合作博弈下食品供需網(wǎng)可追溯系統(tǒng)收益研究

劉乃萌　何　靜

(上海海洋大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，上?！?01306)

0　引言

食品安全問題一直受到人們的矚目，毒生姜、毒膠囊等事件警醒著大家：食品安全不容忽視。近幾年來，我國(guó)食品安全事件數(shù)量減少，說明我國(guó)食品安全機(jī)制正逐步完善并取得了一定成效。如何進(jìn)一步保障食品安全，減少此類事件的發(fā)生，并且?guī)椭称菲髽I(yè)安心順利地運(yùn)營(yíng)在大眾視野，食品可追溯系統(tǒng)的建設(shè)和實(shí)施顯得尤為重要。我國(guó)在2004年就已經(jīng)開始由政府主導(dǎo)嘗試建立食品可追溯系統(tǒng)；2013年十八屆三中全會(huì)上指出要“建立食品原產(chǎn)地可追溯制度和質(zhì)量標(biāo)識(shí)制度”；2015年將“國(guó)家將建立食品安全全程追溯制度”寫入《食品安全法》；2016年食品藥品監(jiān)管總局起草了《關(guān)于進(jìn)一步完善食品藥品追溯體系的意見》。直至今日，我國(guó)食品安全追溯制度在建設(shè)和實(shí)施進(jìn)程中仍存在一些問題，例如信息不完整、建設(shè)可追溯系統(tǒng)成本大、政府投入力度不大、企業(yè)缺乏參與動(dòng)機(jī)等問題。筆者在本文中將在食品供需網(wǎng)中實(shí)施可追溯系統(tǒng)，利用食品供需網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，解決可追溯系統(tǒng)實(shí)施中收益分配的問題，以解決食品企業(yè)參與可追溯系統(tǒng)建設(shè)未獲得收益提高的瓶頸問題，從而促進(jìn)食品可追溯體系的建設(shè)與實(shí)施。

1　食品供需網(wǎng)的特征

食品供需網(wǎng)是以全球資源獲取、全球生產(chǎn)加工、全球銷售和保障食品安全、健康、營(yíng)養(yǎng)為目標(biāo)，相關(guān)組織、機(jī)構(gòu)之間由于多種“供需流”的交互作用而形成的一種多功能開放式的供需動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)模式[1-2]。在食品供需網(wǎng)中，處在供需網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的除了單個(gè)企業(yè)還有企業(yè)聯(lián)盟[3],每個(gè)節(jié)點(diǎn)乃至每個(gè)企業(yè)之間都存在供需關(guān)系。食品供需網(wǎng)中的供應(yīng)商群體和銷售商群體接收著穿梭在供需網(wǎng)中的供需流，其中包含物流、人才流、技術(shù)流、資金流、信息流、管理流等[4-5]，為可追溯系統(tǒng)的構(gòu)建提供支持，并有效避免了傳統(tǒng)供應(yīng)鏈企業(yè)重復(fù)構(gòu)建可追溯系統(tǒng)帶來的高投入、高成本問題，增加了企業(yè)參與構(gòu)建可追溯系統(tǒng)的積極性[6-7]。

