基于供應(yīng)鏈縱向技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的研發(fā)模式

趙 明

(安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管理工程系， 安徽 合肥 230001)

近年來(lái)，美國(guó)政府先后對(duì)我國(guó)中興和華為公司展開(kāi)技術(shù)封鎖或制裁，引起國(guó)內(nèi)外政府和企業(yè)的廣泛關(guān)注，此次事件讓生產(chǎn)制造企業(yè)意識(shí)到掌握產(chǎn)品核心技術(shù)的重要性。然而當(dāng)前，隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代周期的不斷縮短，生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行自主研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)也不斷提高，與上游供應(yīng)商合作，將產(chǎn)品的某些核心部件交由專門的研發(fā)企業(yè)是生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本、降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑。與此同時(shí)，對(duì)于那些已具備一定的技術(shù)積累的大型生產(chǎn)企業(yè)(如蘋果、華為)，除了從上游供應(yīng)商購(gòu)買核心部件以外，企業(yè)自身也會(huì)獨(dú)立研發(fā)同類核心部件，并生產(chǎn)出同類異質(zhì)產(chǎn)品，以降低供應(yīng)商意外或者蓄意“斷供”造成企業(yè)停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)鏈中，生產(chǎn)多種同類異質(zhì)產(chǎn)品的制造企業(yè)可以將同一核心部件研發(fā)“完全外包”或者“部分外包”給上游技術(shù)供應(yīng)商。

對(duì)于供應(yīng)鏈技術(shù)研發(fā)問(wèn)題，現(xiàn)有文獻(xiàn)已經(jīng)取得了豐富的成果，大致可分為供應(yīng)鏈橫向研發(fā)與縱向研發(fā)兩類問(wèn)題。在供應(yīng)鏈橫向研發(fā)方面，企業(yè)首先面對(duì)的問(wèn)題是“競(jìng)爭(zhēng)”還是“合作”，為此，D’Aspremont等[1]最早研究并給出了兩寡頭企業(yè)選擇研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)或合作的條件；Dawid等[2]的研究結(jié)果表明，如果新產(chǎn)品既不是現(xiàn)有產(chǎn)品的緊密替代品，也不是現(xiàn)有產(chǎn)品的強(qiáng)大補(bǔ)充，那么對(duì)雙寡頭企業(yè)來(lái)說(shuō)，研發(fā)合作比研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)更有利可圖。針對(duì)橫向研發(fā)合作的績(jī)效問(wèn)題，孫彩虹等[3]用數(shù)值分析了企業(yè)初始成本、創(chuàng)新率及溢出水平等不對(duì)稱因素對(duì)雙寡頭企業(yè)研發(fā)投入、產(chǎn)量及利潤(rùn)的影響；Poyago[4]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)全行業(yè)有兩個(gè)以上企業(yè)時(shí)，只有全行業(yè)所有企業(yè)開(kāi)展合作，才能達(dá)到最佳合作程度。針對(duì)橫向研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)的績(jī)效問(wèn)題，Ishibashi等[5]討論了由一個(gè)公共科研機(jī)構(gòu)與一個(gè)私營(yíng)企業(yè)之間開(kāi)展研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)的模型，研究結(jié)果表明，政府應(yīng)該適當(dāng)控制對(duì)公共研究機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新投入，以鼓勵(lì)私營(yíng)企業(yè)加大創(chuàng)新投資。另外，吳福象等[6]發(fā)現(xiàn)，政府對(duì)雙寡頭企業(yè)進(jìn)行研發(fā)補(bǔ)貼比生產(chǎn)補(bǔ)貼的效果更好，研發(fā)補(bǔ)貼不僅可以鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入，而且可以增加消費(fèi)者的福利，而生產(chǎn)補(bǔ)貼使得消費(fèi)者剩余向企業(yè)轉(zhuǎn)移，企業(yè)獲得了更多的隱藏福利。

