刘 亮 李斧头

(天津工业大学 经济与管理学院, 天津 300387)

0 引言

中国是世界上生鲜产品的生产和消费大国,政府部门高度重视生鲜产品产业链的发展状况,2018年出台的中央一号文件已是第十五次关注三农问题,各级部门也纷纷开展生鲜产品有关标准和规范的制定。截止到2017年,国内生鲜产品的交易金额已达到1.79万亿元,其中通过电商渠道的交易量达到1391.3亿元。消费者越来越重视生鲜产品的品质,高品质、高质量的双高生鲜产品,正日益引起消费者的关注。由于生鲜产品的新鲜度信息具有供应商私有性,为了自身的利益,在供应链中可能会存在供应商谎报鲜活度信息的行为,影响产品的新鲜度,削减供应链系统的收益,导致市场动荡,供应链结构不稳定等。因此,消费者急需一种可靠的方式来验证生鲜产品的品质安全性,以解决生产商谎报行为。解决上述问题和困扰的一个潜在方案是使用区块链技术,它是工业4.0所支持的一种新的数字技术方法,用以确保数据的真实性和完整性,防止篡改和单点故障[1]。区块链技术所具有的集分布式、全网记录、成本低、效率高和安全性好等特点于一身,能够有效降低监管成本、交易风险和复杂度,提高信息记录的可信度,这使得该技术在促进生鲜供应链信息溯源和透明化管理方面极具吸引力,为实现生鲜供应链的可追溯性、透明度和安全性提供了创新的解决方案[2]。因此,运用区块链技术的公开透明性,可以有效地抑制生产商谎报行为。目前区块链技术已经被众多公司采用,进行产品信息溯源。例如:IBM公司与众多企业打造区块链联盟,以确保供应链任一环节中的食品安全性;清华大学电子商务工程实验室和沃尔玛、IBM等共同承建中国地区首个确保食品安全的区块链信息溯源联盟等;京东构建区块链技术追溯系统,对进口生鲜产品实行全程监控策略,为消费者提供优良安全的生鲜产品。

近年来,越来越多的学者开始关注生鲜农产品供应链的研究,从目前生鲜供应链的研究成果来看,聚焦于以下三个方面:(1)生鲜产品的消费研究。Voon等[3]采用计划行为理论量化消费者的有机农产品购买意愿进步指导有机农产品的生产。周礼南等[4]在考虑消费者对有机生鲜产品偏好的情形下,解决了生鲜产品供应链的均衡问题,并且认为有机农产品能够提高供应商和零售商的收益。Chang等[5]在分析农业多功能识别对环境友好型农产品价格溢价影响的基础上,研究生鲜产品的销售价格与消费者支付意愿之间的联系。唐跃武等[6]结合策略性消费者的决策行为,系统研究零售商的单阶段、两阶段的最优定价及库存问题。(2)生鲜农产品供应链定价及协调研究。Yu 和 Xiao[7]构建由单一的供应商、零售商和第三方服务商组成的三级生鲜供应链系统,在此基础上探讨最优生鲜产品定价策略和最优保鲜水平成本投入。Huang等[8]构建基于订货提前期的价格折扣机制模型,进而缩短订货时间,减少产品在流通过程中新鲜度的耗损。Blackburn 和 Scudder[9]的研究表明,降低生鲜产品生鲜度损耗是生鲜供应链管理中的关键问题。Cai等[10-11]优化需要远距离运输的生鲜产品供应链,并结合第三方物流进行生鲜产品供应链的协调。(3)生鲜产品供应链信息溯源及谎报行为的研究。李怡娜和徐学军[12]、肖群和马士华[13]从零售商视角探讨谎报行为,Yan等[14]、Cakanyildirim 等[15]从供应商的视角探讨谎报行为,冯颖和刘真[16]从第三方服务商的视角出发,探讨无谎报行为、第三方物流服务商的单方谎报行为和零售商双边谎报行为。但斌等[17]在引入中间批发商的情形下,分析了生鲜产品存在价格谎报对供应链的影响,结果表明批发价的透明化,能够保证生鲜产品的供给需求,降低不确定性。上述研究成果进一步表明,谎报方利用谎报行为侵占供应链他方成员的利润,来提高己方利润,且谎报行为会导致市场动荡,供应链结构不稳定。