2　食品供需網(wǎng)可追溯系統(tǒng)的構(gòu)建

在食品供需網(wǎng)中構(gòu)建可追溯系統(tǒng)不同于在傳統(tǒng)食品供應(yīng)鏈中實(shí)施可追溯系統(tǒng)。

在傳統(tǒng)食品供應(yīng)鏈中，可追溯系統(tǒng)專注于在食品企業(yè)內(nèi)部縱向?qū)嵤┖驮诠?yīng)鏈上下游部分環(huán)節(jié)間實(shí)施。這種模式存在很多問題，例如食品企業(yè)上下游之間缺乏參與可追溯系統(tǒng)的意愿，因參與建設(shè)可追溯系統(tǒng)的投資較高，需額外增加可追溯標(biāo)簽、信息錄入平臺(tái)、信息查詢、相關(guān)人員培訓(xùn)等費(fèi)用，且各地的可追溯標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，為迎合多種標(biāo)準(zhǔn)，食品企業(yè)投入的成本會(huì)進(jìn)一步加大。與此同時(shí)，食品企業(yè)信息上傳至可追溯平臺(tái)后，企業(yè)自身的商業(yè)秘密存在被泄露的風(fēng)險(xiǎn)。更重要的問題是，企業(yè)如此投入?yún)⑴c實(shí)施可追溯系統(tǒng)并不能有效提升食品企業(yè)的收益。因此，在傳統(tǒng)食品供應(yīng)鏈中，食品企業(yè)參與實(shí)施可追溯系統(tǒng)的意愿不強(qiáng)烈。

在食品供需網(wǎng)中，貫穿于食品供需網(wǎng)中的信息豐富，除了物流、資金流、信息流外，還有技術(shù)流、管理流、知識(shí)流，各企業(yè)參與其中可以獲得統(tǒng)一的可追溯標(biāo)準(zhǔn)與更先進(jìn)的可追溯技術(shù)，減少可追溯系統(tǒng)的重復(fù)建立。在食品供需網(wǎng)中，各節(jié)點(diǎn)代表的不只是單獨(dú)的食品企業(yè)，也可以是食品企業(yè)聯(lián)盟，即食品供需網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)包括食品原材料供應(yīng)企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟、食品加工企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟、食品銷售企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟、物流企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟、金融機(jī)構(gòu)、政府組織、消費(fèi)者群體。在這個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)中，任何信息都可以橫向、縱向傳遞，各企業(yè)及企業(yè)聯(lián)盟方便獲取信息并建立合作關(guān)系。因此，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的食品供需網(wǎng)不會(huì)像傳統(tǒng)供應(yīng)鏈一般，因一方面的供需關(guān)系損壞而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，供需流的流動(dòng)作為維系食品供需網(wǎng)系統(tǒng)重要的介質(zhì)，具有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和多功能開放性。在收益方面，食品供需網(wǎng)中各企業(yè)以實(shí)現(xiàn)供需網(wǎng)整體利益最大化為決策標(biāo)準(zhǔn)。食品供需網(wǎng)中可追溯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　食品供需網(wǎng)中可追溯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

食品可追溯系統(tǒng)涉及食品供需網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)、節(jié)點(diǎn)企業(yè)聯(lián)盟及供需流，隨著供需網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，可追溯系統(tǒng)隨之運(yùn)行，時(shí)刻監(jiān)測(cè)食品供需網(wǎng)中的信息。食品可追溯系統(tǒng)的成功實(shí)施可帶來的收益主要包括提高產(chǎn)品品牌知名度、提升企業(yè)聲譽(yù)、降低食品安全事件的風(fēng)險(xiǎn)成本、促進(jìn)出口貿(mào)易等。除此之外，以食品供需網(wǎng)為平臺(tái)構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)還可通過成員企業(yè)的合作創(chuàng)新活動(dòng)(如合作開發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈追溯信息平臺(tái)、合作創(chuàng)建創(chuàng)新標(biāo)識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)、組織協(xié)調(diào)創(chuàng)新等)來為成員企業(yè)帶來更多收益，這些創(chuàng)新活動(dòng)成為可追溯系統(tǒng)構(gòu)建和持續(xù)實(shí)施的重要激勵(lì)因素[8]。

在本文中，筆者將對(duì)食品供需網(wǎng)可追溯體系中的收益分配問題進(jìn)行研究。為了簡(jiǎn)化研究，我們僅以食品產(chǎn)業(yè)鏈相鄰兩環(huán)節(jié)的所有企業(yè)作為考察對(duì)象，分別稱其為供應(yīng)商群體和銷售商群體，進(jìn)而再推廣到整個(gè)供需網(wǎng)系統(tǒng)之中。

