許明輝,楊東升
(武漢大學經(jīng)濟與管理學院,湖北 武漢 430072)
隨著經(jīng)濟全球化和市場競爭的加劇,制造商常常面臨著降低生產(chǎn)成本的挑戰(zhàn)。企業(yè)通常會對技術(shù)采取精益運營、創(chuàng)新或者研發(fā)來降低生產(chǎn)成本。Baily 等[1]指出,從1987年到2002年,美國45%的自動化工業(yè)發(fā)展得益于生產(chǎn)成本的降低。Okano和Bonzemba[2]指出,在汽車行業(yè),許多制造商經(jīng)常通過花費大量金錢購買需求預(yù)測軟件或從專業(yè)咨詢公司購買市場預(yù)測信息,期望能夠更精確、更有效地對需求進行預(yù)測,從而確定成本削減投資的水平。過去幾十年中,各個產(chǎn)業(yè)的公司為了獲取與分析各類數(shù)據(jù),在信息技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施上進行了大量的投資。例如,2015年,在Global IT信息技術(shù)上的投資約有3.5萬億美元[3]。
從供應(yīng)鏈的角度來看,一家公司需求預(yù)測的精確性不僅對自身的決策和效益產(chǎn)生影響,通常還影響到供應(yīng)鏈中其他成員的決策和效益。公司可以依靠數(shù)據(jù)來判斷市場環(huán)境從而做出正確決策來適應(yīng)市場環(huán)境,并可以通過共享數(shù)據(jù)來進一步利用大數(shù)據(jù)帶來的優(yōu)勢。由于零售商直接面對消費者,從而可以較為方便地從消費者的購買記錄中獲取相關(guān)需求信息,并對需求進行預(yù)測,零售商還可決定是否將需求信息進行共享[4]。零售商一旦將私有的需求信息共享給制造商,就會失去信息優(yōu)勢,從而在與制造商的談判中處于劣勢。大部分的美國汽車零售商擔心,如果將信息共享給制造商,三大汽車制造商會壓榨他們的利潤[5]。盡管如此,越來越多的零售商還是愿意將其需求信息進行共享。Beckett[6]指出,零售商共享其信息的行為在醫(yī)藥、電子等行業(yè)越來越普遍。因此,什么情況下零售商愿意共享其需求信息值得深入研究。
目前,國內(nèi)外關(guān)于信息共享策略的研究大部分假設(shè)供應(yīng)鏈成員是風險中性的。Zhang Hongtao[7]研究了一個制造商和兩個零售商組成的供應(yīng)鏈,分別分析了Cournot和Bertrand競爭時的信息共享策略。Zhang Fuqiang[8]發(fā)現(xiàn)制造商總是喜歡信息共享的,但是供應(yīng)商有時也會拒絕信息共享。Mishra等[9]發(fā)現(xiàn)雖然信息共享會使下游零售商利益受損,但在信息共享情況下,價格折扣合約能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的帕累托改進。Yue Xiaohang和Liu[10]研究了雙渠道供應(yīng)鏈環(huán)境中的信息共享問題。Guo Liang[11]考慮了一個制造商和一個零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng),研究了零售商在觀測到市場需求信息后的共享策略。Guo Liang等[12]進一步將此問題推廣到競爭性供應(yīng)鏈環(huán)境中。以上的研究大多都指出,零售商對私有需求信息的共享雖然能提升供應(yīng)鏈整體的績效,但是對自身是有害的。然而,部分學者最近發(fā)現(xiàn),信息共享并不是在任何條件下都能夠提升供應(yīng)鏈績效的,即通過信息共享提高供應(yīng)鏈整體的價值是有條件的。Ha等[13]研究了規(guī)模不經(jīng)濟下存在生產(chǎn)技術(shù)競爭的供應(yīng)鏈中垂直信息共享產(chǎn)生的價值,發(fā)現(xiàn)在不同的零售商競爭模型中(Cournot和Bertrand競爭),信息共享有益于供應(yīng)鏈的條件是不同的。