考慮政府參與的生鮮冷鏈博弈分析

劉智寶 樊相宇 武小平

[摘 要] 針對生鮮冷鏈?zhǔn)称菲髽I(yè)不一定按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采取高質(zhì)量冷鏈措施的問題，采用完全信息靜態(tài)博弈方法，構(gòu)建了政府和冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商、分銷商之間的純策略博弈模型和混合策略博弈模型。通過分析Nash均衡解發(fā)現(xiàn)：冷鏈企業(yè)采取高質(zhì)量冷鏈措施的概率與政府部門的賞罰力度和冷鏈企業(yè)自身成本有關(guān)，政府部門的監(jiān)管概率與監(jiān)管成本、賞罰力度等因素有關(guān)。相關(guān)部門應(yīng)完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大賞罰力度;加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，降低運(yùn)營成本;健全信息披露機(jī)制，降低政府監(jiān)管成本;強(qiáng)化政府問責(zé)制度，加強(qiáng)政府監(jiān)管，以此促進(jìn)冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)健康發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 生鮮冷鏈;博弈分析;Nash均衡

[中圖分類號] F272.3[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1009-6043（2020）02-0046-04

Abstract： In view of the problem that fresh cold chain food enterprises may not take high quality cold chain measures according to the industry standards， a pure strategy game model and a mixed strategy game model between the government and cold chain food suppliers and distributors were constructed by using the complete information static game method. Analyzing Nash equilibrium solution， it is found that the probability of cold chain enterprises adopting high-quality cold chain measures is related to the reward and punishment strength of government departments and the cost of cold chain enterprises， while the probability of government departments' supervision is related to supervision cost， reward and punishment strength and other factors. Relevant departments should improve the industry standards and increase the reward and punishment， strengthen technology research and development and reduce operating costs， improve the information disclosure mechanism and reduce the cost of government supervision， so as to promote the healthy development of the cold-chain food industry.

Key words： fresh cold chain， game analysis， Nash equilibrium

一、引言

生鮮冷鏈（Freshcoldchain）一般是指使肉、禽、水產(chǎn)、蔬菜、水果等生鮮產(chǎn)品從產(chǎn)地采收或捕撈之后，在產(chǎn)品加工、貯藏、運(yùn)輸、分銷和零售等環(huán)節(jié)始終處于產(chǎn)品所必需的低溫環(huán)境下，以保證食品質(zhì)量安全，減少損耗，防止污染的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)[1]。

我國是世界生鮮產(chǎn)品生產(chǎn)大國和消費大國，蔬菜、水果、水產(chǎn)品、肉類等生鮮農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量均居世界第一位，但在供應(yīng)鏈流通環(huán)節(jié)效率低下、損耗嚴(yán)重，且冷鏈服務(wù)質(zhì)量良莠不齊，造成市場秩序混亂，據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達(dá)國家的生鮮農(nóng)產(chǎn)品損耗率在5%左右，而我國的損耗率高達(dá)30%[2]。因此，生鮮冷鏈現(xiàn)存問題一直頗受廣大學(xué)者的關(guān)注，目前的相關(guān)研究主要在以下幾個方面：

供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)角度，楊亞等[3]在考慮新鮮度信息不對稱的情況下研究了生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題，提出了采用回購契約進(jìn)行供應(yīng)鏈協(xié)調(diào);Yong-boXIAO等[4]考慮不確定運(yùn)輸情況下的供應(yīng)鏈優(yōu)化協(xié)調(diào)問題，建立了一種具體的成本分擔(dān)機(jī)制來協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈關(guān)系;David Ljungberg等[5]研究了瑞典烏普薩拉市中心貨物分配問題，通過繪制貨物分配圖來探討貨物分配問題，以降低物流成本，緩解環(huán)境問題。

冷鏈配送模式角度，呂俊杰等[6]研究了城市冷鏈物流多溫共配模式的費用分?jǐn)倷C(jī)制問題，指出多溫共配模式在一定程度上激勵了城市物流服務(wù)商與傳統(tǒng)零售商合作;戴夏靜等[7]研究了帶時間窗的蓄冷式多溫共配冷鏈配送問題，指出蓄冷式多溫共配較傳統(tǒng)配送模式具有明顯優(yōu)勢;陳耀庭等[8]研究了我國生鮮電商“最后一公里”眾包配送模式。