下文僅就供應(yīng)商群體和銷售商群體在構(gòu)建食品供需網(wǎng)可追溯系統(tǒng)中的決策行為及激勵(lì)機(jī)制對(duì)收益績(jī)效的影響進(jìn)行探討。

3　合作博弈和非合作博弈下的供應(yīng)商群體、銷售商群體決策方法

品牌信譽(yù)對(duì)于每個(gè)企業(yè)而言都是至關(guān)重要的，對(duì)食品企業(yè)的重要性尤為突出，尤其在食品安全事件多發(fā)的當(dāng)今，良好的品牌信譽(yù)是企業(yè)順利運(yùn)行的保障。實(shí)施食品可追溯系統(tǒng)給成員企業(yè)帶來的更多是如品牌聲譽(yù)等的長(zhǎng)遠(yuǎn)收益。信息系統(tǒng)建設(shè)、信息收集、技術(shù)支持、追溯設(shè)施設(shè)備等成本問題依然是影響企業(yè)積極性的客觀問題，通過食品供需網(wǎng)的平臺(tái)，利用供需網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性、多功能性、充分合作性、開放性來開展合作創(chuàng)新活動(dòng)是非常必要的。

3.1　問題描述

供應(yīng)商群體的利潤(rùn)為

π1=(P1-C1-T1)Q

(1)

銷售商群體的利潤(rùn)為

(2)

供需網(wǎng)總利潤(rùn)為

(3)

3.2　非合作博弈模型

在非合作決策模式下，根據(jù)Stackelberg博弈理論，供應(yīng)商群體和銷售商群體均以各自利潤(rùn)最大化為決策目標(biāo)。銷售商群體制定銷售價(jià)格P2后，供應(yīng)商群體制定批發(fā)價(jià)格P1和訂貨量Q，匹配市場(chǎng)需求，從而實(shí)現(xiàn)自身利潤(rùn)的最大化。供應(yīng)商群體制定的批發(fā)價(jià)格主要依據(jù)從銷售商群體處制定的銷售價(jià)格，由Stackelberg逆向求解可得到供應(yīng)商群體和銷售商群體博弈均衡時(shí)的相應(yīng)指標(biāo)。

最優(yōu)定購(gòu)量：

(4)

最優(yōu)批發(fā)價(jià)：

(5)

最優(yōu)市場(chǎng)銷售價(jià)格：

(6)

供應(yīng)商群體的最大利潤(rùn)：

(7)

銷售商群體的最大利潤(rùn)：

(8)

供需網(wǎng)的總利潤(rùn)：

(9)

由式(7)～(9)可以看出，供應(yīng)商群體和銷售商群體的獲利水平取決于系統(tǒng)中的變動(dòng)成本，可降低總成本使訂貨量上升，商品產(chǎn)量也隨之上升，在價(jià)格沒有顯著變化時(shí)可實(shí)現(xiàn)雙方利潤(rùn)的最大化。

3.3　合作博弈模型

合作博弈模型決策目標(biāo)為供需網(wǎng)整體利潤(rùn)最大化，供應(yīng)商群體和銷售商群體共同決策批發(fā)價(jià)格、銷售價(jià)格、可追溯系統(tǒng)投入成本從而使得系統(tǒng)的總利潤(rùn)最大化。在信息充分共享的前提下，供應(yīng)商群體和銷售商群體之間信息共享，雙方通過協(xié)調(diào)達(dá)到供需網(wǎng)總體利潤(rùn)最大化的目的，實(shí)現(xiàn)雙贏或多贏。

最優(yōu)訂貨量：

(10)

最優(yōu)市場(chǎng)銷售價(jià)格：

(11)

供需網(wǎng)總利潤(rùn)：

(12)