Shang Weixin等[14]也考慮了規(guī)模不經(jīng)濟下兩個制造商和一個共同的零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng),得到了零售商的信息共享策略?;诓煌髽I(yè)實際運營背景,國內(nèi)一些學者也在決策者風險中性的假設(shè)下研究了信息共享的策略及其價值,例如集團采購供應(yīng)鏈環(huán)境[15],閉環(huán)供應(yīng)鏈環(huán)境[16],雙渠道競爭環(huán)境[17-18],網(wǎng)絡(luò)平臺銷售模式環(huán)境[19]。
然而,由于供應(yīng)鏈系統(tǒng)中存在著各種各樣的風險,不同的供應(yīng)鏈成員對待風險的態(tài)度不一樣。許多企業(yè)因為風險管理水平和化解風險的能力不足,使得企業(yè)的風險態(tài)度趨于保守。Lau[20]較早關(guān)注了供應(yīng)鏈系統(tǒng)中決策者的風險態(tài)度的影響,Rudi和Pyke[21]認為決策者最大化利潤的假設(shè)往往與現(xiàn)實不符。最近,一些研究者考慮了決策者的風險規(guī)避態(tài)度如何影響信息不對稱下的供應(yīng)鏈成員的最優(yōu)決策以及信息共享策略。Jiang Baojun等[22]考慮了一個制造商和一個風險規(guī)避的零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng),分析了制造商在觀測到市場需求信息后兩種信息共享策略的偏好。葉飛等[23]利用條件風險估值度量準則建立了供應(yīng)鏈的需求信息共享決策模型,探討了零售商風險規(guī)避態(tài)度對信息共享策略的影響。以上研究僅考慮定價決策。
本文還涉及有關(guān)成本削減策略的研究。目前,在供應(yīng)鏈環(huán)境下考慮企業(yè)成本削減策略的研究多數(shù)是考慮激勵協(xié)調(diào)問題。例如,Gilber 和Cvsa[24]考慮了供應(yīng)商激勵下游制造商進行投資降低其生產(chǎn)成本的問題。Iida[25]研究了由一個制造商和多個供應(yīng)商組成的分散式供應(yīng)鏈中的合作降低成本問題,主要分析了供應(yīng)鏈成員的激勵機制的調(diào)整,以促進合作降低成本。田巍等[26]分析了供應(yīng)鏈主導(dǎo)權(quán)結(jié)構(gòu)對投資水平的影響。上述研究均是在確定性需求環(huán)境下,分析成本削減投資策略以及如何設(shè)計供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)契約。李星北和齊二石[27]在需求不確定環(huán)境下考慮不同風險偏好的供應(yīng)鏈企業(yè)創(chuàng)新投資決策模型,但沒涉及信息共享問題。在制造商進行成本削減投資的情況下,Ha等[28]在決策者風險中性的假設(shè)下分別考慮了壟斷以及競爭環(huán)境下的零售商信息共享策略問題。
鑒于此,本文考慮一個由風險中性的制造商和一個風險規(guī)避的零售商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng),其中市場需求是不確定的,零售商可以提前通過預(yù)測獲得需求信息的部分信號?;诹闶凵痰男畔⒐蚕聿呗裕圃焐虥Q定其成本削減策略及相應(yīng)的投資水平。本文嘗試回答如下研究問題:(1)零售商的需求預(yù)測精確度和風險態(tài)度如何影響制造商和零售商的決策及效用?(2)什么情況下零售商愿意共享信息?什么情況下制造商愿意進行成本削減投資?(3)是否存在均衡策略及其存在的條件是什么?