为了提高供应链的透明度,消除信息不对称的影响,Grunow 和 Piramuthu[18]利用RFID技术的信息收集、传递处理特性,进而实时评估生鲜产品新鲜度的损耗状况。Fu等[19]构建由零售商、制造商和供应商组成三级生鲜供应链系统,分析了新鲜食品供应链最优RFID投资问题,在此基础上确定订货策略和RFID投资的最佳联合决策,并讨论投资成本分摊问题。张李浩和胡继灵[20]、杨惠霄和骆建文[21]投资RFID技术来解决供应链中产品错放问题。文献[22-23]利用RFID技术来构建供应链的溯源系统,实现产品信息溯源,RFID标签一度被认为是一种可靠的供应链信息溯源技术[24],然而,Toyoda等[25]提出了该技术的不可靠性,因为RFID标签在进行供应链信息溯源的过程中容易被篡改,因此使用RFID技术来抑制供应商的谎报行为,并不可靠。这是由于传统的产品信息追溯性系统都是集中式的,具有垄断性、不对称性和不透明性,可能导致信任问题,如欺诈、腐败、篡改和伪造信息等,而且集中式的系统可能会由于单点故障而导致整个系统崩溃[26]。此外,传统的信息追溯模式由于缺乏透明度和可视化性,尤其是在多层供应链中,这使得供应链参与者之间的信任往往较低[27],极大的影响消费者的购买意愿。区块链技术所支持的交易(即一系列需要在不同地点产生的产品交易)均可以保证参与方在透明化的环境中进行,它通过收集、共享和传输采购、处理、仓储、分销和销售过程中的真实数据,提供可追溯性和可信信息。从产品的生产到销售的全过程,区块链技术可以为每项交易创建一个模块,任何信息都可以通过时间戳追溯到区块链的每个区块[28],这对于提高产品的可追溯性,确保产品的安全性具有重要意义。与传统的方式不同,区块链技术记录的所有的交易数据在所有网络成员之间进行分配,每个成员都可以访问交易记录和活动记录,任何参与方都可以实时检查产品的进度和位置,并且可以在系统中共享相同的信息[29]。此外,通过区块链技术可以提高供应链的透明度,建立信任和声誉,这一方面可以增强消费者对供应商和零售商的信心[30-31],进而提高企业的声誉,增强产品的品牌效应,另一方面,并可能彻底改变我们理解和研究供应链信任的方式。然而,从区块链技术的视角下,分析食品供应链溯源信息共享的文献并不是很多。Tse 等[32]提出了应用区块链技术保障食品供应信息安全的理念,但尚未实施。Caro等[33]集成物联网和区块链技术提出了AgriBlockIoT解决方案,建立了具有容错性和不可篡改的食品供应链的追溯系统,保证了农业食品供应链数据的透明化。Tian[34]讨论了区块链技术在农业食品供应链中的潜在效益,随后Tian[35]又开发了一个基于区块链、物联网和HACCP(危害分析和关键控制点)的食品供应链实时跟踪系统,为供应链的所有参与者提供了一个透明、可靠、安全的平台。Kim 和Laskowski[36]以本体论工具作为可追溯性食品供应链的区块链设计,使用以太坊区块链平台开发支持商品可追溯性的智能合约,并分析在国际上大型复杂供应链中奢侈品的来源。Bettín-Díaz 等[37]将区块链技术整合到食品行业供应链中以实现整个食品供应链过程的信息可追溯性,并且向终端消费者提供足够多的产品信息,以使其做出明智的购买决策。Baralla 等[38]构建了一个面向区块链平台的食品数据存储库,利用区块链的分布性和不变性,确保了食品供应链的透明度。随后,文献[39-40]分析了区块链技术在食品供应链信息溯源方面的潜力及条件,它是确保食品供应链数据采集和管理的真正的创新方法。