路徑優(yōu)化角度，Osvald等[9]研究了新鮮蔬菜及類似易腐食品配送的車輛路徑算法問題，提出基于時間窗的路徑優(yōu)化算法;Viet-Phuong Nguyen等[10]研究了二級供應(yīng)鏈選址-路徑優(yōu)化問題，并提出了一種混合元啟發(fā)式算法來自動搜索優(yōu)化路徑;王淑云等[11]研究了隨機(jī)需求下冷鏈品多溫共配路徑優(yōu)化問題，設(shè)計了集K-means聚類算法、蟻群算法和隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法為一體的路徑優(yōu)化算法。

上述研究多是從冷鏈?zhǔn)称菲髽I(yè)的角度出發(fā)，研究冷鏈配送模式、路徑優(yōu)化、供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)等問題，謀求企業(yè)利潤最大化或者供應(yīng)鏈整體利益最大化，較少從冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)發(fā)展及市場秩序的角度考慮問題。因此，本文所做研究與上述研究有以下不同之處：

第一，在博弈模型中引入政府部門，從行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展和市場秩序的角度分析問題;第二，博弈主體更為細(xì)化，并不是籠統(tǒng)的政-企兩方博弈，更符合實際;第三，現(xiàn)有文獻(xiàn)多側(cè)重于對企業(yè)的分析，而忽略了政府這一方，本文對政府部門并未避而不談，也做了詳細(xì)分析?？偨Y(jié)了冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)運(yùn)營與管理中存在的問題，并提出了一些應(yīng)對建議，對冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)的健康發(fā)展和管理有一定的現(xiàn)實意義。

二、政府、供應(yīng)商、分銷商的純策略Nash均衡博弈模型

（一）模型的基本假設(shè)與說明

1.完全信息靜態(tài)博弈，即各博弈主體完全了解各自在各種情況下可能的博弈策略，各自獨立行動。

2.假設(shè)該博弈模型中有三個參與主體：政府監(jiān)管部門、生鮮冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商和分銷商;三個參主體完全理性，都追求各自利益最大化。

3.參與主體的策略空間：政府監(jiān)管部門的策略空間為（監(jiān)管、不監(jiān)管）;供應(yīng)商的策略空間為（采取高質(zhì)量冷鏈措施、不采取高質(zhì)量冷鏈措施），簡記為（采取、不采?。?分銷商的策略空間為（采取高質(zhì)量冷鏈措施、不采取高質(zhì)量冷鏈措施），簡記為（采取、不采?。２扇「哔|(zhì)量冷鏈措施是指冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商或分銷商嚴(yán)格按照冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用制冷技術(shù)對生鮮食品進(jìn)行生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸和銷售。否則，即認(rèn)為沒采取高質(zhì)量冷鏈措施。

4.假設(shè)生鮮冷鏈?zhǔn)称贩咒N商和供應(yīng)商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本分別為Ch1、Ch2;政府監(jiān)管部門對市場進(jìn)行監(jiān)管所付出的監(jiān)管成本Cg;在政府監(jiān)管部門進(jìn)行監(jiān)管的前提下，分銷商或供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施而獲得政府監(jiān)管部門獎勵Fg;在政府監(jiān)管部門進(jìn)行監(jiān)管的前提下，發(fā)現(xiàn)分銷商或供應(yīng)商不采取高質(zhì)量冷鏈措施而受到的政府監(jiān)管部門罰款Pg;當(dāng)分銷商和供應(yīng)商均采取高質(zhì)量冷鏈措施時，政府監(jiān)管部門會因市場秩序良好而受到上級部門的獎勵Fs;當(dāng)分銷商和供應(yīng)商均不采取高質(zhì)量冷鏈措施時，市場情況混亂，若政府監(jiān)管部門未進(jìn)行監(jiān)管，將因工作失職受到上級部門的罰款Ps。