基于此,本文考慮四種策略模型(信息共享/不共享,成本削減/不削減),分別求出了零售商和制造商的最優(yōu)決策及效用,分析不同策略下預(yù)測精確度和零售商的風險態(tài)度對供應(yīng)鏈成員決策和效用的影響。研究發(fā)現(xiàn),零售商共享需求信息對制造商總是有益的;無論零售商是否共享需求信息,制造商總是愿意進行成本削減投資。對于零售商而言,只有當制造商進行成本削減投資,且成本削減投資系數(shù)較低(或需求預(yù)測精度較低,或零售商的風險規(guī)避程度較高)時,零售商才愿意共享需求信息,此時(信息共享,成本削減)是均衡策略;否則,零售商不愿意共享需求信息,(信息不共享,成本削減)是均衡策略。
考慮一個單制造商-單零售商供應(yīng)鏈系統(tǒng),其中制造商是風險中性的Stackelberg領(lǐng)導(dǎo)者,零售商是風險規(guī)避的跟隨者。制造商以邊際生產(chǎn)成本c生產(chǎn)產(chǎn)品,且假設(shè)無產(chǎn)能約束。制造商如果將其邊際成本降低了x(生產(chǎn)成本變?yōu)閏-x),需要投入技術(shù)成本為kx2/2[28],其中k表示投資成本系數(shù)。零售商以單位批發(fā)價格w向制造商訂購產(chǎn)品,再以單位零售價格p出售給消費者。
本文用負指數(shù)效用函數(shù)來度量風險規(guī)避的零售商的風險偏好。當零售商的凈收益為z時,零售商的效用可表示為U(z)=-e-rz,其中r>0為絕對風險規(guī)避系數(shù)。不失一般性,假設(shè)零售商的保留收益為零。
假設(shè)零售商面對的市場需求為:
D=θ-p
(1)
由正態(tài)分布的共軛特性[30],市場信息θ關(guān)于信號s的后驗概率也是正態(tài)分布,即
(2)
假設(shè)零售商的需求預(yù)測信息共享與否的決策是戰(zhàn)略性的,在獲取市場信息之前就需確定。制造商的成本削減投資決策是一種持續(xù)性改進,可以基于零售商是否愿意共享預(yù)測信息而進行相應(yīng)決策。事件發(fā)生的順序可描述如下:①零售商決定是否共享市場需求信息;②基于需求預(yù)測,零售商獲取一個市場信號;③制造商確定是否采取成本削減策略,并設(shè)定批發(fā)價格;④根據(jù)制造商的批發(fā)價,零售商確定產(chǎn)品零售價p;⑤銷售季節(jié)來臨,需求實現(xiàn)并被滿足。
基于需求信息共享策略及成本削減策略,共有四種不同的策略模型:(1)零售商信息不共享,制造商不進行成本削減(NN策略),(2)零售商信息不共享,制造商成本削減(NC策略);(3)零售商信息共享,制造商不進行成本削減(SN策略);(4)零售商信息共享,制造商成本削減(SC策略)。
(3)
因此零售商期望效用為Eθ[-e-rz]=-e-rCE(p),其中CE(p)是零售商的確定性等價效用函數(shù):
(4)
(5)
(6)
在NN策略下,零售商獲取市場信號后不與制造商共享,制造商只能根據(jù)效用的期望值進行決策。將式(5)代入式(6)中并化簡,可得此時制造商的決策目標為:
命題1 NN策略下,制造商和s型零售商的最優(yōu)決策分別為:
制造商和s型零售商的期望效用分別為:
由命題1,零售商在觀測到信號s之前的期望效用為:
(7)
推論1 NN模型下,隨著零售商需求預(yù)測精確度的提升,零售商的預(yù)期銷售價格增加,零售商的期望效用也隨之增加,制造商期望效用減少。
Taylor和Xiao Wenqiang[29]的模型中,零售商的期望效用與其預(yù)測精確度負相關(guān),這是因為零售商預(yù)測精確度越高,制造商的批發(fā)價就越高,因而不利于零售商。而在本文所考慮的NN模型中,得到的結(jié)果是相反的。NN模型中,制造商沒有需求信號的信息,批發(fā)價與預(yù)測精確度是無關(guān)的,但期望銷售量E[D(s)]=τσ(μθ-c)/2(1+τσ)與預(yù)測精確度負相關(guān),因而預(yù)測精確度的提升導(dǎo)致制造商期望利潤的降低。對于零售商而言,隨著預(yù)測精確度的提升,一方面其邊際利潤增加,另一方面其面臨的風險因素降低,總的正效用大于期望銷售量減少的負效用,從而零售商期望效用增加。