在供應(yīng)鏈縱向研發(fā)方面，目前主要研究的是縱向企業(yè)間的研發(fā)合作問(wèn)題。關(guān)于供應(yīng)鏈縱向研發(fā)合作的影響因素，Banerjee等[7]提出了一個(gè)基于單個(gè)上游壟斷企業(yè)和多個(gè)下游企業(yè)組成的研發(fā)聯(lián)盟體(RJV)的合作研發(fā)模型，探討了成本分擔(dān)方式對(duì)合作規(guī)模大小的影響；Kaiser[8]研究了技術(shù)水平溢出和垂直溢出分別對(duì)合作研發(fā)的影響；López[9]則認(rèn)為供應(yīng)鏈縱向合作研發(fā)受到技術(shù)溢出、企業(yè)規(guī)模、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)和互補(bǔ)性等因素的制約；Ge等[10]比較了知識(shí)溢出對(duì)供應(yīng)鏈合作創(chuàng)新和分散創(chuàng)新兩種創(chuàng)新模式下的技術(shù)創(chuàng)新績(jī)效的影響。關(guān)于供應(yīng)鏈縱向研發(fā)合作績(jī)效問(wèn)題，陳宇科[11]研究表明，上游企業(yè)分擔(dān)下游的研發(fā)成本可以降低下游企業(yè)的成本；王吉林等[12]通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬都表明，企業(yè)吸收能力、內(nèi)生溢出及研發(fā)投入之間存在相互作用，并影響下游企業(yè)創(chuàng)新模式的選擇和上下游企業(yè)的利潤(rùn)；李綱[13]研究了上、中、下游企業(yè)組成的三級(jí)供應(yīng)鏈研發(fā)合作問(wèn)題，分析發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)鏈企業(yè)分?jǐn)傃邪l(fā)費(fèi)用要比中游企業(yè)獨(dú)立研發(fā)帶來(lái)更低的產(chǎn)品價(jià)格、更高的研發(fā)投入產(chǎn)出；劉叢等[14]設(shè)計(jì)了上游企業(yè)創(chuàng)新與下游企業(yè)營(yíng)銷努力相結(jié)合的供應(yīng)鏈成本分?jǐn)偲跫s，揭示了創(chuàng)新效應(yīng)與營(yíng)銷努力對(duì)供應(yīng)鏈合作創(chuàng)新激勵(lì)的互動(dòng)機(jī)制；張華等[15]研究了上下游企業(yè)在合作創(chuàng)新中的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)博弈和利益分配問(wèn)題，給出了上下游企業(yè)處于不同主導(dǎo)權(quán)下的最優(yōu)知識(shí)創(chuàng)造和最優(yōu)定價(jià)。

綜上分析，目前供應(yīng)鏈技術(shù)研發(fā)問(wèn)題主要集中在供應(yīng)鏈同級(jí)的兩個(gè)或多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)進(jìn)行研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)或合作，以及供應(yīng)鏈縱向企業(yè)之間的研發(fā)合作。但是，目前很少有學(xué)者研究上下游企業(yè)之間進(jìn)行同類型技術(shù)的研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。為此，本文構(gòu)建了一個(gè)上游技術(shù)研發(fā)企業(yè)和一個(gè)下游生產(chǎn)銷售企業(yè)構(gòu)成的兩產(chǎn)品供應(yīng)鏈系統(tǒng)，分別建立基于上游技術(shù)壟斷研發(fā)模式和上下游技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)研發(fā)模式的三階段非合作供應(yīng)鏈決策模型，基于下游企業(yè)研發(fā)能力的強(qiáng)弱情況，對(duì)兩種研發(fā)模式下的研發(fā)和定價(jià)決策、上下游企業(yè)和供應(yīng)鏈利潤(rùn)、消費(fèi)者剩余及社會(huì)福利等要素進(jìn)行比較，最后給出上游企業(yè)接受技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)研發(fā)模式的協(xié)調(diào)策略。

