率，是在线零售商和物流提供商企业面临的重要问题。
契约是协调供应链成员关系的重要手段，学者对传统环境下物流外包的契约设计和激励机制已经有较充分的研究。Alp等[4]以制造商成本最小化为目标，研究了一个制造商和一个运输商之间的供应链契约问题。赵泉午等[5]通过构建博弈模型研究制造商如何利用转移支付和惩罚因子激励物流企业减少货损货差，讨论了分散式供应链中基于完全信息和不完全信息的情形。张旭梅等[6]考虑制造商监督成本和物流服务商供应能力，运用委托代理理论构建了制造商监督下的服务契约。吴庆和但斌[7]发现服务成本共担合同只能协调服务最优决策，通过设计收益共享和服务成本共担合同同时协调服务最优决策和客户企业的存货问题。田宇[8]则构建了面向信息甄别的外包合同模型，认为在物流服务外包合同参数中，应包含初始支付，并有相应的激励因子或惩罚因子。
以上相关文献研究的主要问题是没有考虑物流提供商的供应能力约束。目前，基于电子商务环境下的物流配送研究主要是定性研究，定量研究比较少。通过对快递物流行业的调研发现，与传统环境下相比，在线零售商与第三方物流的关系有如下特点：(1)在线零售商的销售处于虚拟网络中，没有能力约束问题，零售商的大力促销必然导致订货量大幅度上升，而处于物理网络中的物流提供商很难在短期内大幅度增加服务能力。(2)第三方物流企业通常同时为多家在线零售商服务，对特定零售商的服务能力随各家零售商的最终订单数量变化。(3)物流提供商减少订单延误不仅能提高上游零售商的收益，也能减少自身的延误成本，因此即使没有激励措施，也存在自觉提高努力的动机。(4)根据行业现状，物流提供商很难通过调整物流费用协调双方利益冲突，零售商要对物流提供商的努力进行监督或与其建立收益共享机制也比较困难。
本文基于上述特点，引入额外供应成本分担来解决双方间的收益冲突。成本分担是一类重要的共享契约，能使成员对产品或服务中的成本进行合理分配，提高合作成员的努力程度，从而改进供应链绩效[9-12]。在研究中，考虑网络销售需求波动、对特定零售商供应能力不确定的条件，对在线零售商和物流提供商的配送能力博弈建立基准模型，分别讨论两成员在非合作和合作情形下的均衡解及其相关参数的关系，比较不同决策形式下的收益，最后通过算例对研究结果加以例证。
2 研究模型与求解分析
2.1 基准模型描述
在完全独立(不交换任何私人信息)的情况下，两成员分别以自己的收益最大化进行决策。此时，零售商只考虑自己的收益和订单延误成本，如果帮助物流提供商进行额外供应成本的分担，势必减少自己的收益。因此，零售商不会分担物流提供商的额外供应成本。
该结论说明在完全独立决策下，物流提供商的最优额外供应能力与零售商的成本参数无关。物流方的固定服务能力越大，即企业规模越大，更能从容地应对旺季需求增加。额外供应成本越高，物流提供商利润越薄，因此额外供应能力越多，就会突破成本红线，反而导致亏损，此时物流提供商不愿意提供过多的额外供应能力。对于需求分布，需求最小值越大，说明实际需求越大，为了赚取更多的收益并减少订单延误的风险，物流提供方会自觉增加额外供应能力。
2.2.2 两成员采用Stackelberg博弈决策
在本问题中，零售商占主导地位，选择能够使自身收益最大化的分担比例t。物流提供商根据t决定最优额外供应能力e。双方都知道对方的收益函数。这个问题可以归为一个Stackelberg对策问题[13]。下面采用逆向递归法求解这一博弈的均衡解。物流提供商根据t选择e，使自身收益最大化。
结论2说明当零售商愿意与物流提供商一起分担额外供应能力成本时，通过调整分担比例，可以影响物流提供商额外供应能力的大小。分担的比例越大，物流提供商会越努力地提供额外供应能力来满足零售商的物流需求。
根据物流提供商的响应函数式，零售商选择最优的分担比例使自身收益最大化。根据式(7)和式(9)，得到：
结论3：零售商分担额外物流供应成本的最优比例t与自身的单位订单延误成本
正相关；与物流提供商的单位订单延误成本
负相关；与物流提供商单位额外供应成本k、固定供应能力Q正相关；与需求最小值a负相关；当需求最大值b≥2a，最优分担比例t与需求分布最大值b负相关，反之正相关。
结论3告诉我们，零售商的单位订单延误成本越高，为了减少这一成本，挽回声誉，零售商会愿意提高自身的成本分担比例。当物流提供商的延误成本较高或需求较大时，零售商不需要分担过多的成本比例，物流商为了增加自身的收益就会努力提高额外供应。又因为，物流提供商的额外供应能力是与单位额外供应成本和固定供应能力负相关的，此时，零售商为了激励物流提供商、降低销售订单延误的风险，需要调整分担比例减少额外供应成本和固定供应能力对物流提供商的负面影响。同时，由于分担比例与单位额外供应成本正相关，而单位额外供应成本是物流提供商被对方难以观察到的私人信息，此时物流提供商会有发生投机行为的可能性。
根据Basar和Olsder的动态非合作博弈理论[13]，处于主导地位的零售商在Stackelberg博弈均衡下的收益肯定不小于非合作完全独立决策下的收益。而对于物流提供商，