SN策略下,零售商與制造商共享獲得的市場不確定性信息,但制造商并不進行成本削減投資。將式(5)代入式(6),得到此時的制造商決策目標:
命題2 SN策略下,制造商和s型零售商的最優(yōu)決策分別為:
制造商和s型零售商的期望效用分別為:
命題2說明,當零售商共享其需求信號s時,批發(fā)價和零售價都與s正相關(guān)。類似于3.1,在零售商觀測到信號s之前,制造商和零售商的期望效用分別為
(8)
(9)
在NC策略下,零售商不共享需求信息,但是制造商仍然進行成本削減投資。注意到假設(shè)(b)k>τσμθ/[2c(1+τσ)]保證了后文分析有意義。將式(5)代入式(6),得到此時制造商的決策模型為:
命題3 NC策略下,制造商和s型零售商的最優(yōu)決策分別為:
推論3 在NC策略下,隨著預(yù)測精確度的提升,(1)制造商的批發(fā)價增加,(2)制造商的成本削減投資降低,(3)零售商的預(yù)期銷售價格增加。
命題3和推論3說明了當制造商采取成本削減策略時,批發(fā)價將變小。盡管如此,制造商的邊際利潤增加了,此時
其中第二項可視為由于采用成本削減策略而增加的邊際利潤。此外,雖然制造商不能獲得需求信號,但隨著零售商預(yù)測精確度的提升,因預(yù)期到零售商銷售價格增加從而制造商會提高其批發(fā)價格。
將最優(yōu)批發(fā)價wNC*,成本削減量xNC*,以及銷售價格pNC*(s)代入制造商和零售商的效用函數(shù),得到在零售商觀測到信號s之前的期望效用:
(12)
(13)
推論4在NC策略下,(1)當k≥(2+τσ)/[2(1+τσ)]時,零售商期望效用隨著預(yù)測精確度的提升而增加,(2)制造商期望效用隨著預(yù)測精確度的提升而減少。
Ha等[28]的研究發(fā)現(xiàn),對于風險中性的零售商,其效用總是隨著需求預(yù)測精確度的提升而提升。本文模型中的零售商是風險規(guī)避的,需求預(yù)測精度的提升并不總能導(dǎo)致零售商效用的增加。此外,與Ha等[28]一文中制造商的利潤與零售商的預(yù)測精確性無關(guān)相比,本文模型中制造商的期望效用與零售商的預(yù)測精確度負相關(guān)。由于零售商風險規(guī)避態(tài)度的存在,雖然制造商未獲需求信息,但是制造商的批發(fā)價會受到零售商感知的市場風險τσ的影響,從而影響到其效用。當預(yù)測精確度提升時,雖然成本削減投資降低,但制造商的邊際利潤減少,且預(yù)期銷售量E[D(s)]=k(μθ-c)/[2(1+1/τσ)k-1]也會減少,從而降低了制造商的期望利潤。
注:由假設(shè)(b)k>τσμθ/[2c(1+τσ)],當μθ≥3c時(即平均需求充分大時),推論4中的條件總是成立的。注意到推論4中的條件k≥(2+τσ)/[2(1+τσ)],不等號右邊關(guān)于τσ單調(diào)遞減,且最大值為3/4,最小值為1/2。當k≥3/4時,條件總成立。當1/2
當推論4中的條件不滿足時,推論4(1)的結(jié)果可能不再成立。圖1給出了k=0.49和k=0.6的情形,這里r=1,μθ=60,σθ=4,c=5。當k=0.6時,零售商期望效用隨著σ的增加而先增后減;當k=0.49時,預(yù)測精確度的提升反而會損害零售商的期望效用。
圖1 NC策略下預(yù)測精確度對零售商效用的影響
在SC策略下,零售商共享需求預(yù)測信息,制造商采取成本削減策略。此時,制造商的決策模型為:
命題4 SC策略下,制造商和s型零售商的最優(yōu)決策為:
