“數(shù)字化集中倉”模式下危化品倉儲安全監(jiān)管的演化博弈分析*

王 偉，劉曉雅，盧菊花，丁黎黎，張文思

（1.中國海洋大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，山東 青島 266100；2.青島恒星科技學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院，山東 青島 266100）

0 引言

由于?；反蠖嗑哂幸兹家妆攸c，稍有不慎易引發(fā)重大事故，因此?；飞a(chǎn)、運輸、倉儲等環(huán)節(jié)的安全監(jiān)管問題受到相關(guān)政府部門高度重視[1]。各地方政府部門雖然已出臺眾多關(guān)于?；穫}儲管理的行政法規(guī)，但是危化品倉儲事故仍時有發(fā)生。因此，政府部門仍需進一步加強對危化品倉儲企業(yè)的安全監(jiān)管[2]?；仡櫼酝l(fā)生的?；穫}儲事故，不難發(fā)現(xiàn)事故頻發(fā)的原因主要有以下2 個方面：1）政府監(jiān)管不到位、責(zé)任缺失。在實際監(jiān)管過程中，政府部門很難做到24 h 實時掌握和監(jiān)控?；菲髽I(yè)的倉儲動態(tài)。2）?；菲髽I(yè)倉儲水平有待提高。?；穫}儲基礎(chǔ)設(shè)施投資成本大、技術(shù)門檻高，制約危化品企業(yè)倉儲水平提高。很多危化品企業(yè)倉儲管理水平落后、安全倉儲意識較差，普遍存在“黑倉庫”，具有嚴重安全隱患[3]。因此，如何提升政府監(jiān)管效能、創(chuàng)新政府監(jiān)管方式、改善?；菲髽I(yè)倉儲現(xiàn)狀是當前?；穫}儲安全監(jiān)管領(lǐng)域亟待解決的問題。

國內(nèi)外學(xué)者圍繞危化品倉儲安全監(jiān)管問題展開大量研究，主要集中在?；穫}儲技術(shù)監(jiān)測與預(yù)警、?；穫}儲政府監(jiān)管等方面。在危化品倉儲技術(shù)監(jiān)測與預(yù)警方面，Li等[4]構(gòu)建實時動態(tài)風(fēng)險監(jiān)測模型，識別危化品存儲過程中存在的風(fēng)險。胡鵬等[5]通過設(shè)計算法跟蹤?；穫}儲矢量，準確識別?；钒l(fā)生事故范圍。劉學(xué)君等[6]對危化品立體倉庫各貨位進行火災(zāi)溫度監(jiān)測及高溫點定位，實現(xiàn)?；穫}儲安全預(yù)警。戴波等[7]提出1 種利用利用超寬帶（ultra wide band，UWB）定位技術(shù)的虛擬力算法，提高?；穫}庫堆垛監(jiān)測精度。

在?；穫}儲政府監(jiān)管方面，許多學(xué)者運用演化博弈理論，研究政府監(jiān)管下的危化品倉儲安全問題。韓震等[8]為研究港口?；钒踩芾韱栴}，構(gòu)建由政府、資源提供商和物流服務(wù)商3 方組成的演化博弈模型。Gao等[9]利用演化博弈的方法研究政府與港口?；菲髽I(yè)之間的行為博弈，并指出動態(tài)懲罰機制和補貼是有效的監(jiān)管手段。張季平[10]認為通過加大對違規(guī)企業(yè)的懲罰力度，在短時間內(nèi)可以保證?；肺锪髌髽I(yè)合法運營，但是長期內(nèi)并不能完全消除違法行為，反而還會使政府監(jiān)管部門放松警惕。實質(zhì)上，?；穫}儲監(jiān)管是政府和危化品倉儲企業(yè)之間的動態(tài)博弈過程。演化博弈理論以有限理性的群體作為研究對象，利用動態(tài)分析法把影響參與主體行為的因素納入模型，使其更好地反映參與主體的策略演化趨勢[11-12]。近5年來（2018—2022年），演化博弈理論常被應(yīng)用于危化品行業(yè)監(jiān)管領(lǐng)域，如?；飞a(chǎn)、運輸、倉儲等[13-15]。

