不同風險防范模式下農(nóng)產(chǎn)品供應鏈決策研究

霍 紅 賈雪蓮 姜 曼 徐玲玲

(哈爾濱商業(yè)大學管理學院 黑龍江 哈爾濱 152800)

0 引 言

農(nóng)業(yè)是我國的重要基礎產(chǎn)業(yè)之一，然而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有高風險特性，使其難以與金融機構的風險偏好匹配，生產(chǎn)過程中面臨金融資源短缺的嚴重問題。目前電商企業(yè)紛紛進入農(nóng)產(chǎn)品供應鏈金融市場，在農(nóng)戶種植前期為其提供資金，待農(nóng)產(chǎn)品收獲后，由電商企業(yè)在線上進行銷售。這種金融模式通過對農(nóng)戶的種植進行監(jiān)管，既得到了高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品，又解決了農(nóng)戶貸款難的問題。然而由于農(nóng)業(yè)的特殊性，農(nóng)戶在種植時易面臨與天氣有關的自然災害風險，當農(nóng)戶遇到災害年時，大投入可能會得到小產(chǎn)出，甚至顆粒無收。當收入小于農(nóng)戶的借款時，農(nóng)戶破產(chǎn)，不必償還貸款，此時農(nóng)戶的破產(chǎn)風險帶來的損失從農(nóng)戶轉移到電商。因此，在考慮到電商參與農(nóng)業(yè)供應鏈金融中時，如何減少農(nóng)戶的破產(chǎn)風險帶來的損失是目前農(nóng)業(yè)企業(yè)與學術界面臨的一大難題。

目前，已有大量的學者對供應鏈金融進行研究，但關注點大多在制造業(yè)領域，未考慮農(nóng)產(chǎn)品供應鏈產(chǎn)出不確定的特殊性帶來的破產(chǎn)風險。Eisenstadt等[1]最先提出供應鏈金融的定義，并從法律背景、業(yè)務模式、倉儲方式和運作流程四個層面概述了供應鏈金融。隨著供應鏈金融領域的不斷發(fā)展，已有較多學者從資金流引入對供應鏈運營的影響角度進行了一系列的研究。例如，Kouvelis等[2]在考慮到供應商與零售商都受到資金約束而面臨破產(chǎn)的條件下，研究了二者與銀行進行融資的最優(yōu)決策問題。Buzacott等[3]首次研究了基于融資的零售商最優(yōu)決策，并驗證了供應鏈中同時考慮融資和生產(chǎn)決策的重要性。還有學者從供應鏈金融的風險防范視角展開研究。史金召等[4]為了防范供應鏈金融中的道德風險，研究了聯(lián)合授信和委托授信兩種模式下，銀行與B2B平臺的最優(yōu)利潤分配契約。Yang等[5]在考慮破產(chǎn)風險和資金約束的情況下，研究了多種包括貿(mào)易信貸的融資渠道。Tunca等[6]研究了買方作為中介的供應商融資模式是否能有效降低成本以及如何降低供應鏈融資風險。以上學者的研究成果有利于充分了解供應鏈金融的運作流程以及供應鏈金融運作過程中應注意存在哪些風險。

農(nóng)產(chǎn)品供應鏈中產(chǎn)出不確定性會導致農(nóng)產(chǎn)品的減產(chǎn)，這是影響農(nóng)產(chǎn)品市場、造成農(nóng)戶破產(chǎn)的主要原因[7]。文獻[8-9]也提出并證實了天氣導致的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出不確定性會增加市場價格的波動性。因此，在農(nóng)業(yè)供應鏈的相關研究中往往需要引入產(chǎn)出不確定性。葉飛等[10]在考慮農(nóng)戶受資金約束與天氣不確定的條件下，分別研究了農(nóng)戶存在和不存在破產(chǎn)風險兩種情形中的最優(yōu)決策問題。伏紅勇等[11]研究了不利天氣對訂單農(nóng)業(yè)供應鏈中最優(yōu)決策的影響。