1 問(wèn)題描述與符號(hào)說(shuō)明

本文研究的是由一個(gè)上游技術(shù)研發(fā)企業(yè)和一個(gè)下游生產(chǎn)銷售企業(yè)組成的兩產(chǎn)品供應(yīng)鏈，下游企業(yè)生產(chǎn)兩種互為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的同類異質(zhì)產(chǎn)品(記為產(chǎn)品1和產(chǎn)品2)，下游企業(yè)對(duì)兩種產(chǎn)品的同類型核心部件存在以下兩種研發(fā)模式：一是兩種產(chǎn)品核心部件都從上游研發(fā)企業(yè)購(gòu)買，即上游企業(yè)對(duì)核心部件采取技術(shù)壟斷(簡(jiǎn)稱為技術(shù)壟斷模式，記為M模式)；二是產(chǎn)品1的核心部件采取外購(gòu)，而產(chǎn)品2的核心部件進(jìn)行自主研發(fā)(簡(jiǎn)稱為技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)模式，記為C模式)，此時(shí)稱產(chǎn)品1為下游企業(yè)的非自主研發(fā)產(chǎn)品，產(chǎn)品2為自主研發(fā)產(chǎn)品。

在本文中，核心部件的研發(fā)水平高低決定了產(chǎn)品的技術(shù)水平高低，因此這里假定產(chǎn)品的研發(fā)水平等同于其核心部件的研發(fā)水平。

兩種產(chǎn)品的市場(chǎng)需求不僅受產(chǎn)品自身研發(fā)水平和零售價(jià)格的影響，還受到競(jìng)爭(zhēng)品的研發(fā)水平和價(jià)格的影響，因此產(chǎn)品1、2的需求函數(shù)分別定義為

q1=a1-bp1+cp2+αx1-βx2，

q2=a2-bp2+cp1+αx2-βx1，

其中p1、p2分別是產(chǎn)品1、2的零售價(jià)格，x1、x2分別是產(chǎn)品1、2的研發(fā)水平，常數(shù)a是兩種產(chǎn)品的潛在市場(chǎng)總規(guī)模，a1、a2分別是產(chǎn)品1、2的潛在市場(chǎng)規(guī)模，且a1+a2=a，b是市場(chǎng)需求對(duì)產(chǎn)品自身零售價(jià)格的敏感系數(shù)，c是市場(chǎng)需求對(duì)競(jìng)爭(zhēng)品零售價(jià)格的敏感系數(shù)，α是市場(chǎng)需求對(duì)產(chǎn)品自身研發(fā)水平的敏感系數(shù)，β是市場(chǎng)需求對(duì)競(jìng)爭(zhēng)品研發(fā)水平的敏感系數(shù)。a、b、c、α、β滿足以下關(guān)系：

上述兩種技術(shù)研發(fā)模式，可用圖1、圖2表示。

圖1 M模式 圖2 C模式

最后，記πu、πd、πsc分別為上下游企業(yè)和供應(yīng)鏈的利潤(rùn)，決策變量的上標(biāo)“M、C”分別表示在技術(shù)壟斷和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)兩種情形下的最優(yōu)解。為了研究方便，本文假設(shè)上下游企業(yè)的單位運(yùn)營(yíng)成本均為0。

2 數(shù)學(xué)模型的建立

2.1 M模式

根據(jù)以上假設(shè)，在M模式下，上下游企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)分別為

πu(w1,w2,x1，x2)=w1(a1-bp1+cp2+αx1-βx2)+w2(a2-bp2+cp1+

(1)

πd(p1，p2)=(p1-w1)(a1-bp1+cp2+αx1-βx2)+

(p2-w2)(a2-bp2+cp1+c)，

(2)

在該模式下，上游企業(yè)作為領(lǐng)導(dǎo)者先后確定兩種產(chǎn)品的研發(fā)水平x1、x2及批發(fā)價(jià)格w1、w2，下游企業(yè)作為跟隨者決定最終產(chǎn)品的零售價(jià)格p1、p2，博弈順序可表示為[14]

(3)

(4)

最后，將式(3)、(4)代入式(1)得

(5)

其中A1=a1+αx1-βx2，A2=a2+αx2-βx1。

2.2 C模式

在C模式下，下游企業(yè)繼續(xù)以單位批發(fā)價(jià)w1向上游企業(yè)購(gòu)買產(chǎn)品1的核心部件，但不再購(gòu)買產(chǎn)品2的核心部件，而是采取自主研發(fā)，此時(shí)上下游企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)分別為