5.若生鮮冷鏈?zhǔn)称贩咒N商或供應(yīng)商只有一方未采取高質(zhì)量冷鏈措施，對市場未造成顯著惡劣影響，政府監(jiān)管部門也未進(jìn)行監(jiān)管，上級部門不會察覺到市場異樣，因此不會做出任何獎懲。因信息不對稱，冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商和分銷商以相同的價格提供不同質(zhì)量的冷鏈服務(wù)，即基本收益不隨策略的改變而改變，為了處理分析方便，假設(shè)各方基本收益為0。可得表1：

表1 政府、供應(yīng)商、分銷商純策略博弈模型

（二）模型分析

1.當(dāng)Fg-Ch1<-Pg時，即Ch1>Fg+Pg，即當(dāng)分銷商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本Ch1大于在政府監(jiān)管部門進(jìn)行檢查的前提下，分銷商采取高質(zhì)量冷鏈措施而獲得政府監(jiān)管部門獎勵Fg和不采取高質(zhì)量冷鏈措施而受到的政府監(jiān)管部門罰款Pg之和時，冷鏈?zhǔn)称贩咒N商存在唯一的占優(yōu)策略——不采取高質(zhì)量冷藏措施。

2.當(dāng)Fg-Ch2<-Pg時，即Ch2>Fg+Pg，即當(dāng)供應(yīng)商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本Ch2大于在政府監(jiān)管部門進(jìn)行檢查的前提下，供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施而獲得政府監(jiān)管部門獎勵Fg和不采取高質(zhì)量冷鏈措施而受到的政府監(jiān)管部門罰款Pg之和時，冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商存在唯一的占優(yōu)策略——不采取高質(zhì)量冷藏措施。

3.當(dāng)Pg-Cg-Fg<0、2Pg-Cg<-Ps時，即Pg

4.當(dāng)1、2、3中條件均滿足時，此模型存在唯一的純策略Nash均衡——（0，0，-Ps），即冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商和分銷商均不采取高質(zhì)量冷藏措施，且政府部門不監(jiān)管。

推論2.1若冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商和分銷商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本大于政府可能給予的獎勵或罰款，那么企業(yè)為了追求利益最大化，均會選擇不采取高質(zhì)量冷鏈措施。若政府監(jiān)管部門的監(jiān)管成本大于其對冷鏈?zhǔn)称贩咒N商和供應(yīng)商的罰款所得和上級部門對自己的罰款之和，且對企業(yè)的罰款收益小于可能支付的獎勵及監(jiān)管成本，那么政府監(jiān)管部門為避免資金支出會選擇不進(jìn)行監(jiān)管，這種情況對政府和冷鏈?zhǔn)称菲髽I(yè)的長期發(fā)展均不利。應(yīng)設(shè)法降低企業(yè)采取高質(zhì)量冷鏈措施的成本及政府監(jiān)管部門的監(jiān)管成本，同時適當(dāng)調(diào)整政府給予的獎勵和罰款。

三、政府、供應(yīng)商、分銷商的混合策略Nash均衡博弈模型

（一）模型基本假設(shè)與說明

實際情況中，難以達(dá)到純策略Nash均衡的條件，各方均以一定的概率采取各項策略來執(zhí)行。假設(shè)冷鏈?zhǔn)称贩咒N商以x的概率采取高質(zhì)量冷藏措施，以1-x的概率不采取高質(zhì)量冷鏈措施;冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商以y的概率采取高質(zhì)量冷藏措施，以1-y的概率不采取高質(zhì)量冷鏈措施;政府監(jiān)管部門以z的概率進(jìn)行監(jiān)管，以1-z的概率不進(jìn)行監(jiān)管（0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1）?？傻帽?：

（二）模型分析

當(dāng)政府監(jiān)管冷鏈企業(yè)運(yùn)營情況的概率z和供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施的概率y給定時，假設(shè)分銷商采取高質(zhì)量冷鏈措施策略時獲得的收益為E，不采取高質(zhì)量冷鏈措施策略時獲得的收益為E，則有

顯然，（4）中（Ch1-zFg）>0時，有00，則有00，則有0

關(guān)于概率x影響因素分析：

X*對Pg求偏導(dǎo)，可得=，當(dāng)zCh1-z2Fg>0時，即Ch1>zFg時，X*是關(guān)于Pg的增函數(shù)，隨X*的Pg增大而增大。

