基于演化博弈的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享行為研究

周柳

摘要：運(yùn)用演化博弈理論，建立了一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商和生產(chǎn)加工商的兩級供應(yīng)鏈的信息共享動態(tài)演化博弈模型，并對系統(tǒng)長期的動態(tài)演化過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明，農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上各企業(yè)進(jìn)行信息共享的行為與博弈雙方的支付矩陣及初始值有關(guān)。博弈雙方的信息吸收能力、共享量和協(xié)同效應(yīng)系數(shù)越大，信息共享概率越大；信息共享成本和風(fēng)險(xiǎn)越大，信息共享概率越?。怀跏贾档脑龃笥欣谛畔⒐蚕?，但到一定程度后，各企業(yè)會逐漸趨于信息不共享。

關(guān)鍵詞：演化博弈；農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈；信息共享；演化穩(wěn)定策略

中圖分類號：F274；C934 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）09-1751-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.09.038

Agricultural Supply Chain Information Sharing Behavior Research

Based on the Evolutionary Game

ZHOU Liu

（Business School of Hohai University， Nanjing 211100，China）

Abstract： A two-stage game model of agricultural supplier and manufacturer supply chain information sharing was established using evolutionary game theory， and long-term dynamic evolution process of the system was analyzed. Results showed that the information sharing behavior of enterprises in the agricultural supply chain was related to the payment matrix and the initial value of the game. The coefficient of the information absorption capacity，the sharing capacity and the co-effect were greater， the probability of information sharing was greater. The cost and the risk were greater， the probability of information sharing was the smaller. The increase of initial value was conducive， but when it come to a certain extent， enterprises would gradually tend to not sharing.

Key words： evolutionary game；agricultural supply chain；information sharing；evolutionary stable strategy

農(nóng)業(yè)是中國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)步的發(fā)展直接關(guān)系到國富民強(qiáng)和社會穩(wěn)定[1]。在農(nóng)產(chǎn)品市場中，技術(shù)革新使競爭跳出企業(yè)，上升至供應(yīng)鏈水平。在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的源頭，以農(nóng)戶、農(nóng)場等為主的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商為市場提供了豐富的資源供給；在以需求決定供給的交易市場中，傳統(tǒng)的流通和銷售方式卻難以與高速發(fā)展的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出相配套應(yīng)用。這種供應(yīng)鏈上下游發(fā)展的不匹配給農(nóng)產(chǎn)品市場，尤其是供應(yīng)商帶來了一系列的負(fù)面影響，甚至出現(xiàn)“菜賤傷農(nóng)”、“谷賤傷農(nóng)”現(xiàn)象。究其原因，主要在于整個(gè)供應(yīng)鏈中，各參與方獲取的信息參差不齊。特別是農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商由于信息較為閉塞，只能選擇固定的收購和加工商，供應(yīng)鏈的多次分銷，使其遭受層層盤剝。在轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，供應(yīng)鏈上各企業(yè)的利益是相對獨(dú)立的，容易產(chǎn)生信息的延誤，從而影響整個(gè)供應(yīng)鏈的運(yùn)行效率[2]。

對于任何供應(yīng)鏈來說，提高效率、降供成本都是需要深刻思考的問題[3]。實(shí)現(xiàn)信息共享可解決供應(yīng)鏈的上述問題[4]：Lee等[5]分析了信息共享的價(jià)值，提出了解決牛鞭效應(yīng)的有效方法就是供應(yīng)鏈上各企業(yè)實(shí)施信息共享；王瑛[6]分析了共享需求和成本信息前后的期望利潤變化，分析信息共享使供應(yīng)鏈整體期望利潤增加，且共享程度越高，供應(yīng)鏈的帕累托最優(yōu)；麻淑芬等[7]從兩階段供應(yīng)鏈的角度，分析了供應(yīng)商和零售商在存在提前期的情況下，共享提前期信息可以減少零售商的再訂貨點(diǎn)，并降低期望費(fèi)用；陳長彬等[8]建立牛鞭效應(yīng)的數(shù)量模型，證明了信息共享可以明顯控制牛鞭效應(yīng)帶來的影響。