關于如何防范農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出不確定性帶來的風險，有學者提出購買農(nóng)業(yè)保險的方式。Feng等[12]提出農(nóng)業(yè)保險有利于積極穩(wěn)定發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。董婉璐等[13]以美國農(nóng)業(yè)為例，證明了農(nóng)業(yè)保險與農(nóng)產(chǎn)品期貨可以保障農(nóng)戶的收益。王勇等[14]以家庭農(nóng)場和普通農(nóng)戶為研究對象，引入農(nóng)業(yè)保險為其提供風險保障。另有一些學者認為風險分擔的方法能更好地防范風險。凌六一等[15]在考慮到產(chǎn)出與需求都隨機的情況下，研究了風險共擔機制對農(nóng)產(chǎn)品供應鏈中供應商與零售商的最大利潤的影響。王永龍等[16]在考慮農(nóng)產(chǎn)品隨機產(chǎn)出的情況下，設計了風險分擔式組合契約，提高了農(nóng)業(yè)供應鏈效率，實現(xiàn)供應鏈協(xié)調(diào)。He等[17]對比了產(chǎn)出風險共擔合同和產(chǎn)出-需求風險共擔合同分別對供應鏈績效的影響。綜上，目前電商防范農(nóng)戶破產(chǎn)風險的方案包括兩種，一是購買保險；二是與其他企業(yè)進行風險分擔。例如，阿里的螞蟻金服與中國太保旗下子公司太保壽險合作為農(nóng)業(yè)金融服務保駕護航。京東和杜邦先鋒種業(yè)合作，由先鋒種業(yè)作為農(nóng)戶農(nóng)資信貸的二級擔保和一級擔保。

盡管以上研究在很大程度上幫助了電商在實踐中進行科學的決策，但對電商來說依然存在一些困惑：在農(nóng)業(yè)供應鏈金融中電商應該選擇何種風險防范方案？每種方案下供應鏈中成員的最優(yōu)決策如何變化？本文基于農(nóng)業(yè)供應鏈金融的角度，考慮農(nóng)戶破產(chǎn)風險，運用博弈理論建立保險模式和風險分擔模式下電商、農(nóng)戶和龍頭企業(yè)的期望收益模型，分析每種模式下的最優(yōu)決策以及最優(yōu)決策的影響因素，并通過模型推理和算例分析得到一些管理啟示，為電商企業(yè)決策提供參考。

1 模型描述和基本假設

1.1 問題描述

考慮由單一電商、農(nóng)戶和龍頭企業(yè)構成的農(nóng)產(chǎn)品供應鏈系統(tǒng)，其中農(nóng)戶在生產(chǎn)初期確定農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)投入量，龍頭企業(yè)依據(jù)農(nóng)戶生產(chǎn)投入量確定農(nóng)資批發(fā)價格，電商在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)初期向農(nóng)戶提供融資服務，在收獲期收購農(nóng)產(chǎn)品。在此期間，電商承擔災害年帶來的損失。為了防范災害年帶來的農(nóng)戶破產(chǎn)風險，電商可以選擇購買農(nóng)業(yè)保險或與龍頭企業(yè)簽訂風險分擔合同。保險模式和風險分擔模式具體運作流程如圖1-圖2所示。

圖1 農(nóng)產(chǎn)品供應鏈金融保險模式運作流程

圖2 農(nóng)產(chǎn)品供應鏈金融風險分擔模式運作流程

1.2 符號說明

x：農(nóng)戶的投入產(chǎn)出率，為離散隨機變量。農(nóng)戶在種植農(nóng)產(chǎn)品時，可能遇到兩種情況，一種是豐收年，此時的農(nóng)戶投入產(chǎn)出率為xH；另一種是災害年，此時的農(nóng)戶產(chǎn)出率為xL(0≤xL

Q：農(nóng)戶的生產(chǎn)投入量。本文指購買農(nóng)資的數(shù)量。對應產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品量為Qx。

w：龍頭企業(yè)農(nóng)資的批發(fā)價格。

p0：電商的農(nóng)產(chǎn)品收購價格。

c1：龍頭企業(yè)農(nóng)資的生產(chǎn)成本。

c：農(nóng)戶在進行生產(chǎn)時的生產(chǎn)成本系數(shù)(根據(jù)黃建輝等[18]的研究成果，假設農(nóng)戶的生產(chǎn)成本是關于生產(chǎn)投入量的二次函數(shù)C=cQ2)。

p:電商的農(nóng)產(chǎn)品銷售價格(依據(jù)Chang等[19]的研究，為了簡化計算結果且保證結果不失一般性，令p=1)。

k：豐收年的概率。(1-k)為災害年的概率。

r：電商借款給農(nóng)戶的利率。

a:保費。

b:索賠金額。

α：風險分擔系數(shù)。

Δw：風險分擔模式下與保險模式下龍頭企業(yè)的最優(yōu)農(nóng)資批發(fā)價格差。

Δp0：風險分擔模式下與保險模式下電商的最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格差。

ΔQ：風險分擔模式下與保險模式下農(nóng)戶的最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品投入量差。