(6)

πd(p1，p2,x2)=(p1-w1)(a1-bp1+cp2+αx1-βx2)+

(7)

3 研發(fā)水平對(duì)價(jià)格決策的影響分析

從上節(jié)的求解過(guò)程發(fā)現(xiàn)，上下游企業(yè)的價(jià)格決策都與兩種產(chǎn)品的研發(fā)水平密切相關(guān)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的求導(dǎo)運(yùn)算可以得出以下命題：

命題1表明，無(wú)論何種研發(fā)模式，批發(fā)價(jià)和零售價(jià)都隨著產(chǎn)品自身的研發(fā)水平的提高而提高。

命題2表明，無(wú)論何種研發(fā)模式，批發(fā)價(jià)和零售價(jià)都隨著競(jìng)爭(zhēng)品的研發(fā)水平的提高而下降。

命題1、2共同說(shuō)明，提升產(chǎn)品的研發(fā)水平一方面提高了本產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)和零售價(jià)，另一方面又降低了競(jìng)爭(zhēng)品的批發(fā)價(jià)和零售價(jià)。

4 兩種研發(fā)模式下最優(yōu)策略的比較

表1 兩種研發(fā)模式下的均衡解

引理表明，隨著下游企業(yè)研發(fā)能力的提高，非自主研發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)水平不斷下降，而自主研發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)水平不斷提高，這說(shuō)明下游企業(yè)參與上游技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了自主研發(fā)水平，同時(shí)抑制了上游企業(yè)的研發(fā)水平。

在引理結(jié)論的基礎(chǔ)上，命題3進(jìn)一步表明，當(dāng)下游企業(yè)的研發(fā)能力達(dá)到一定程度后，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)降低非自主研發(fā)產(chǎn)品的研發(fā)水平，從而提高了自主研發(fā)產(chǎn)品的研發(fā)水平；反之，當(dāng)下游企業(yè)的研發(fā)能力還比較弱時(shí)，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)反而會(huì)降低自主研發(fā)產(chǎn)品的研發(fā)水平，從而提高了非自主研發(fā)產(chǎn)品的研發(fā)水平。因此，在下游企業(yè)的研發(fā)水平較低時(shí)，其自主研發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)水平將相對(duì)處于劣勢(shì)。

圖3 研發(fā)水平的比較

圖3驗(yàn)證了命題3的結(jié)論,也表明與技術(shù)壟斷相比，隨著下游企業(yè)研發(fā)能力的提高，非自主研發(fā)產(chǎn)品的研發(fā)水平逐漸下降，且先高于后低于技術(shù)壟斷時(shí)的研發(fā)水平；自主研發(fā)產(chǎn)品的研發(fā)水平則隨著下游企業(yè)研發(fā)能力的提高而逐漸提高，且先低于后高于技術(shù)壟斷時(shí)的研發(fā)水平。因此，下游企業(yè)研發(fā)能力的強(qiáng)弱是下游企業(yè)是否開(kāi)展自主研發(fā)的重要依據(jù)之一。

由于最優(yōu)解表達(dá)式的復(fù)雜性，下面將繼續(xù)利用以上參數(shù)值，通過(guò)圖像比較兩種研發(fā)模式下的相關(guān)價(jià)格、利潤(rùn)、消費(fèi)者剩余以及社會(huì)總福利的大小關(guān)系，如圖4—圖6所示。

圖4 零售價(jià)、批發(fā)價(jià)的比較 圖5 兩種產(chǎn)品的單位凈收益的比較

圖6 企業(yè)、供應(yīng)鏈利潤(rùn)的比較

圖4表明，與技術(shù)壟斷相比，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)下非自主研發(fā)產(chǎn)品的零售價(jià)和批發(fā)價(jià)都有所下降；對(duì)于自主研發(fā)產(chǎn)品，和研發(fā)水平一樣，存在一個(gè)閾值，當(dāng)下游企業(yè)研發(fā)能力小于該閾值時(shí)，自主研發(fā)產(chǎn)品的零售價(jià)高于技術(shù)壟斷時(shí)的零售價(jià)；大于該閾值時(shí)，低于技術(shù)壟斷時(shí)的零售價(jià)。