同理可知x是關(guān)于Ch1的減函數(shù)，x隨Ch1的增大而減小;x是關(guān)于Fg的增函數(shù)，x隨Fg的增大而增大。

推論3.1當(dāng)分銷商采取高質(zhì)量冷鏈措施的額外成本Ch1大于其可能從政府監(jiān)管部門獲得的獎勵時，隨著政府監(jiān)管部門罰款Pg的增大，冷鏈?zhǔn)称贩咒N商為避免增高的罰款，會主動采取高質(zhì)量冷鏈措施，因此概率x隨之增大;分銷商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本越大，其采取高質(zhì)量冷鏈措施獲取的收益就越小，甚至入不敷出，故分銷商采取高質(zhì)量冷鏈措施的概率x也就越小;當(dāng)政府監(jiān)管部門對企業(yè)的獎勵Fg增大時，分銷商采取高質(zhì)量冷鏈措施可能獲得的收益也會增高，因此冷鏈?zhǔn)称贩咒N商采取高質(zhì)量冷鏈措施的可能性增大。

關(guān)于概率y影響因素分析：

y*對Pg求偏導(dǎo)，可得=，當(dāng)zCh2-z2Fg>0時，即Ch2>zFg時，y*是關(guān)于Pg的增函數(shù)，y*隨Pg的增大而增大。

同理可知y*是關(guān)于Ch2的減函數(shù)，y*隨Ch2的增大而減小;y*是關(guān)于Fg的增函數(shù)，y*隨Fg的增大而增大。

推論3.2當(dāng)供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施的額外成本Ch2大于其可能從政府監(jiān)管部門獲得的獎勵時，隨著政府監(jiān)管部門罰款Pg的增大，冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商為避免增高的罰款，會主動采取高質(zhì)量冷鏈措施，因此概率y隨之增大;供應(yīng)商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本越大，其采取高質(zhì)量冷鏈措施獲取的收益就越小，甚至入不敷出，故供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施的概率y也就越小;當(dāng)政府監(jiān)管部門對企業(yè)的獎勵Fg增大時，供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施可能獲得的收益也會增高，因此冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施的可能性增大。

關(guān)于概率z影響因素分析：

z*對Fs求偏導(dǎo)，可得=，當(dāng)（2-x-y）Pg+（1-x）（1-y）Ps-（x+y）Fg+Cg>0，即（2-x-y）Pg+（1-x）（1-y）Ps>（x+y）Fg+Cg時，z*是關(guān)于Fs的增函數(shù)，z*隨Fs的增大而增大。

同理可知當(dāng)（x+y）Fg+Cg>xyFs+（2-x-y）Pg時，z*是關(guān)于Ps的增函數(shù)，z*隨Ps的增大而增大;當(dāng)（1-x）（1-x）Ps>xyFs時，z*是關(guān)于Pg的增函數(shù)，z*隨Pg的增大而增大;當(dāng)xYFs<（1-x）（1-y）Ps時，z*是關(guān)于Fg的減函數(shù)，z*隨Fg的增大而減小;當(dāng)xyFs<（1-x）（1-y）Ps時，z*是關(guān)于Cg的減函數(shù)，z*隨Cg的增大而減小。

推論3.3因市場秩序良好上級部門給政府監(jiān)管部門的獎勵越高，政府監(jiān)管部門就越有動力去進(jìn)行積極的監(jiān)管，相應(yīng)的監(jiān)管概率z也隨之增大;因政府監(jiān)管部門失職，缺乏監(jiān)管造成市場秩序混亂，上級部門給予的罰款越高，政府監(jiān)管部門為避免高額罰款就會進(jìn)行積極的監(jiān)管，相應(yīng)的監(jiān)管概率z也隨之增大;當(dāng)監(jiān)管部門因市場秩序混亂受到上級部門的罰款大于因市場秩序良好受到上級部門的獎勵時，隨著政府監(jiān)管部門對企業(yè)未采取高質(zhì)量冷鏈措施罰款Pg的增大，其罰款收益也就越大，政府監(jiān)管部門更有動力去監(jiān)管，其監(jiān)管概率也增大;當(dāng)監(jiān)管部門因市場秩序混亂受到上級部門的罰款大于因市場秩序良好受到上級部門的獎勵時，隨著政府監(jiān)管部門對企業(yè)采取高質(zhì)量冷鏈措施獎勵Pg的增大，其財政支出也就越大，為減小財政支出，監(jiān)管部門的監(jiān)管概率越小;當(dāng)監(jiān)管部門因市場秩序混亂受到上級部門的罰款大于因市場秩序良好受到上級部門的獎勵時，隨著政府監(jiān)管部門監(jiān)管成本Pg的增大，政府監(jiān)管部門的監(jiān)管概率越小。