合理的收益分配才是維系供需網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)成員之間的長(zhǎng)期穩(wěn)定合作關(guān)系的關(guān)鍵，合理的收益分配使得供需網(wǎng)成員獲得的利潤(rùn)不低于非合作模式下獲得的利潤(rùn)，尤其是針對(duì)食品供需網(wǎng)可追溯體系，需要施加激勵(lì)機(jī)制，尋找合理的收益分配系數(shù)，構(gòu)建合理的分配機(jī)制。

4　合作博弈下激勵(lì)機(jī)制對(duì)合作雙方收益績(jī)效的影響

本節(jié)將對(duì)合作博弈中的激勵(lì)機(jī)制對(duì)于實(shí)現(xiàn)食品供需網(wǎng)可追溯系統(tǒng)收益最大化的必要性進(jìn)行研究分析，探討在合作博弈的環(huán)境下，激勵(lì)機(jī)制是怎樣影響企業(yè)收益的。

可追溯系統(tǒng)中的激勵(lì)機(jī)制主要來源于供需網(wǎng)充分開放、合作共贏的創(chuàng)新合作理念，具體到供應(yīng)商群體與銷售商群體，是二者合作開展創(chuàng)新活動(dòng)的結(jié)果，也促成了二者的相互激勵(lì)[9]。激勵(lì)因素主要包括外部資源的充分利用、共建信息平臺(tái)對(duì)成本的分?jǐn)?、追溯技術(shù)[10]和管理方法交流互通、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)可降低的成本、跨供應(yīng)鏈組織合作協(xié)同所帶來的資金、人才等方面的支持等。

在對(duì)供應(yīng)商群體與銷售商群體組成的可追溯供需聯(lián)盟創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制進(jìn)行研究時(shí)，會(huì)運(yùn)用委托-代理理論[11]。在供應(yīng)商群體與銷售商群體組成的委托-代理合作關(guān)系中，雙方在是否愿意合作共建可追溯系統(tǒng)方面存在信息不對(duì)稱的現(xiàn)象，供應(yīng)商群體不清楚銷售商群體的合作意愿，銷售商群體也不知曉供應(yīng)商群體的合作意愿，創(chuàng)新激勵(lì)合約可以成為供需網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)企業(yè)間保持長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的合作關(guān)系作保障。

在委托-代理模型中，供應(yīng)商群體為委托方，銷售商群體為代理方，怎樣讓代理方的努力獲得相匹配的收益，又能夠不斷激勵(lì)代理方積極參與合作，提高收益，是委托方進(jìn)行合作時(shí)需要考慮的關(guān)鍵問題，而激勵(lì)機(jī)制便可以幫助委托方實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

4.1　模型的建立

在供應(yīng)商群體與銷售商群體組成的可追溯供需聯(lián)盟中，成本主要包括標(biāo)識(shí)成本、采集成本、錄入成本、查詢成本、員工培訓(xùn)成本。

令供應(yīng)商群體為A，銷售商群體為B，假設(shè)各個(gè)供應(yīng)商群體與銷售商群體的偏好相同，B投入的可追溯系統(tǒng)信息系統(tǒng)構(gòu)建采集成本為CB，標(biāo)識(shí)成本為L(zhǎng)B，錄入成本為TB，查詢成本為HB，員工培訓(xùn)成本為ζB，公式表示如下：

π=CB+LB+TB+HB+ζB

標(biāo)識(shí)成本LB為食品在供需網(wǎng)可追溯系統(tǒng)運(yùn)作中重要的環(huán)節(jié)。標(biāo)識(shí)成本主要發(fā)生在食品包裝環(huán)節(jié)，主要為引入編碼成本、標(biāo)簽費(fèi)用、人工加貼成本(或加貼標(biāo)簽的機(jī)器購(gòu)買成本)。

采集成本CB發(fā)生在食品的生產(chǎn)、加工與銷售等環(huán)節(jié)，內(nèi)容為記錄信息和收集信息，主要包括勞動(dòng)成本和消耗的材料成本。