圖5表明，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)下兩種產(chǎn)品的單位凈收益均有所增加，且自主研發(fā)產(chǎn)品單位凈收益的增加額大于非自主研發(fā)產(chǎn)品單位凈收益的增加額，這是因?yàn)橄掠纹髽I(yè)參與技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)后，不需要再向上游企業(yè)購(gòu)買核心部件。

圖6表明，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)下上游企業(yè)利潤(rùn)減少，而下游企業(yè)和供應(yīng)鏈的利潤(rùn)增加。因此，從供應(yīng)鏈整體績(jī)效角度，上下游技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的研發(fā)模式要優(yōu)于上游技術(shù)壟斷的研發(fā)模式。

根據(jù)文獻(xiàn)[16]，可求得兩種研發(fā)模式下的消費(fèi)者剩余分別為

(8)

(9)

進(jìn)一步得社會(huì)總福利為

利用以上算例，得到兩種研發(fā)模式下消費(fèi)者剩余的差額和社會(huì)總福利的差額關(guān)于k的變化趨勢(shì)，如圖7所示。圖中表明，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)下的消費(fèi)者剩余和社會(huì)總福利也都有所增加。因此，從消費(fèi)者利益和社會(huì)總福利的角度，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)于技術(shù)壟斷。

圖7 消費(fèi)者剩余、社會(huì)總福利的比較

5 技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)下的協(xié)調(diào)措施

根據(jù)上節(jié)分析，下游企業(yè)參與上游行業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，損害了上游企業(yè)的利益，但是整個(gè)供應(yīng)鏈的效益提高了。因此，下游企業(yè)需要通過(guò)讓渡部分收益來(lái)彌補(bǔ)上游企業(yè)，使其能接受技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)模式。

(11)

當(dāng)上游企業(yè)獲得的補(bǔ)償比例滿足式(11)時(shí)，上下游企業(yè)在技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)模式下的利潤(rùn)均不低于技術(shù)壟斷時(shí)的利潤(rùn)，雙方可以繼續(xù)維持合作關(guān)系。

6 結(jié)論

供應(yīng)鏈管理思想產(chǎn)生的原因之一是上下游企業(yè)強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，但上游的核心競(jìng)爭(zhēng)力卻有可能導(dǎo)致下游企業(yè)在零部件采購(gòu)時(shí)處于弱勢(shì)地位，甚至失去話語(yǔ)權(quán)。為此，下游企業(yè)有意通過(guò)介入上游的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)增強(qiáng)議價(jià)能力和話語(yǔ)權(quán)。本文的研究結(jié)果對(duì)于存在縱向技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的供應(yīng)鏈而言，具有以下3點(diǎn)管理啟示：(1)下游企業(yè)參與上游技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)可以同時(shí)降低零部件采購(gòu)價(jià)格和終端產(chǎn)品零售價(jià)格，而產(chǎn)品單位凈利潤(rùn)、下游企業(yè)和供應(yīng)鏈總利潤(rùn)也會(huì)增加，但同時(shí)損害了下游企業(yè)的利益；(2)下游企業(yè)只有在研發(fā)能力達(dá)到一定水平時(shí)，參與上游技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)才更有利于自己，而且競(jìng)爭(zhēng)有可能破壞雙方原有的合作，因此下游企業(yè)需要給予上游企業(yè)一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償來(lái)維持原有的合作關(guān)系；(3)上游企業(yè)要想繼續(xù)保持自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就必須不斷提高自身的研發(fā)水平。

雖然是否參與上游技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)是供應(yīng)鏈下游企業(yè)需要考慮的一個(gè)問(wèn)題，但供應(yīng)鏈合作收益大于非合作收益的特質(zhì)決定了上下游企業(yè)即使存在技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，合作也可能使雙方獲得更多的收益。因此，如何進(jìn)一步處理上下游企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)與合作的關(guān)系，提高供應(yīng)鏈整體績(jī)效，將是下一步重點(diǎn)研究的問(wèn)題。