針對近年來頻發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品滯銷現(xiàn)象，仍需進(jìn)一步從動態(tài)演化的視角，通過建立動態(tài)演化博弈模型，對農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商和生產(chǎn)加工商兩級供應(yīng)鏈進(jìn)行信息共享研究。本研究在建立博弈模型和分析演化策略的基礎(chǔ)上，得出農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享的主要影響因素，并提出有針對性的信息共享意見，幫助農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)信息共享的良性演化循環(huán)。

1 農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享的演化博弈模型

1.1 模型構(gòu)建

建立一個(gè)完整的信息共享博弈模型需要同時(shí)考慮信息共享成本、信息共享風(fēng)險(xiǎn)、信息吸收能力、信息共享量、信息共享協(xié)同效應(yīng)、獎懲機(jī)制和信息共享承諾七個(gè)方面的要素和變量[9]，考慮到農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享機(jī)制、獎懲機(jī)制薄弱，且以農(nóng)戶、農(nóng)場主等為主的供應(yīng)商和生產(chǎn)加工商在信息共享承諾方面意識不足的特點(diǎn)，本研究考慮從信息共享成本、風(fēng)險(xiǎn)、信息吸收能力、信息共享量和協(xié)同效應(yīng)五個(gè)方面建立農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈演化博弈模型。此外，在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商和生產(chǎn)加工商長期的信息共享博弈過程中，博弈雙方都是非完全理性的[10]。

假設(shè)每次博弈時(shí)雙方策略組合均為{共享，不共享}，相關(guān)變量設(shè)置及假設(shè)條件如下：

1）供應(yīng)商為博弈方1，生產(chǎn)加工商為博弈方2。

2）假設(shè)博弈雙方具有長期合作契約，即使不進(jìn)行信息共享仍然存在合作關(guān)系，B1和B2分別表示博弈方1和博弈方2不共享信息時(shí)的正常收益。

3）如果博弈雙方進(jìn)行信息共享，則共同分擔(dān)信息共享成本和風(fēng)險(xiǎn)（即成本和風(fēng)險(xiǎn)等同），使雙方都能夠獲得更高的收益，在此情境下假設(shè)：Ri（i=1，2）為信息吸收能力，博弈各方吸收能力不一，吸收能力強(qiáng)的企業(yè)收益更多；Qi（i=1，2）為信息共享量，一方共享的信息量越大，另一方從中獲益越大；α（α>1）為協(xié)同效應(yīng)系數(shù)，博弈雙方同時(shí)共享信息時(shí)，會帶來良好的協(xié)同效應(yīng)；C為信息共享成本，采集、整理和傳輸信息時(shí)需投入的人力、物力和技術(shù)等；F為信息共享風(fēng)險(xiǎn)，信息共享時(shí)面臨的如信息專有權(quán)優(yōu)勢喪失、商業(yè)機(jī)密泄露等風(fēng)險(xiǎn)。

由以上分析可以得到：

1）當(dāng)博弈雙方都共享時(shí)，收益分別為B1+R1Q2α-C-F和B1+R2Q1α-C-F。

2）當(dāng)博弈方1共享而博弈方2不共享，則博弈雙方收益分別為B1-C-F和B2+R2Q1；同理，可以得到當(dāng)博弈方1不共享而博弈方2共享時(shí)，博弈方1和博弈方2的收益分別為B1+R1Q2和B2-C-F。

3）當(dāng)博弈雙方都不共享時(shí)，均只有正常收益，分別為B1、B2。

綜上所述，可以構(gòu)建出農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商和生產(chǎn)加工商的信息共享演化博弈模型（表1）。