然而采用区块链技术进行供应链体系的信息溯源会带来额外成本的投入,这也成为限制区块链技术大规模应用的重要因素之一。本文着重探索利用区块链技术来抑制风险规避型生鲜供应链中存在的谎报问题,并寻求不同决策情形下,区块链技术的最优成本投资阈值,研究风险规避行为和成本投资组合对供应链各成员收益的影响,并设计收入共享契约、回购补偿契约进行供应链的协调,在此基础上提出非对称纳什均衡谈判策略,进行盈余收益的分配。

1 问题描述及相关假设

构建由单一的供应商和风险规避的零售商组成的二级生鲜产品供应链,其中供应商向零售商供应生鲜产品,在生鲜度信息不对称条件下,供应商出于收益最大化,可能会对零售商谎报产品的新鲜度欺骗零售商增加订货量来进一步提升自身的收益,这也就严重损害了零售商的收益,导致供应链结构不稳定。为了解决该问题,本文引入区块链技术,它所具有的非中心化、开放性、自治性、信息不可篡改性和匿名性等特性,使得该技术在促进供应链信息溯源和透明化管理方面极具吸引力,通过该技术可以实现产品实时信息溯源,供应链透明化,进一步消除信息不对称的影响。此外,区块链技术所具有的“智能合约技术”能够节约交易成本、缩短交易时间,进而能够减少生鲜产品新鲜度在流通过程中的损耗。对于零售商的风险规避行为,本文采用如下Rockafellar 等[41]提出的CVaR方法进行刻画:

其中q表示临界部分≤α},v表示给定α时的风险值。在实际应用中,通常采用CVaR更一般化的定义公式:

为了方便建模分析,本文需要做以下假设:

假设1供应商所提供的生鲜产品的单位生产成本为c,新鲜度为κ,面向零售商的批发价格为w;零售商综合考虑供应商的信息及市场需求订购q数量的生鲜产品,并且以销售价格p出售给消费者(p为外生变量,由市场决定)。在销售期末,未出售的生鲜产品,以残值s自行处理。此外,为了简化,本文不考虑缺货损失。

假设2生鲜产品的生命周期为T,新鲜度随时间逐渐递减,参照文献[42],设生鲜产品的新鲜度为κ(t)=1-t2/T2,其中t为出产后的时间,为了保证产品能在市场上销售,我们定义0≤t＜T。

假设3生鲜产品的市场需求受新鲜度的影响,在随机需求模式下,参照文献[43]定义生鲜产品的市场需求量为D(t)=κ(t)x,其中x为新鲜度为1时的随机市场需求量。参照文献[44],假设x服从[0,b]上的均匀分布,D为产品的实际市场需求量。

假设4在生鲜度信息不对称条件下,供应商出于收益最大化,可能会对零售商谎报产品的新鲜度欺骗零售商增加订货量来进一步提升自身的收益,设其实际公布的产品出产时间为υt,其中0≤υ≤1为谎报系数,当υ=0时,为完全谎报信息,当υ=1时,上下游成员处于完全透明的状态。

假设5区块链技术不仅能够消除供应链上下游成员信息不对称的影响,而且其“智能合约技术”能够加快生鲜产品的交易速度,降低交易成本。设在使用区块链技术进行信息溯源过程中,单位产品需要付出的区块链技术投入成本为^c,在每次交易过程中,单位产品所节约成本为,交易时间能够由原来的时间t缩短至^t。在投资区块链过程中供应商所承担的成本分担比例为1-δ,零售商分担的比例为δ,其中0≤δ≤1。为了保证供应链有利可图,假设c+^c-2＞0,p+2-c-^c＞0。

假设6在下文中用Π代表供应链成员的收益,用下标s、r表示供应商和零售商,上标c、d、υ、co、b分别代表合作博弈、Stackelberg博弈、谎报信息、收入共享契约、回购补偿契约。