證明:類似于命題3的證明可得到命題4的結(jié)果,故省略。
由命題4,制造商和零售商最優(yōu)決策的期望值分別為:
與命題3相比,可知在零售商需求信息共享時,制造商和零售商的最優(yōu)決策的期望值與零售商不共享需求信息時是一樣的。因此,類似于推論3,在SC策略下,隨著預(yù)測精確度的提升,期望批發(fā)價增加且期望成本削減量降低,零售商的預(yù)期銷售價格增加。
將wSC*(s)、xSC*(s)和pSC*(s)代入制造商和零售商的效用函數(shù),并求期望,可得到在零售商觀測到信號s之前的期望效用:
(14)
(15)
推論5 在SC策略下,當k≥(2+τσ)/[2(1+τσ)]時,(1)零售商期望效用隨著預(yù)測精確度的提升而增加。(2)對于制造商來說,當且僅當
對于制造商來說,由式(14),
令上式中大括號內(nèi)的項為g(r),則g(r)為關(guān)于r的一元二次函數(shù)。由假設(shè)條件(b)k>τσμθ/[2c(1+τσ)]知k>1/4,即1-4k<0。條件k>(2+τσ)/[2(1+τσ)]意味著k>1/2,又g(r)的一次項系數(shù)為正,從而可知當
與NC策略模型類似,對于SC策略模型,當零售商為風險中性時,Ha等[28]發(fā)現(xiàn)提升預(yù)測精確度能夠增加零售商和供應(yīng)商的利潤。而當零售商為風險規(guī)避時,此結(jié)果并不總成立(參見圖2,這里取r=1,μθ=60,σθ=4,c=5)。
圖2 SC策略下預(yù)測精確度對零售商效用的影響
類似于推論4,在SC策略下,當k≥(2+τσ)/[2(1+τσ)]時需求預(yù)測精確度的提升仍然能夠增加零售商的期望效用。并且,只有當預(yù)測精確度較高且零售商對風險厭惡的程度處于中等水平時,預(yù)測精確度的提升不會給制造商帶來好處。在信息共享情形下,對于中等風險厭惡程度的零售商,無論制造商是否采取成本削減策略,當需求信息已經(jīng)比較精確時,進一步提升預(yù)測精確度的好處被零售商獲得,制造商利益反而受損。但是當預(yù)測精確度不高時,預(yù)測精確度的提升使得零售商和制造商都能受益。
綜合以上四種策略模型,可以看出,無論零售商是否共享需求信息,以及無論制造商是否采用成本削減策略,零售商都希望能夠提升需求預(yù)測的精確度以增加其期望效用。對于制造商而言,當零售商不共享需求信息時,無論是否采取成本削減策略,制造商都不希望零售商提升需求的預(yù)測精確度。此時由于需求信息的不對稱,只有零售商擁有需求預(yù)測信息,預(yù)測精確度的提升使得其自身的信息優(yōu)勢增大,更準確的需求信息所帶來的好處都被零售商攫?。幌鄳?yīng)地,在信息方面,制造商處于劣勢地位,從而他不能從預(yù)測精度的提升獲得好處。當零售商共享需求信息時,只有一小部分情況下的制造商不能從需求預(yù)測精度的提升獲益,這是由于零售商的風險厭惡導(dǎo)致的。
本節(jié)討論零售商的信息共享策略和制造商的成本削減策略,以及均衡策略的條件。
命題5 當制造商不采取成本削減策略時,共享信息對零售商總是有害的,對制造商總是有益的。當τσ>3/2(1<τσ<3/2)時,共享需求信息對整個供應(yīng)鏈有益(有害)。
證明:比較3.1以及3.2中零售商以及制造商的期望效用可知:
當τσ>3/2時,Vm+Vr>0;當1<τσ<3/2時,Vm+Vr<0。
當市場需求的不確定性較大或零售商風險較為厭惡時,信息共享有利于提升供應(yīng)鏈整體效用;而當市場需求的不確定性較小且零售商風險厭惡程度較低時,信息共享對供應(yīng)鏈的整體效用具有負作用。當零售商風險中性時(r=0),τσ=1<3/2恒成立,共享信息帶來的好處多數(shù)被制造商獲取,雙重邊際效應(yīng)加劇,不利于供應(yīng)鏈的整體效益。
推論6 當制造商不采取成本削減策略時,對制造商而言,信息共享的價值Vm隨著零售商的風險厭惡程度的增加而增加。