1.2 模型求解

為方便模型求解，進(jìn)一步假設(shè)：博弈方1選擇共享和不共享的概率分別為x和1-x，博弈方2選擇共享和不共享的概率分別為y和1-y（其中0≤x≤1， 0≤y≤1）。根據(jù)演化博弈理論，博弈雙方參與博弈過程當(dāng)中會不斷學(xué)習(xí)，并調(diào)整信息共享行為，因此和的值都是隨著時(shí)間變化的。本研究為了方便討論，假定和的初始值是確定的。

1.2.1 博弈方1的演化穩(wěn)定策略 博弈方1選擇信息共享和不共享的期望收益U11和U12：

U11=y（B1+R2Q1α-C-F）+（1-y）（B1-C-F）=B1+yR1Q2α-C-F；

U12=y（B1+R2Q2）+（1-y）B1=yR1Q2+B1

博弈方1的期望收益：

U1=xU11+（1-x）U12

構(gòu)造復(fù)制動態(tài)方程：

f（x）=■=x（U11-U1）=x（1-x）[yR1Q2（α-1）-C-F]

要想找出復(fù)制動態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定點(diǎn)需同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件[11]：

1）f（x）=0。

2）根據(jù)演化穩(wěn)定策略的性質(zhì)，穩(wěn)定策略必須具有一定的抗干擾能力，即使出現(xiàn)干擾，使其偏離了穩(wěn)定狀態(tài)，最終也會達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[12]。這就要求當(dāng)x向低于x*的水平偏離時(shí)，復(fù)制動態(tài)方程f（x）大于0；當(dāng)x向高于x*的水平偏離時(shí)，復(fù)制動態(tài)方程f（x）小于0。即在點(diǎn)x*處的一階導(dǎo)數(shù)f′（x）<0。

根據(jù)上述條件，令復(fù)制動態(tài)方程f（x）=0，可解出所有的復(fù)制動態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)：x*=1，x*=0，y*=（C+F）/（α-1）R1Q2。①當(dāng)C+F>（α-1）R1Q2時(shí)，對于任意y（0≤y≤1），有f′（x=0）<0，此時(shí)x=0是博弈方1的演化穩(wěn)定策略。②當(dāng)C+F<（α-1）R1Q2時(shí)，如果y>y*，有f′（x=1）<0，此時(shí)x=1是博弈方1的演化穩(wěn)定策略；如果y

根據(jù)上述可知，在C+F<（α-1）R1Q2的情況下，演化穩(wěn)定策略受到臨界值y*的影響——y*越小，y落在區(qū)間[y*，1]的概率越大，則博弈方1更趨于選擇信息共享。

1.2.2 博弈方2的演化穩(wěn)定策略 同理，可得出博弈方2的期望收益：U2=yU21+（1-y）U22。

博弈方2的復(fù)制動態(tài)方程：

f（y）=■=y（U21-U2）=y（1-y）[xR2Q1（α-1）-C-F]

令f（y）=0，得y*=1，y*=0，x*=（C+F）/（α-1）R2Q1。

①當(dāng)C+F>（α-1）R2Q1時(shí)，對于任意的x（0≤x≤1），有f′（y=1）<0，此時(shí)y=0是博弈方2的演化穩(wěn)定策略。②當(dāng)C+F<（α-1）R2Q1時(shí)，如果x>x*，則f′（y=1）<0，y=1是博弈方2的演化穩(wěn)定策略；如果x>x*，則f′（y=0）<0，y=0是博弈方2的演化穩(wěn)定策略。

根據(jù)上述可知，在C+F<（α-1）R2Q1的情況下，演化穩(wěn)定策略受到臨界值x*的影響——x*越小，落在區(qū)間[x*，1]的概率越大，則博弈方2更趨于選擇信息共享。