綜上所述，生鮮冷鏈?zhǔn)称贩咒N商和供應(yīng)商在冷鏈?zhǔn)称蜂N售和運(yùn)輸過程中是否采取高質(zhì)量冷鏈措施的概率x、y，與在政府監(jiān)管部門進(jìn)行監(jiān)管的前提下，分銷商或供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施而獲得政府監(jiān)管部門獎勵Fg，以及在政府監(jiān)管部門進(jìn)行監(jiān)管的前提下，發(fā)現(xiàn)分銷商或供應(yīng)商不采取高質(zhì)量冷鏈措施而受到的政府監(jiān)管部門罰款Pg成正比，與冷鏈?zhǔn)称贩咒N商或供應(yīng)商采取高質(zhì)量的冷鏈措施的額外成本成反比。政府監(jiān)管部門進(jìn)行市場監(jiān)管的概率z，與政府監(jiān)管部門對市場進(jìn)行監(jiān)管所付出的監(jiān)管成本Cg，以及在政府監(jiān)管部門進(jìn)行監(jiān)管的前提下，分銷商或供應(yīng)商采取高質(zhì)量冷鏈措施而獲得政府監(jiān)管部門獎勵成反比，與在政府監(jiān)管部門進(jìn)行監(jiān)管的前提下，發(fā)現(xiàn)分銷商或供應(yīng)商不采取高質(zhì)量冷鏈措施而受到的政府監(jiān)管部門罰款Pg、政府監(jiān)管部門因市場秩序良好而受到上級部門的獎勵Fs，以及因工作失職受到上級部門的罰款Ps成正比。

四、算例分析

下面通過數(shù)值分析進(jìn)一步驗證考慮政府參與的模型的有效性。

分別令Ch1=Ch2=500，Cg=200，F(xiàn)g=300，Pg=300，F(xiàn)s=500，Ps=500;令Ch1=Ch2=500，Cg=200，F(xiàn)g=400，Pg=400，F(xiàn)s=500，Ps=500;令Ch1=Ch2=500，Cg=200，F(xiàn)g=500，Pg=500，F(xiàn)s=500，Ps=500。利用MATLAB軟件仿真可得政府監(jiān)管概率、賞罰力度與企業(yè)采取不同策略時的成本關(guān)系如圖1所示：

由圖1可以看出，當(dāng)政府參與時，冷鏈?zhǔn)称菲髽I(yè)采取高質(zhì)量冷鏈措施的額外成本降低了，不采取高質(zhì)量冷鏈措施的額外成本增加了，且政府賞罰力度越大，越早達(dá)到均衡點，當(dāng)政府的監(jiān)管概率達(dá)到均衡值之后，冷鏈?zhǔn)称菲髽I(yè)更愿意采取高質(zhì)量冷鏈措施，故而考慮政府的參與能夠更有效地引導(dǎo)冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)健康發(fā)展。

五、結(jié)語

為促進(jìn)冷鏈?zhǔn)称沸袠I(yè)健康發(fā)展，結(jié)合以上政府、供應(yīng)商和分銷商的博弈分析，提出如下建議：完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大賞罰力度;加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，降低運(yùn)營成本;健全信息披露機(jī)制，降低政府監(jiān)管成本;強(qiáng)化政府問責(zé)制度，加強(qiáng)政府監(jiān)管。本文是基于政府、冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)鏈企業(yè)之間的三方博弈研究，將冷鏈運(yùn)營博弈的主體簡化為三方，這與實際情況有所偏差，將來可以進(jìn)一步細(xì)化分析。如將供應(yīng)商拆分為生產(chǎn)制造商和物流服務(wù)提供者，以確保問題研究更接近實際況。

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[責(zé)任編輯：潘洪志]