時,共享信息對整個供應(yīng)鏈有益。
特別地,當零售商風險中性時(r=0),命題6中的結(jié)果與Ha等[28]的結(jié)果是一致的。本文的研究將他們的結(jié)果推廣到了零售商風險厭惡時的情形。
圖3給出了需求信息共享對供應(yīng)鏈成員效用的影響,這里k=0.8,μθ=60,σθ=4,c=5。由圖3中(1(a))和(1(b))可以看出,當制造商不采取成本削減投資時,零售商信息共享對零售商是有害的,而對制造商是有益的。當零售商的風險規(guī)避系數(shù)越大,或信息的預(yù)測精確度越高時,制造商能從信息共享中獲得更高的收益,零售商共享信息對自身效用的損失也越小。比較命題5與命題6可知,當零售商知道制造商不采取成本削減策略時,他將不會共享需求預(yù)測信息。當零售商知道制造商采取成本削減策略時,是否共享需求信息取決于制造商的成本削減投資系數(shù)、市場的波動性、預(yù)測信息的精確度和零售商的風險厭惡水平。由圖3(2(a))和(2(b))可知,對于制造商來說,信息共享總是有益的,信息共享使得他能夠根據(jù)實際的預(yù)測信息設(shè)定與市場需求相匹配的最優(yōu)批發(fā)價(及成本削減量),從而帶來了更高的利潤。對于零售商來說,當風險規(guī)避系數(shù)較低且預(yù)測精確度較低時,零售商可能不愿意共享需求信息。這是由于當制造商的投資成本較低(高)時,信息共享下的批發(fā)價與需求信號負(正)相關(guān)(參見命題4),雙重邊際效應(yīng)降低(加劇),從而有利于(不利于)零售商。由于τσ/(1+τσ)單調(diào)遞增,因此對于風險厭惡程度較高的零售商,制造商更有可能通過采取成本削減策略來誘使零售商披露需求預(yù)測信息。
命題7: 無論零售商是否共享需求信息,制造商采取成本削減策略對自身總是有益的,對零售商也總是有益的。
圖3 零售商風險規(guī)避程度對信息共享價值的影響
結(jié)合命題6與命題7,制造商的成本削減策略選擇與零售商是否進行信息共享無關(guān),他總是愿意進行技術(shù)投資以降低生產(chǎn)成本。當k<τσ/(1+τσ)時,零售商愿意共享需求信息,SC策略是均衡策略;當k>τσ/(1+τσ)時,零售商不愿意共享需求信息,NC策略是均衡策略。注意到k<τσ/(1+τσ)等價于τσ>k/(1-k),因此當零售商風險厭惡程度較高,或市場波動程度較高,或預(yù)測的精確性不高時,零售商愿意共享需求信息,制造商同時采取成本削減策略,否則零售商不愿意共享需求信息。
對于一個兩級供應(yīng)鏈系統(tǒng),本文研究了風險規(guī)避型零售商的需求信息共享策略和制造商的生產(chǎn)成本削減策略。論文分析了四種策略模型,分別得到了每種策略模型下零售商的最優(yōu)零售價和制造商的最優(yōu)批發(fā)價(和成本削減決策),并分析了需求預(yù)測精確度對供應(yīng)鏈成員期望效用的影響,以及零售商的風險規(guī)避態(tài)度對信息共享策略的影響。對比四種策略下的結(jié)果,零售商共享需求信息對于制造商總是有益的,但是只有當制造商進行成本削減投資且零售商的風險規(guī)避系數(shù)較小時共享需求信息才有益于零售商。最后得到制造商的投資有效性對制造商與零售商均衡策略的影響。在一定條件下,只有當投資成本系數(shù)較低時,制造商才會愿意采取成本削減努力,且零售商愿意對信息進行共享。
本文假設(shè)只有零售商對市場需求進行預(yù)測,未來的研究可以進一步考慮制造商也可對市場需求進行預(yù)測,在供應(yīng)鏈成員的不同風險態(tài)度下,探討需求信息共享問題。此外,文中假設(shè)零售商提升需求預(yù)測精確度不會產(chǎn)生額外成本,未來的研究也可如同Shin和 Tunca[31]一樣,將零售商提升預(yù)測精確度產(chǎn)生額外成本的因素考慮進來。