錄入成本TB即對(duì)食品相關(guān)信息進(jìn)行整理、分析、錄入電腦，包括對(duì)信息集中進(jìn)行整理、錄入和編輯過程中發(fā)生的人工成本和錄入過程使用的軟硬件開發(fā)成本。

查詢成本HB存在于銷售終端，包括查詢平臺(tái)的維護(hù)成本、軟件研發(fā)及維護(hù)成本、信息查詢系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)及維護(hù)成本等。

員工培訓(xùn)成本ζB包括對(duì)員工的培訓(xùn)費(fèi)用，以確保員工及時(shí)掌握相關(guān)的知識(shí)及技能。

食品供需網(wǎng)可追溯系統(tǒng)的收益包括顯性收益和隱性收益，顯性收益包括溢價(jià)收益、財(cái)政補(bǔ)貼、稅收收益，隱性收益包括供需網(wǎng)效率提升的收益、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化帶來的收益、企業(yè)知名度提升帶來的收益、國(guó)際市場(chǎng)銷售額增加值。

W=△R+△P=△R1+△R2+△R3+△P1+△P2+△P3+△P4+△P5

△R為顯性收益總和，△R1、△R2、△R3分別表示溢價(jià)收益、財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠，△P為隱形收益總和，△P1、△P2、△P3、△P4、△P5分別表示供需網(wǎng)效率提升的收益、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化帶來的收益、企業(yè)知名度提升帶來的收益、國(guó)際市場(chǎng)銷售額增加帶來的收益。

λΑ(eΑ) 為Α在創(chuàng)新活動(dòng)中創(chuàng)造的總收益的貢獻(xiàn)、λΒ(eΒ)為Β在創(chuàng)新活動(dòng)中創(chuàng)造的總收益的貢獻(xiàn)，努力程度越高，這一方在創(chuàng)新合作中為創(chuàng)新收益付出的貢獻(xiàn)就越大，但增速減慢，即λΑ′(eΑ)>0，λΑ″(eΑ)<0，λΒ′(eΒ)>0，λΒ″(eΒ)<0。總收益R=λΑ(eΑ)+λΒ(eΒ)+η，η～Ν(0，σ2)；eΑ、eΒ為雙方做出的努力不具有可證實(shí)性。因此，將總收益R設(shè)為訂立合作契約的依據(jù)。銷售商群體全部收益為ω，ω1為銷售商群體的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)成本的固定收益，ω2為銷售商群體的信息系統(tǒng)構(gòu)建努力成本的固定收益，β為銷售商群體收益分成系數(shù)，銷售商群體收益提成計(jì)劃為ω=ω1+ω2+β·R，供應(yīng)商群體利潤(rùn)為π=R-ΡΑ(eΑ)-ΤΑ(eΑ)-ζΑ(eΑ)-ω，對(duì)應(yīng)的效用函數(shù)為μΑ(π) ，銷售商群體所得利潤(rùn)為φ=ω-CΒ(eΒ)-LΒ(eΒ)-ζΒ(eΒ)-CΒ，對(duì)應(yīng)的效用函數(shù)為μΒ(φ) ，由于η的作用，R,π,ω,φ均服從正態(tài)分布。

按照委托-代理理論，供應(yīng)商群體Α的自身效用最大化為目標(biāo)函數(shù)，銷售商群體Β的自身期望效用為約束條件，包括個(gè)人理性約束(IR)與激勵(lì)相容約束(IC)[12]。個(gè)人理性約束即銷售商群體參與供需聯(lián)盟的收益大于或等于不參與供需聯(lián)盟的保留收益φ0，保留效用為μΒ(φ0)，激勵(lì)相容約束為銷售商群體收益分配最大化。因此，收益分配的模型為

maxeΑ，eΒ{Ε[R-ΡΑ(eΑ)-ΤΑ(eΑ)-ζΑ(eΑ)-ω]}

(13)

s.tΕ[μΒ(ω-CΒ(eΒ)-LΒ(eΒ)-CΒ-ζΒ(eΒ))]≥μΒ(φ0)