然而，現(xiàn)有關(guān)于?；穫}儲監(jiān)管的研究大部分考慮采用傳統(tǒng)監(jiān)管方式，如：提高政府監(jiān)管力度、加強行政處罰、引入第3 方監(jiān)管等，上述監(jiān)管方式基本沒有減輕政府繁重的監(jiān)管任務(wù)和?；菲髽I(yè)安全倉儲成本。隨新興信息技術(shù)、智能識別技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)等飛速發(fā)展，智能監(jiān)管、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺等新的倉儲監(jiān)管方式紛紛涌現(xiàn)。在數(shù)字經(jīng)濟時代，政府部門采取新的監(jiān)管技術(shù)模式勢在必行，但少有學(xué)者從該角度進行?；穫}儲安全監(jiān)管研究。相關(guān)政府部門如何合理利用新監(jiān)管技術(shù)指導(dǎo)?；穫}儲企業(yè)安全倉儲，實現(xiàn)監(jiān)管效能提升？ 危化品倉儲企業(yè)是否可以通過新技術(shù)降低倉儲運營成本，實現(xiàn)倉儲效果優(yōu)化？ 解決上述問題對于促進?；穫}儲行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本文運用演化博弈理論，引入政府搭建“?；芳惺絺}儲中心+數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺”（簡稱“數(shù)字化集中倉”）策略，構(gòu)建政府監(jiān)管部門與?；穫}儲企業(yè)之間的演化博弈模型，將建倉策略（建數(shù)字化集中倉，不建數(shù)字化集中倉）、監(jiān)管策略（嚴格監(jiān)管，寬松監(jiān)管）以及倉儲策略（合規(guī)倉儲，違規(guī)倉儲）進行組合研究，探討政府和?；穫}儲企業(yè)的動態(tài)博弈過程，研究不同建倉概率下政府監(jiān)管行為、企業(yè)倉儲行為的演化趨勢，為政府推行智能化監(jiān)管技術(shù)模式和?；穫}儲企業(yè)實施智慧化倉儲管理模式提供相關(guān)決策參考。

1 模型假設(shè)及構(gòu)建

1.1 模型假設(shè)

在?；穫}儲監(jiān)管過程中，政府部門和?；穫}儲企業(yè)之間的策略相互影響，是1 種動態(tài)博弈過程。本文模型作出如下假設(shè)：

假設(shè)1 政府選擇建數(shù)字化集中倉概率為x，0 ≤x≤1，選擇不建數(shù)字化集中倉概率為1-x。政府選擇嚴格監(jiān)管概率為y，0 ≤y≤1，選擇寬松監(jiān)管概率為1-y。危化品倉儲企業(yè)選擇合規(guī)倉儲概率為z，0≤z≤1，選擇違規(guī)倉儲概率為1-z。

假設(shè)2 政府建數(shù)字化集中倉成本為CW，數(shù)字化集中倉建成后，?；穫}儲企業(yè)均選擇數(shù)字化集中倉儲，假設(shè)企業(yè)數(shù)量有n 個；若政府不建數(shù)字化集中倉，則?；穫}儲企業(yè)僅選擇各自獨立倉儲。