ΔEπD：風險分擔模式下與保險模式下電商的最優(yōu)利潤差。

ΔEπN：風險分擔模式下與保險模式下農(nóng)戶的最優(yōu)利潤差。

ΔEπL：風險分擔模式下與保險模式下龍頭企業(yè)的最優(yōu)利潤差。

上角標f表示保險模式，m表示風險分擔模式，*代表最優(yōu)決策。

1.3 基本假設

假設1：不考慮農(nóng)戶和電商雙方道德風險，農(nóng)戶不存在違約現(xiàn)象。

假設2：電商貸給農(nóng)戶的款項只能用于在龍頭企業(yè)處購買農(nóng)資和支付農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本，并且沒有剩余。

假設3：不考慮農(nóng)產(chǎn)品的缺貨損失和期末殘值收益，且所有信息均為供應鏈中各成員共識。

假設4：由電商收購農(nóng)戶生產(chǎn)的所有農(nóng)產(chǎn)品，并將收購的所有農(nóng)產(chǎn)品在電商平臺上進行銷售，此時電商銷售農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量等于農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)出量[20]。

2 模型構建與分析

2.1 保險模式下農(nóng)產(chǎn)品供應鏈決策模型構建與分析

保險模式下，龍頭企業(yè)的期望利潤函數(shù)為：

(1)

電商的期望利潤函數(shù)為：

(1-k)Qf[xLp-(wf+cQf)+b-a]

(2)

農(nóng)戶的期望利潤函數(shù)為：

(3)

(4)

把式(4)代入電商的期望利潤函數(shù)中得：

(1-k)Qf[xLp-(wf+cQf2)+b-a]

(5)

(1-k)xH(xLp-wf+b)-xHa=0

解得電商的農(nóng)產(chǎn)品收購價為：

(6)

把式(4)和式(6)同時代入龍頭企業(yè)的期望利潤函數(shù)中得：

(7)

解得龍頭企業(yè)農(nóng)資的最優(yōu)批發(fā)價格為：

(8)

聯(lián)立式(4)、式(6)和式(8)得保險模式下農(nóng)戶的最優(yōu)生產(chǎn)投入量、電商的最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格為：

(9)

(10)

通過對保險模式下的均衡解進行分析，可以得到以下命題：

命題1保險模式下，龍頭企業(yè)的最優(yōu)農(nóng)資批發(fā)價格wf*隨著保費的升高而降低，隨著索賠金額的增加而增加。

命題2保險模式下，農(nóng)戶的最優(yōu)生產(chǎn)投入量Qf*隨著利率r的增加而降低，隨著豐收年產(chǎn)出因子xL的增加而增加。

證明：對最優(yōu)生產(chǎn)投入Qf*求解關于利率r和豐收年產(chǎn)出因子xH的一階偏導得：

分析命題1、命題2和命題3可知，在保險模式時，利率不會影響龍頭企業(yè)的最優(yōu)定價，利率只影響農(nóng)戶的最優(yōu)生產(chǎn)投入量決策和電商的最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格決策。因為保險模式下，龍頭企業(yè)未參與到農(nóng)產(chǎn)品供應鏈金融中，所以龍頭企業(yè)的最優(yōu)決策只與農(nóng)資的市場有關，而與電商的利率無關，電商的利率只會影響供應鏈金融中的電商與農(nóng)戶。在購買保險時，電商可以提高企業(yè)自身的談判能力來降低保費，提高保險索賠金額，使農(nóng)戶破產(chǎn)風險徹底轉移；購買保險后，電商可以通過降低利率或者提高農(nóng)產(chǎn)品收購價格來刺激農(nóng)戶擴大生產(chǎn)；電商企業(yè)購買保險，不僅對自身有利，農(nóng)戶也會從中受益，有利于促進農(nóng)產(chǎn)品供應鏈的穩(wěn)定發(fā)展。

以上分析的是電商通過購買保險來防范農(nóng)戶破產(chǎn)風險的農(nóng)業(yè)供應鏈模型。在現(xiàn)實生活中，電商為了減少成本支出，也會選擇與龍頭企業(yè)進行合作，二者共同分擔農(nóng)戶的破產(chǎn)風險。因此，有必要對這種風險分擔模式下供應鏈各成員的收益模型進行求解分析。