1.2.3 博弈雙方的演化穩(wěn)定策略 由于博弈方1和博弈方2所處的情況是不同的，要想得到農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上下游企業(yè)之間信息共享的演化穩(wěn)定策略，必須同時(shí)考慮博弈雙方的情況，兩者共同作用形成穩(wěn)定的信息共享策略。考慮博弈雙方的情況一共有以下4種：

1）當(dāng)C+F>（α-1）R1Q2、C+F>（α-1）R2Q1時(shí)（圖1），博弈雙方演化博弈狀態(tài)逐漸收斂于點(diǎn)（0，0），演化博弈穩(wěn)定策略為{不共享，不共享}。

2）當(dāng)C+F>（α-1）R1Q2、C+F<（α-1）R2Q1時(shí)（圖2），博弈雙方的演化博弈狀態(tài)逐漸收斂于點(diǎn)（0，0），演化博弈穩(wěn)定策略為{不共享，不共享}。

3）當(dāng)C+F<（α-1）R1Q2、C+F>（α-1）R2Q1時(shí)（圖3），博弈雙方的演化博弈狀態(tài)逐漸收斂于點(diǎn)（0，0），演化博弈穩(wěn)定策略為{不共享，不共享}。

4）當(dāng)C+F<（α-1）R1Q2、C+F<（α-1）R2Q1同時(shí)成立時(shí)（圖4），即博弈雙方都選擇共享的收益大于成本時(shí)，最終的演化穩(wěn)定策略取決于博弈雙方的初始狀態(tài)，臨界點(diǎn)B（x*，y*）成為影響演化穩(wěn)定策略的關(guān)鍵因素。此時(shí)演化博弈有兩種穩(wěn)定策略情況出現(xiàn)：臨界點(diǎn)B（x*，y*）處于區(qū)域ACDB中，逐漸收斂于點(diǎn)C（1，1），雙方穩(wěn)定為共享的博弈策略；臨界點(diǎn)B（x*，y*）處于區(qū)域AODB中，逐漸收斂于點(diǎn)O，雙方都選擇不共享。

根據(jù)上述分析可知，當(dāng)C+F>（α-1）R1Q2和C+F>（α-1）R2Q1中任意一個(gè)不等式成立時(shí)，不論博弈雙方最初的信息共享意愿強(qiáng)烈與否，也不管在信息共享中能獲得多大的利益，隨著時(shí)間的推移，博弈雙方都會選擇不共享，演化博弈收斂于點(diǎn)（0，0），穩(wěn)定策略為{不共享，不共享}。

只有當(dāng)C+F<（α-1）R1Q2和C+F<（α-1）R2Q1同時(shí)成立時(shí)，博弈雙方才可能出現(xiàn)信息共享的穩(wěn)定策略。在這種情況下，信息共享策略由臨界點(diǎn)B（x*，y*）決定，點(diǎn)B（x*，y*）越小，區(qū)域ACDB越大，博弈雙方共享概率越大；反之則越小。這種現(xiàn)象與信息共享收益的邊際效用遞減規(guī)律有關(guān)：初始信息共享參與概率較低的博弈雙方，隨著信息共享活動的進(jìn)行，從中獲取的收益增加，共享意愿和概率逐漸增加，演化策略穩(wěn)定為共享狀態(tài)；但共享達(dá)到一定程度后，從中獲取的收益呈遞減趨勢，進(jìn)而降低博弈雙方的共享意愿，逐漸收斂于信息不共享的穩(wěn)定狀態(tài)。

2 農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享的演化博弈模型和穩(wěn)定策略分析

由上述演化博弈模型可知，農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)商和生產(chǎn)加工商在長期博弈過程中的信息共享策略選擇與自身特性、博弈支付矩陣及參數(shù)密切相關(guān)。收益函數(shù)參數(shù)的初始值和變化，會使博弈演化收斂于不同的平衡點(diǎn)，因此利用臨界點(diǎn)（x*，y*），、x*=（C+F）/（α-1）R2Q1、，y*=（C+F）/（α-1）R1Q2對影響演化行為的參數(shù)及控制進(jìn)行分析。