假設(shè)3 倉儲活動給?；穫}儲企業(yè)帶來的經(jīng)濟收益為Rp。?；穫}儲企業(yè)選擇獨立倉儲時，企業(yè)承擔(dān)的倉庫自建或租賃費用為Wp，合規(guī)倉儲過程中的運營費用（如：對倉儲設(shè)備的維護保養(yǎng)、場地運營、倉儲人員定期培訓(xùn)等投入資金）為Cp，違規(guī)倉儲過程中的運營費用為0；?；穫}儲企業(yè)選擇集中倉儲時，向政府支付的倉儲托管費用為Wg，且Wp＞W(wǎng)g。由于集中倉由政府和企業(yè)共同運營，因此集中倉可以降低企業(yè)在倉儲過程中的投入資金，即合規(guī)倉儲運營費用為βCp，β 為成本降低系數(shù)，0≤β≤1，違規(guī)倉儲過程中的運營費用為0。

假設(shè)4 政府付出一定監(jiān)管成本對?；穫}儲企業(yè)進行嚴格監(jiān)管時，基本上會發(fā)現(xiàn)企業(yè)的違規(guī)倉儲行為，從而可以有效避免一部分危險事故發(fā)生。假設(shè)不建集中倉時嚴格監(jiān)管成本為Cg。政府建集中倉后，可方便監(jiān)管，此時政府嚴格監(jiān)管成本為αCg，α為監(jiān)管便利程度系數(shù)，0≤α≤1。若危化品倉儲企業(yè)違規(guī)倉儲，政府監(jiān)管部門在監(jiān)督檢查過程中，發(fā)現(xiàn)危化品倉儲存在重大安全事故隱患，則對其進行停產(chǎn)停業(yè)等整頓并處以罰款F。但政府監(jiān)管部門作為公共管理部門，其本身不獲得監(jiān)管收入，因此罰款不作為其經(jīng)濟收益。

假設(shè)5 政府寬松監(jiān)管時，投入成本為0。在政府寬松監(jiān)管與危化品倉儲企業(yè)違規(guī)倉儲情況下，發(fā)生危險事故的概率為θ。一旦發(fā)生事故，對危化品倉儲企業(yè)造成的經(jīng)濟損失為Sp，同時也會使地方政府公信力下降，給政府帶來聲譽損失Sg；如果建集中倉后發(fā)生事故，不僅會對政府造成聲譽損失，還會破壞集中倉設(shè)施，給政府帶來的總聲譽損失為Sg′，且Sg′＞Sg。由于危化品倉儲事故發(fā)生概率通常處于較低水平，即θ為較小值，因此假定F-θSp＞0 成立。

1.2 收益矩陣和復(fù)制動態(tài)方程

根據(jù)上文假設(shè)，可得政府部門和危化品倉儲企業(yè)在不同策略下的收益矩陣，如表1所示，表中逗號前的公式為政府部門的收益，逗號后的公式為?；穫}儲企業(yè)的收益。

表1 政府部門和?；穫}儲企業(yè)的收益矩陣Table 1 Revenue matr ix of government departments and hazardous chemicals warehousing enterprises

根據(jù)收益矩陣，可以得到政府嚴格監(jiān)管的期望收益如式（1）所示：

政府寬松監(jiān)管的期望收益如式（2）所示：

政府部門選擇監(jiān)管策略的平均收益如式（3）所示：

則政府監(jiān)管部門的復(fù)制動態(tài)方程如式（4）所示：

?；穫}儲企業(yè)合規(guī)倉儲的期望收益如式（5）所示：

危化品倉儲企業(yè)違規(guī)倉儲的期望收益如式（6）所示：

?；穫}儲企業(yè)選擇倉儲策略的平均收益如式（7）所示：

則?；穫}儲企業(yè)的復(fù)制動態(tài)方程如式（8）所示：

2 演化博弈模型

2.1 政府的演化穩(wěn)定性分析

1）當z0≤0 時，由于解得

2）當0＜z0＜1 時，由于解得

3）當z0≥1 時，由于此時無解。

2.2 ?；穫}儲企業(yè)的演化穩(wěn)定性分析

1）當y0≤0 時，根據(jù)假設(shè)可知F-θSp＞0，所以（xβ+1-x）Cp-θSp≤0，解得因此，在x∈情況下，當z*=1 時，滿足＜0，此時z*=1 是穩(wěn)定策略，?；穫}儲企業(yè)選擇合規(guī)倉儲。