2.2 風險分擔模式下農(nóng)產(chǎn)品供應鏈決策模型構建與分析

風險分擔模式下，龍頭企業(yè)的期望收益函數(shù)為：

(11)

此時，電商的收益以一定的比例系數(shù)與龍頭企業(yè)進行分擔。其期望收益函數(shù)為：

(1-k)(1-α)Qm[xLp-(ww+cQm)]

(12)

風險分擔模式下，農(nóng)戶的期望收益函數(shù)與保險模式相同，其期望收益函數(shù)為：

(13)

(14)

把式(14)代入電商的期望利潤函數(shù)中得：

(1-k)(1-α)Qm[xLp-(wm+cQm)]

(15)

解得電商的農(nóng)產(chǎn)品收購價為：

(16)

把式(14)和式(16)同時代入式(11)中得：

(1-k)αQm(wm+cQm)

(17)

Qm[1-(1-k)α]=0，令t=k(1+r)+1-(1-k)α解得龍頭企業(yè)農(nóng)資的最優(yōu)批發(fā)價格為：

(18)

為簡化公式，令A=c1-2(1-k)αxLp+kpxH+(1-k)xLp、B=kpxH+(1-k)(1-α)xLp、C=1-(1-k)α、D=k+(1-k)(1-α)，A、B、C、D均大于0。聯(lián)立式(14)和式(16)和式(18)得風險分擔模式下，農(nóng)戶的最優(yōu)生產(chǎn)投入量和電商的最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格為：

(19)

(20)

命題4風險分擔模式下，電商的最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格隨著利率和風險分擔因子的增加而增加。

命題5風險分擔模式下，農(nóng)戶的最優(yōu)生產(chǎn)投入量隨著利率和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本系數(shù)的增加而降低。

分析命題4和命題5可知，風險分擔模式時：電商企業(yè)可以通過與龍頭企業(yè)談判，提高風險分擔因子，進而降低農(nóng)資的批發(fā)價格；當電商提高利率時，農(nóng)戶的生產(chǎn)投入量減少，龍頭企業(yè)為了獲得更高的收益可以選擇提高農(nóng)資批發(fā)價格；農(nóng)戶在生產(chǎn)成本系數(shù)較低時會更愿意增加生產(chǎn)投入量，電商可以通過加強對農(nóng)戶生產(chǎn)的技術支持來降低農(nóng)戶的生產(chǎn)成本。

3 算例分析

基于前述保險模式和風險分擔模式下的電商、農(nóng)戶和龍頭企業(yè)的收益模型構建、分析和求解，運用MATLAB進行數(shù)值計算和分析。

根據(jù)葉飛等[10]對湛江農(nóng)墾局的調(diào)研，湛江十年內(nèi)有7年是豐收年，3年是災害年，因此假設豐收年的概率k=0.7，豐收年的產(chǎn)出因子xH=0.9，災害年的產(chǎn)出因子xL=0.1。由于生產(chǎn)數(shù)據(jù)比較分散且企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有保密性，不能得到準確的生產(chǎn)成本，因此假設龍頭企業(yè)的生產(chǎn)成本c1=0.2，電商使用農(nóng)資進行生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)成本系數(shù)為c=0.001。由于不同保險公司的保費和索賠金額不同，得到的數(shù)據(jù)比較零散，因此根據(jù)對保險市場的分析，假設保險模式下每單位生產(chǎn)投入量需投保的保費為a=0.3，每單位生產(chǎn)投入量的索賠金額為b=0.9。

選取高中低三個不同的利率以及大中小三個不同的風險分擔因子，將上述參數(shù)代入到保險模式和風險分擔模式的利潤模型中，對比分析兩種不同的風險防范模式下供應鏈各成員的最優(yōu)決策和最優(yōu)利潤，結果如表1所示。

表1 r和α變動下不同模式最優(yōu)決策對比分析

根據(jù)表1可以看出，無論利率和風險分擔因子為多少，風險分擔模式下，電商、農(nóng)戶和龍頭企業(yè)的最優(yōu)決策均高于保險模式。因為在風險分擔模式下，電商的風險被龍頭企業(yè)分擔，使電商愿意為農(nóng)戶提高貸款額度，在刺激農(nóng)戶提高生產(chǎn)投入量的同時，也提高了農(nóng)戶的農(nóng)資需求量。對于電商和農(nóng)戶來說，風險分擔模式下的最優(yōu)利潤總是高于保險模式下的最優(yōu)利潤，而龍頭企業(yè)的最優(yōu)利潤受風險分擔因子的影響，當風險分擔因子較高時，保險模式下龍頭企業(yè)的最優(yōu)利潤高于風險分擔模式。因此，電商在確定風險分擔因子時，應充分考慮到龍頭企業(yè)的利潤，制定最優(yōu)的風險分擔因子來提高龍頭企業(yè)共擔農(nóng)戶破產(chǎn)風險的積極性。