1）信息共享成本C。由臨界點(diǎn)（x*，y*）可知，當(dāng)信息共享成本增加時(shí)，x*和y*都增大，x落在區(qū)間[x*，1]的概率減小，y落在區(qū)間[y*，1]的概率也減小，博弈雙方更趨向于選擇不共享，演化策略逐漸穩(wěn)定為{不共享，不共享}。相反，博弈雙方趨向于選擇共享，演化策略逐漸穩(wěn)定為{共享，共享}。

2）信息共享風(fēng)險(xiǎn)F。由臨界點(diǎn)（x*，y*）可知，當(dāng)信息共享風(fēng)險(xiǎn)增加時(shí)，x*和y*增大，博弈雙方更趨向于選擇不共享，演化穩(wěn)定策略為{不共享，不共享}；相反，博弈雙方演化穩(wěn)定策略為{共享，共享}。

3）信息吸收能力Ri。信息吸收能力直接影響企業(yè)在信息共享活動獲得的收益，由臨界點(diǎn)可知，信息吸收能力越強(qiáng)，臨界值x*和y*越小，臨界點(diǎn)（x*，y*）向點(diǎn)O（0，0）移動，博弈雙方朝{共享，共享}的穩(wěn)定策略演化。

4）信息共享量Qi。從演化博弈模型中可以看出，一方信息共享量的增大會增加另一方的信息共享收益和信息共享概率；當(dāng)雙方信息共享量都增大時(shí)，臨界值x*和y*越小，臨界點(diǎn)（x*，y*）向坐標(biāo)軸左下角移動，博弈雙方最終選擇信息共享的概率同樣增大。

5）協(xié)同效應(yīng)系數(shù)？琢。對于博弈任何一方來說，信息共享協(xié)同系數(shù)？琢的增大都會對臨界點(diǎn)（x*，y*）產(chǎn)生積極影響。雙方進(jìn)行信息共享的協(xié)同效應(yīng)越明顯，信息共享概率越大，演化穩(wěn)定策略越趨于{共享，共享}。

3 農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享建議

本研究基于博弈理論和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的特點(diǎn)，建立了一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的兩級動態(tài)演化博弈模型，在分析影響供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間信息共享的因素后，發(fā)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈企業(yè)在進(jìn)行信息共享的過程中，信息共享成本、風(fēng)險(xiǎn)、信息吸收能力、信息共享量和信息共享協(xié)同效應(yīng)因素都會在很大程度上影響企業(yè)進(jìn)行信息共享的意愿與行為。同時(shí)，從博弈結(jié)果中以看出，博弈雙方企業(yè)的初始信息共享狀態(tài)對于長期的信息共享博弈意愿和行為會產(chǎn)生重要影響。

因此，對于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈單個(gè)成員來說，需要加強(qiáng)收集、整理信息的能力，建立完備的信息管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對信息共享風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測和控制，降低信息共享的成本和風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，注重提升員工素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)型文化和氛圍，加強(qiáng)信息吸收和轉(zhuǎn)化能力[13]，同時(shí)也要與供應(yīng)鏈其他企業(yè)保持適當(dāng)?shù)男畔⒉町惥嚯x，形成信息相似性和互補(bǔ)性[14]；對于整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈來說，各企業(yè)之間需要加強(qiáng)溝通與協(xié)調(diào)，共同建立信息共享保障機(jī)制，提升、信任水平，降低信息共享可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)。此外，信息共享量的增加可直接正向影響信息共享收益[15]，有效的激勵措施和長期的合作關(guān)系是加大整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享量的關(guān)鍵；對于當(dāng)?shù)貦C(jī)關(guān)、政府等來說，需要加強(qiáng)引導(dǎo)監(jiān)督，鼓勵農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息共享的環(huán)境與氛圍培育，降低企業(yè)參與信息共享的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

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