2）當 0＜y0＜1 時，由于 F-θSp＞0，所以，解得因此，在的情況下，當y＞y0時，有z*=1 滿足，此時z*=1 是穩(wěn)定策略，?；穫}儲企業(yè)選擇合規(guī)倉儲；當y＜y0時，有z*=0 滿足＜0，此時z*=0 是穩(wěn)定策略，危化品倉儲企業(yè)選擇違規(guī)倉儲。

3）當 y0≥1 時，由于 F-θSp＞0，所以，解得因此，在的情況下，當z*=0 時，滿足＜0，此時z*=0 是穩(wěn)定策略，?；穫}儲企業(yè)選擇違規(guī)倉儲。

2.3 混合策略的均衡點及穩(wěn)定性分析

根據(jù)上文可知，政府監(jiān)管部門和?；穫}儲企業(yè)的策略選擇會受到政府建倉概率的影響。設(shè) x1=

假設(shè)在情形1 中，有0≤x1＜x2＜x3≤1。

當x∈[0，x1]時，政府監(jiān)管部門的穩(wěn)定策略為y*=0，危化品倉儲企業(yè)的穩(wěn)定策略為z*=0。因此，當x∈[0，x1]時，政府監(jiān)管部門和危化品倉儲企業(yè)的混合均衡策略為（0，0）。

當x∈（x1，x2]時，政府監(jiān)管部門的穩(wěn)定策略為y*=1，?；穫}儲企業(yè)的穩(wěn)定策略為z*=0＜z0。因此，當x∈（x1，x2]時，政府監(jiān)管部門和?；穫}儲企業(yè)的混合均衡策略為（1，0）。

當x∈（x2，x3）時，無穩(wěn)定點，政府監(jiān)管部門或?；穫}儲企業(yè)無法實現(xiàn)1 個穩(wěn)定策略。

當x∈[x3，1]時，政府監(jiān)管部門的穩(wěn)定策略為y*=0，?；穫}儲企業(yè)的穩(wěn)定策略為z*=1＞z0。因此，當x∈[x3，1]時，政府監(jiān)管部門和危化品倉儲企業(yè)的混合均衡策略為（0，1）。同理，可得出情形2（0 ≤x2＜x1＜x3≤1）和情形3（0≤x2＜x3＜x1≤1）中政府監(jiān)管和?；穫}儲企業(yè)的混合均衡策略。

3 演化仿真分析

本文使用MATLAB模擬系統(tǒng)動態(tài)演化，通過數(shù)值仿真實驗驗證上文的均衡策略和博弈結(jié)論（以情形1 為例）。由于涉及決策主體及相關(guān)策略比較復(fù)雜，難以在實際中獲取全部相關(guān)數(shù)據(jù)。為保證參數(shù)取值合理性，本文借鑒文獻[8，10，13]中的參數(shù)設(shè)定經(jīng)驗，結(jié)合本文中參數(shù)的定義及約束條件，對模型相關(guān)參數(shù)進行初始賦值，并通過現(xiàn)實調(diào)研和咨詢相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，對參?shù)取值進行適當調(diào)整。

設(shè)定參數(shù)值為：θ=0.2，Sg′=200，Sg=100，Cg=30，α=0.2，F(xiàn)=12，Cp=25，Sp=40，β=0.2。那么x1=0.23，x2=0.65，x3=0.85。建倉概率x分別取0.2，0.5，0.7，0.9 得到政府部門和?；穫}儲企業(yè)的演化仿真如圖1～4 所示，圖1～4 中縱坐標概率指政府部門選擇嚴格監(jiān)管概率及?；穫}儲企業(yè)選擇合規(guī)倉儲概率。