2 合作博弈情形

在合作博弈的情形下,供应商和零售商相互合作以生鲜供应链整体收益最大为决策目标。尽管供应链集成化概念模型在实际应用中很难实现,但是在供应链的协调研究中,总是以合作博弈为理论基础进行,因此合作博弈仍具有重要的理论意义。本节中,我们探讨合作博弈时,生鲜供应链投资区块链技术前后对均衡解和供应链系统收益的影响,并找出最佳的区块链技术投资条件。

在合作博弈下,不投资区块链技术时供应链系统的收益为:

将式(3)代入式(2)可得零售商的决策函数为:

易知∂2CVaR(qc)/∂(qc)2＜0,那么CVaR(qc,α)是关于订购量qc的严格凹函数,由一阶条件∂CVaR(qc)/∂qc=0,可得零售商的最优订货量,并代入式(3)中,则有:

当供应链系统投资区块链技术时,其收益为:

将式(6)代入式(2)可得零售商的决策函数为:

同理可得零售商最优订购量,供应链系统收益分别为:

结论1比较投资区块链技术前后合作博弈的供应链系统,有如下结果:

(2)合作博弈情形下,区块链技术的投资条件为:0＜

(3)合作博弈情形下,无论投资区块链技术与否,零售商的订货量、供应链的系统收益均是关于风险规避度的减函数(α越大风险规避度越小,α越小风险规避度越大)。

证明:(1)将投入区块链技术前后的均衡解分别作差则有:

(2)将投入区块链技术前后的供应链系统的收益作差,则有:

结论1表明,投资区块链技术尽管能够带来新的成本,但是能够缩短交易的时间增加生鲜产品的新鲜度,降低交易成本,并且技术投资成本、缩短的交易时间及降低的交易成本共同决定了投资区块链后订货量和供应链系统收益的变化。合作博弈情形下供应链系统投资区块链技术的条件为:单位产品区块链技术投入成本满足(p-c)(1-在此条件下,零售商的订货量也会增加。值得注意的是,当,此时,投资区块链技术只会增加订货量,但是供应链系统收益并不会增加。另外,投资区块链技术条件并不受零售商风险规避行为的影响。

3 Stackelberg博弈下供应链区块链技术投资决策

在分散决策的情形下,供应链上下游双方各自进行决策,其中供应商为领导者,零售商为跟随者,且分别以各自的收益最大化为决策目标。Stackelberg博弈的过程为:首先,供应商告知生鲜产品的新鲜度,且确定最优批发价格,然后零售商在供应商给定新鲜度的基础上确定最优的订货量,因此在这种分散决策的情形下,鲜活度信息具有供应商私有性,为了自身的收益,供应商可能存在谎报新鲜度的情况。本节中,我们主要研究供应商的谎报行为、投资区块链技术对供应链均衡解和收益的影响,为了对比分析,首先给出供应链未投资区块链技术时,新鲜度信息对称情形下的基本模型。

3.1 新鲜度信息对称情形

该情形下零售商的收益函数为:

供应商的收益函数为:

将式(11)代入式(2)可得零售商的决策函数为:

易知∂2CVaR(qd)/∂(qd)2＜0,那么CVaR(qd,α)是关于订购量qd的严格凹函数,那么由一阶∂CVaR(qd)/∂qd=0,可得零售商的最优反应函数为:

将式(14)代入供应商的决策函数,可得最优批发价格,并反代入到零售商的反应函数中,则有:

进而可得供应链成员的收益分别为:

3.2 谎报新鲜度信息情形

当新鲜度信息不对称时,供应商为了自己的收益可能会存在谎报新鲜度的情形,即公布生鲜产品的出产时间为υt,其中0≤υ≤1,而产品的实际出产时间为t,因此在谎报情形时,新鲜度函数在原有的基础上,修正为κ(υt)=1-(υt)2/T2,其中0≤t≤T。那么,在信息不对称时,供应链成员的博弈模型为:

零售商的收益函数为:

供应商的收益函数为:

将式(17)代入式(2)可得零售商的决策函数为:

易知∂2CVaR(qυd)/∂(qυd)2＜0,则CVaR(qυd)是关于订购量qυd的严格凹函数,那么由一阶条件∂CVaR(qυd)/∂qυd=0,可得零售商的最优反应函数为:

代入供应商的决策函数,可得最优批发价格,并反代入到零售商的最优反应函数中,则有:

由于供应商谎报新鲜度,造成零售商订货量增多。由于受新鲜度的影响,市场的实际需求会小于零售商的订货量,因此这种情形下零售商的实际收益为:

将式(21)代入式(22)中,可得零售商和供应商的收益分别为:

因为,κ(t)＜κ(υt),进而有因此,可以看出供应商的谎报行为能够增加自身的收益,降低零售商的收益。

3.3 投资区块链技术情形

分散决策时,供应链投资区块链技术不仅能够缩短生鲜产品的出产时间,而且还能够实现信息共享,并且通过区块链智能合约技术降低交易成本。因此,在投资区块链技术时,零售商和供应商的博弈模型为:

零售商的收益函数为:

供应商的收益函数为:

将式(24)代入式(2),可得零售商的决策函数为:

将式(27)代入供应商的决策函数,可得最优批发价格,并反代入到零售商的反应函数中,则有:

进而可得供应链成员的收益分别为:

结论2对比Stackelberg博弈情形,有如下结果:

(1)投资区块链技术后零售商的最优订购量与成本分担比例δ无关,与零售商的风险规避度呈反比;且的符号由单位产品区块链技术投入成本^c、缩短后的时间^t及单位产品的节约成本共同决定,而与零售商的风险规避程度无关。其综合比较结果如表1、表2和表3所示。

(2)谎报行为与否并不影响供应商的批发价格,投资区块链技术前后产品的批发价格^w与区块链技术投入成本的分担系数有关,当

(3)投资区块链技术后供应链成员的收益是关于零售商风险规避度的减函数,与成本分担系数δ无关;区块链技术的投资条件为

分别讨论以上两式,可得如表1的结论。

表1 Stackelberg博弈下零售商订货量比较Table 1Comparison of retailer orders under stackelberg game

其中θ1=(p-c)(1-κ(υt)/κ(^t))+2,θ2=(p-c)(1-κ(t)/κ(^t))+2。

讨论以上两式可得如表2的结论。

表2 Stackelberg博弈下零售商收益比较Table 2Comparison of retailers′ revenue under stackelberg game

讨论以上两式可得如表3的结论。

表3 Stackelberg博弈下供应商收益比较Table 3Comparison of supplier′ revenue under stackelberg game

结论2表明:(1)供应商谎报新鲜度与否和零售商的风险规避行为,并不会影响其设定的批发价格,投资区块链技术后其批发价格由单位产品的区块链技术投入成本及技术投资分担系数共同决定。(2)当供应商谎报信息时,零售商的实际订货量会增加,但是受新鲜度的影响市场实际需求量减少,进而导致零售商的收益减少,造成供应商侵占零售商的收益,导致供应链不稳定。(3)当供应商谎报信息程度较低时,供应商能够通过区块链技术投资获得更多的收益,此时,供应商可能更趋向于技术投资,而非隐瞒新鲜度。(4)Stackelberg博弈情形下,是否投资区块链技术主要供应商决定,只要供应商愿意投资零售商也随之受益,并且当零售商投入区块链技术能获取较大的收益时,可采取补贴供应商的方式,共同进行区块链技术的推广。(5)当κ(υt)/κ(t)的比值越趋近于1,θ5就越小,投资区块链技术越能缩短出产时间,保持产品的新鲜度,区块链技术的投资阈值范围越大。

4 基于区块链技术投资的契约协调

在二级Stackelberg博弈供应链中,供应链成员各自以其收益最大化为决策目标,这就会加剧供应链的双重边际化效应,降低供应链系统的整体收益,导致供应链结构不稳定,因此就有必要进行供应链的协调设计,以消除这种双重边际化效应给供应链系统带来的损害。