(14)

maxeΒ{Ε[μΒ(ω-CΒ(eΒ)-LΒ(eΒ)-CΒ-ζΒ(eΒ))]}

(15)

上述模型(13)～(14)等價(jià)于

maxeΑ，ω1+ω2，b{(1-β)[λΑ(eΑ)+λΒ(eΒ)-(ΡΑ(eΑ)+ΤΑ(eΑ)+ζΑ(eΑ))-(ω1+ω2)]}

(16)

(17)

(18)

4.2　模型分析

(1)在只獲得固定報(bào)酬的情況下，當(dāng)β=0時(shí)，eΒ?argmaxeΒ{ω1+ω2-CΒ(eΒ)-LΒ(eΒ)-CΒ-ζΒ(eΒ)}，ω1+ω2固定。因此，付出最小成本的情況下才能達(dá)到銷售商群體效用最大。

又因LΒ(eΒ)，CΒ，ζΒ(eΒ)為可證實(shí)成本，CΒ(eΒ)為不可證實(shí)成本，銷售商群體會(huì)選擇mineΒ{CΒ(eΒ)}=0，則eΒ最小為0。

結(jié)論1:在供應(yīng)商群體與銷售商群體構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)中，銷售商群體在只得到固定報(bào)酬的情況下，不會(huì)做出銷售努力。因此，需要調(diào)整收益分配系數(shù)，使得銷售商群體的收益提高。

(2)當(dāng)收益分成系數(shù)β增大時(shí)，激勵(lì)相容約束(IC)：

βλΒ′(eΒ)=CΒ′(eΒ)+LΒ′(eΒ)+ζΒ′(eΒ)

(19)

因β>0，λΒ′(eΒ)，CΒ′(eΒ)<0，LΒ′(eΒ)，λΒ″(eΒ)，ζΒ″(eΒ)<0，

結(jié)論2:在供應(yīng)商群體與銷售商群體構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)中，銷售商群體的收益分成系數(shù)變大，銷售商群體在創(chuàng)新激勵(lì)合約中便更加努力。

(3)對(duì)于供應(yīng)商群體來說，

Var(π)=Var(R-ΡΑ(eΑ)-ΤΑ(eΑ)-ζΑ(eΑ)-ω)=Var(R-ΡΑ(eΑ)-ΤΑ(eΑ)-ζΑ(eΑ)-βR)=(1-β)σ2

(20)

β越大，Var(π)越小，供應(yīng)商群體承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)越小。

對(duì)于銷售商群體來說，

Var(φ)=Var[ω-CΒ(eΑ)-LΒ(eΑ)-CΒ-ζΒ(eΑ)]=Var[ω1+ω2+β·R-CΒ(eΒ)-LΒ(eΒ)-CΒ-ζΒ(eΒ)-βR]=σ2

(21)

β越大，Var(φ)越大，銷售商群體承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)越大。

結(jié)論3:在供應(yīng)商群體與銷售商群體構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)中，銷售商群體的收益分成系數(shù)越大，銷售商群體承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)越大，供應(yīng)商群體承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)越小。

(22)

由上式聯(lián)立得

r越大，σ2越大，β越小，風(fēng)險(xiǎn)越大，銷售商群體風(fēng)險(xiǎn)回避度越高，銷售努力性越低，創(chuàng)新努力越少。

結(jié)論4:在供應(yīng)商群體與銷售商群體構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)中，當(dāng)銷售商群體的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避越大、風(fēng)險(xiǎn)越大時(shí)，銷售商群體對(duì)收益分成的反應(yīng)越小，銷售商群體的努力程度對(duì)總收益的貢獻(xiàn)越少，所以在合作中將銷售商群體的收益分成

5　結(jié)論