因此，虽然零售商有动力为物流提供商的额外供应成本分担一定的比例，但是在这一Stackelberg对策下，物流提供商的收益是否会增加是不确定的，因此Stackelberg对策的均衡解不具有Pareto优势。
2.3 合作博弈下的模型求解
在非合作情形下，无论是完全独立决策还是具有成本分担的Stackelberg决策，求解的最优额外供应能力大小都不是以供应链的整体收益最大化为目标的。考虑零售商一物流提供商一体化决策，根据式(5)，
结论5：零售商和物流提供商在一体化决策下，供应链的整体收益最大；最优的额外供应能力e与供应链上发生的单位订单延误成本、正相关，即供应链的最优额外供应能力随着供应链成员的订单延误成本的变化而变化；与其他参数的关系与双方完全独立决策下得到的结论相同(参照结论1)。
虽然合作博弈下最优的额外供应能力能够使供应链整体收益最大化，但是作为独立个体的理性参与者，任何一方不会接受低于他不参与合作时获得的收益水平，即合作博弈的均衡解具有Pareto优势时，双方才会有动力参与合作。此时，额外成本分担比例t要同时满足：
在合作博弈下，供应链的整体收益水平得到了提升，参与者不仅关心通过合作带来的合作剩余，更关注合作剩余的分配问题。参与合作的双方将对合作剩余展开谈判、讨价还价，达成分配方案。在本问题中，可以利用鲁宾斯坦讨价还价模型进行合作剩余的分配。
鲁宾斯坦讨价还价模型是无限期、完全且完美信息、轮流出价的议价模型，在无限期的讨价还价中存在唯一一个子博弈完美划分，即：
且在首次出价时就达成协议[14]。
设
、
分别表示在线零售商和物流提供商的固定贴现因子，与参与者的谈判能力、竞争优势和行业地位正相关，与谈判成本和风险厌恶度等负相关。在本问题中，由于在线零售商在讨价还价中占绝对主导地位，所以1≥＞≥0。此时，零售商和物流提供商增加的收益分别为：
式(24)和式(25)表明，零售商和物流提供商在进行讨价还价时，谈判能力越强，主导地位越明显，竞争优势越大，则分配到自身的合作剩余越多。
3 算例分析
下面通过具体的算例将不同决策情形下的模型结果进行比较和讨论。假设在某销售旺季，在线零售商需求变量D～[2000，3000]，单位边际收益
=20，单位订单延误成本=10；物流提供商固定供应能力Q=1500，α～[0，1]，单位边际收益
=10，单位订单延误成本=2，单位额外供应成本k=5。
(1)在完全独立决策、Stackelberg对策和合作博弈下的均衡比较。
表1显示，最优额外供应能力大小在合作博弈时最大，其次是Stackelberg博弈。合作博弈时的供应链总收益大于Stackelberg博弈时的情形，完全独立决策时最小。零售商在Stackelberg博弈下的收益大于完全独立决策的情形，因为参数关系满足
，所以物流提供商的收益在Stackelberg博弈时大于完全独立决策时。验证了结论4和结论5。当0.74≤t≤0.79时，相比Stackelberg博弈的结果，双方存在合作剩余△M和△T，合作方案具有Pareto改进，验证了结论6。
(2)合作博弈下的收益分配。
假设双方就合作开展谈判时，在线零售商谈判能力、竞争优势更胜一筹。双方的贴现因子分别为=0.8，
=0.6。根据式(24)、式(25)和式(26)，此时在合作博弈下，零售商增加的收益△M=327，物流提供商增加的收益△T=98，最优的额外成本分担比例t=0.76。
4 结论
本文基于网络销售的特点，引入额外供应能力成本分担因素，采用量化博弈分析方法，分别讨论了在线零售商和物流提供商在非合作和合作情形下的均衡解。在完全独立决策下，零售商不会分担物流提供商的额外供应成本，物流提供商的最优额外供应能力与零售商的成本参数无关。在Stackelberg博弈时，物流提供商的最优额外供应能力与零售商分担额外供应成本的比例正相关，零售商分担额外供应成本的最优比例与其自身的单位订单延误成本正相关，与物流提供商的相关参数以及需求分布情况也有一定关系。零售商在Stackelberg对策下的收益一定不小于完全独立决策下的情形，但是物流提供商的收益变化与参数关系有关。当零售商和物流提供商开展合作、进行一体化决策时，供应链的整体收益最大，供应链的最优额外供应能力随着任何一方的订单延误成本的变化而变化，并且存在具有Pareto改进的合作博弈均衡解。双方采用完全独立决策时，不管是成员个体还是供应链整体，收益都是最小的。如果在线零售商为物流提供商承担一定的额外供应成本，双方进行合作，供应链整体和成员个体的收益都将会得到改进。
本文模型建立在一定的假设基础上，考虑的是单个在线零售商和单个物流提供商的链条，并假设物流提供商要为多家零售商提供物流交付服务，如果将条件放宽至零售商同时委托多家物流提供商进行服务，可能会得出不同的结论，需要进一步研究。
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