4.1 风险规避供应链收入共享契约

在本节中我们设计收入共享契约来协调供应链。契约形式为:供应链上下游双方达成相关协议,即在销售期初,供应商向零售商提供低于成本部分的批发价格,销售季节末,供应链双方成员按照协商的比例分享销售利润。假设零售商分得的比例为φ,供应商所分的比例为1-φ,则有:

零售商的收益函数为:

供应商的收益函数为:

将式(36)代入式(2)可得零售商的决策函数为:

因此,当wco∈(wco/min,wco/max)时,供应链系统的收益达到合作博弈的效果。要使得上下游成员共同接受该契约,必须满足,即批发价格应当满足:

进一步,注意到

因此,满足上述条件的批发价格为非空集合,同时可以得出:

当零售商的风险规避度α(零售商根据适当的情形进行调整)和区块链技术投资成本的分担比例δ(可由上下游成员谈判确定)满足下述方程组时

结论3在收入共享契约协调下,当供应商提供的产品批发价格满足wco∈(wco/min,wco/max),供应链系统的收益达到合作博弈的效果;当供应商所制定的批发价格满足wco∈,供应链整体收益不但达到集中决策水平,且供应链上下游成员的收益实现帕累托改进。

结论3表明在收入共享契约协调中,如果供应商制定的批发价格较高,那么在收益共享过程中零售商所分得收入比较高,但所支付的批发成本也较高;而供应商分担零售商收益的比例较低,但是固有的收益较高,两者存在一种截然相反的状态,我们找到一个最佳的批发价格阈值,使得双方能够共同达到双赢的状态。

4.2 收入共享契约的非对称纳什均衡收益谈判

本节中,我们采用非对称纳什均衡谈判模型对收入共享协调所产生的盈余收益进行分配。在纳什均衡谈判模型中,其决策变量为契约协调过程中双方所受益的最优批发价格,目标函数是供应链成员在契约协调过程中最优收益,必须将其最大化。每个参与方的收益取决于契约协调下的利润与Stackelberg博弈情形下收益之间的差额。因此非对称的纳什均衡收益谈判,可用如下模型来刻画:

其中τ为供应商的谈判能力,1-τ为零售商的谈判能力,分别为Stackelberg博弈下供应商和零售商的收益,求解上述模型,可得:

4.3 风险规避供应链回购补偿契约

在本节中我们设计另一种契约——回购补偿契约来协调供应链。生鲜作为易逝品的典型代表,在实际的运输经营过程中很容易发生腐烂变质等,在这种情形下零售商作为初始阶段的产品受体,面临不确定的市场需求,同时考虑到自身的收益等因素,进一步导致其决策受限。为了刺激零售商订货,本节中,我们设计回购补偿契约进行供应链的协调,即:在期初,供应商向零售商提供产品批发价格为^wb,在销售季节末,对未出售的生鲜产品供应商以每单位Φ的价格进行补贴。因此,在回购补偿契约条件下,供应链成员的收益分别为:

将式(53)代入式(2)可得零售商的决策函数为:

将式(56)分别代入式(53)、式(54)则有:

供应链上下游成员的收益实现帕累托改进,达到双赢的效果,因此有以下结论。

结论4投资区块链技术后,Stackelberg博弈的供应链可由回购补偿契约进行协调,且其协调形式为:

结论4表明在回购补偿契约中,当供应商制定的批发价格为^wb∗,供应链整体收益达到集中决策水平。起协调作用的批发价格与补偿价格之间呈负相关关系,供应商给予零售商的补偿价格越高,所制定的批发价格越高,其边际收益增加,而零售商的边际收益降低。当供应商提供的补偿价格满足,供应链上下游成员的收益实现帕累托改进。