由圖3可以看出，豐收年的產(chǎn)出因子越高，農(nóng)戶的農(nóng)資批發(fā)價格不降反升。這是由于當豐收年的產(chǎn)出因子較大時，農(nóng)戶通過較少的生產(chǎn)投入量就可以獲得高產(chǎn)出，此時，農(nóng)戶對農(nóng)資的需求量也會降低，龍頭企業(yè)為了提高自身收益，就會選擇提高農(nóng)資的批發(fā)價格。風險分擔模式下龍頭企業(yè)的最優(yōu)農(nóng)資批發(fā)價格高于保險模式。即使豐收年的產(chǎn)出因子極低，風險分擔模式下龍頭企業(yè)的農(nóng)資批發(fā)價格依然大于0，而保險模式下，只有豐收年的產(chǎn)出因子高于一定值時，龍頭企業(yè)的農(nóng)資批發(fā)價格才會大于零。這是由于風險分擔模式下，由于龍頭企業(yè)分擔了電商的風險，使得電商更加愿意貸款給農(nóng)戶，促進農(nóng)戶提高生產(chǎn)投入量，使得農(nóng)資的需求量也會大幅度提高。

圖3 豐收年產(chǎn)出因子對龍頭企業(yè)最優(yōu)農(nóng)資品批發(fā)價格的影響

由圖4可以看出，隨著豐收年產(chǎn)出因子的提高，電商的農(nóng)產(chǎn)品收購價格下降。這是由于隨著豐收年產(chǎn)出因子的提高，農(nóng)戶的產(chǎn)量增加，此時，電商會通過降低農(nóng)產(chǎn)品收購價格來降低成本；風險分擔模式下的電商最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格始終高于保險模式。這是由于風險分擔模式下，電商的風險被龍頭企業(yè)分擔，此時，電商通過提高農(nóng)產(chǎn)品收購價格來刺激農(nóng)戶擴大生產(chǎn)規(guī)模。

圖4 豐收年產(chǎn)出因子對電商最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品收購價格的影響

由圖5可知，隨著風險分擔因子的增加，農(nóng)戶的生產(chǎn)投入量增大，且風險分擔模式下農(nóng)戶的最優(yōu)生產(chǎn)投入量始終由于保險模式。這是由于風險分擔模式下電商的風險被龍頭企業(yè)分擔，成本降低，此時電商會提高農(nóng)產(chǎn)品的收購價格，刺激農(nóng)戶擴大生產(chǎn)。

圖5 豐收年產(chǎn)出因子對農(nóng)戶最優(yōu)生產(chǎn)投入量的影響

4 結 語

本文構建了電商、農(nóng)戶和龍頭企業(yè)在兩種風險防范模式下的期望收益模型，通過對比兩種模式下的收益大小，探討了不同模式下農(nóng)業(yè)供應鏈各主體的最優(yōu)決策。研究發(fā)現(xiàn)：無論利率和風險分擔因子為多少，風險分擔模式下，電商、農(nóng)戶和龍頭企業(yè)的最優(yōu)決策均高于保險模式；對于電商和農(nóng)戶來說，風險分擔模式下的最優(yōu)利潤總是高于保險模式，而龍頭企業(yè)的最優(yōu)利率受風險分擔因子的影響，當風險分擔因子較高時，保險模式下龍頭企業(yè)的最優(yōu)利潤高于風險分擔模式；對電商而言，選擇風險分擔模式，不僅可以降低自身風險，還可以提高整個供應鏈的效率。電商在確定風險分擔因子時，應充分考慮到龍頭企業(yè)的利潤，制定最優(yōu)的風險分擔因子來提高龍頭企業(yè)共擔農(nóng)戶破產(chǎn)風險的積極性。

本文成果可以幫助電商在農(nóng)業(yè)供應鏈金融中做出更好的決策，但未考慮政府補貼，而政府補貼可以幫助電商和農(nóng)戶減輕自然災害帶來的損失。未來可以考慮研究政府補貼對電商決策的影響。