圖1 當x=0.2 時的演化仿真示意Fig.1 Evolution simulation when x=0.2

圖2 當x=0.5 時的演化仿真示意Fig.2 Evolution simulation when x=0.5

由圖1～4 可知，當建倉概率較小時（0＜x＜x1），由于政府嚴格監(jiān)管需要付出較高成本，因此政府選擇寬松監(jiān)管。危化品倉儲企業(yè)合規(guī)倉儲成本高于政府罰款與發(fā)生事故可能造成的損失之和，因此?；穫}儲企業(yè)管理者會存有僥幸心理，選擇違規(guī)倉儲。

隨著建倉概率進一步提高（x1＜x＜x2），政府部門提高監(jiān)督力度，選擇嚴格監(jiān)管，但不足以使?；穫}儲企業(yè)向合規(guī)倉儲策略演化。

圖3 當x=0.7 時的演化仿真示意Fig.3 Evolution simulation when x=0.7

圖4 當x=0.9 時的演化仿真示意Fig.4 Evolution simulation when x=0.9

當建倉概率處于中等水平時（x2＜x＜x3），政企的演化策略是無限循環(huán)的。若政府寬松監(jiān)管，則企業(yè)選擇違規(guī)倉儲；若政府嚴格監(jiān)管，則企業(yè)選擇合規(guī)倉儲；但當企業(yè)選擇合規(guī)倉儲時，政府寬松監(jiān)管的收益高于嚴格監(jiān)管時，故政府選擇寬松監(jiān)管策略，如此循環(huán)往復(fù)，無法實現(xiàn)1 個穩(wěn)定策略。

當建倉概率很高時（x＞x3），?；穫}儲企業(yè)通過入駐集中倉，降低企業(yè)合規(guī)倉儲運營成本，從而自覺選擇合規(guī)倉儲，而政府監(jiān)管部門則采取寬松監(jiān)管策略。

4 結(jié)論

1）當建倉概率很低時（0＜x＜x2），政府監(jiān)管部門和?；穫}儲企業(yè)都會消極對待。?；穫}儲企業(yè)由于合規(guī)倉儲成本較高，大概率會選擇違規(guī)倉儲，政府監(jiān)管部門因為不愿投入監(jiān)管成本，大概率會選擇寬松監(jiān)管。

2）當建倉概率處于中等水平時（x2＜x＜x3），政企演化過程循環(huán)往復(fù)，無法實現(xiàn)均衡。政府在監(jiān)管過程中會交替出現(xiàn)監(jiān)管過嚴和過松的周期性波動情景，而?；穫}儲企業(yè)也出現(xiàn)“合規(guī)倉儲—違規(guī)倉儲—合規(guī)倉儲”的周期性波動現(xiàn)象。

3）當建倉概率很高時（x＞x3），若集中倉帶來的合規(guī)倉儲成本降低程度較低時，?；穫}儲企業(yè)依舊會選擇違規(guī)倉儲；只有當成本降低程度超過一定閾值時，?；穫}儲企業(yè)才會自愿選擇合規(guī)倉儲。

4）當政府不建設(shè)數(shù)字化集中倉時，其不僅要強化監(jiān)管職責(zé)，防止出現(xiàn)懶政怠政等現(xiàn)象，還要對危化品倉儲企業(yè)給予政策支持和財政補貼，鼓勵企業(yè)按標準化流程開展倉儲活動，而對于執(zhí)行較差的企業(yè)應(yīng)嚴格處罰。

5）當政府建設(shè)數(shù)字化集中倉時，其可以將?；穫}儲從零散式監(jiān)管轉(zhuǎn)化為集中式監(jiān)管。通過打造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺，全面掌握轄區(qū)內(nèi)?；穫}儲企業(yè)動態(tài)，對企業(yè)進行分級、分類監(jiān)管，對日常監(jiān)管中出現(xiàn)的問題做到及時處理。同時還應(yīng)下調(diào)入駐企業(yè)的托管費用，從而降低企業(yè)的運營成本。