4.4 回购补偿契约的非对称纳什均衡收益谈判

本节中,我们采用非对称纳什均衡谈判模型对回购补偿契约协调所产生的盈余收益进行分配。在纳什均衡谈判模型中,其决策变量为契约协调过程中双方所受益的最优单位产品的补偿价格,目标函数是供应链成员在契约协调过程中最优收益,必须将其最大化。每个参与方的收益取决于契约协调下的利润与Stackelberg博弈情形下收益之间的差额。因此非对称的纳什均衡收益谈判,可用如下模型来刻画:

其中μ为供应商的谈判能力,1-μ为零售商的谈判能力,分别为Stackelberg博弈下供应商和零售商的收益,求解上述模型,可得:

此外,一般情形下,不同的契约协调给供应链成员带来的收益也不相同,并且在现实中决策者往往只能选择其中的一种契约方式进行供应链的协调。因此,本文将在后续的算例分析中给出在满足区块链技术投资的条件下,供应链成员的最优契约选择策略。

5 算例分析

本节中我们采用MATLAB进行数值仿真,分析相关参数对均衡解及供应链系统收益的影响,并进一步验证相关结论。设某一生鲜产品的二级供应链系统,产品的单位成本(例如:生产成本,运输成本等)为c=2,单位产品的销售价格为p=8,且生鲜产品的生命周期为T=20;并且产品从生产到送达零售商的实际出产时间t=4;每次交易过程单位产品节约成本为=0.5,当生鲜产品的新鲜度为1时,市场需求量x服从[0,200]的均匀分布。

图1描述了单位产品区块链技术投入成本和风险规避度对合作博弈供应链系统的订货量及收益的影响,表明当区块链技术投入成本满足0＜^c＜(p-c)(1-κ(t)/κ(^t))+2时,投资区块链技术后,零售商的订货量增加,并且供应链系统的收益增加,因此投资区块链技术有利于供应链系统;当单位产品区块链技术投入成本满足＜^c＜(p-c)(1-κ(t)/κ(^t))+2,零售商的最优订货量虽然增加,但供应链系统的收益却较投资区块链技术之前降低,因此在实际操作过程中,供应链成员要当心这一陷阱;当^c＞(p-c)(1-κ(t)/κ(^t))+2时,投资区块链将不利于供应链系统的收益,这也进一步验证了结论1。图2表明,在Stackelberg博弈过程中,区块链技术投入成本越高、风险规避度越高零售商的订货量就越低,结合图3、图4可以看出,供应商和零售商的收益也会降低,并且在新鲜度信息透明和不透明两种情形下,都存在一个区块链技术投入的临界值,并且供应商和零售商所能接受的最优投资阈值不同。图5表明当区块链技术投入成本分担系数较低、风险规避度较高时,投资区块链技术会导致批发价格降低,当区块链技术投入成本分担系数较高、风险规避度较低时,投资区块链技术会导致批发价格升高。由图6可以看出,当供应商的隐瞒系数越高,其收益越高。但是当供应商隐瞒程度较低时,供应商能够通过区块链技术投资获得更多的收益,因此供应商可能更趋向于技术投资,而非隐瞒新鲜度。

图1 ()对合作博弈供应链均衡解的影响Figure 1Impact of ()on the equilibrium solutions under cooperative game

图2 ()对Stackelberg博弈零售商订购量的影响Figure 2Impact of ()on the order of retailer under Stackelberg game

图3 ()对Stackelberg博弈零售商收益的影响Figure 3Impact of ()on the revenue of retailer under Stackelberg game

图4 ()对Stackelberg博弈供应商收益的影响Figure 4Impact of ()on the revenue of supplier under Stackelberg game

图5 ()对Stackelberg博弈批发价格的影响Figure 5Impact of ()on the wholesale price under Stackelberg game

图6隐瞒系数对Stackelberg博弈供应商收益的影响Figure 6Impact of υon the the revenue of supplier under Stackelberg game

图7 、图9给出收入共享契约协调下,区块链技术投入成本对批发价格对供应链成员收益的影响,当批发价格位于时,供应链上下游成员的收益实现帕累托改进,达到双赢的效果,这也进一步验证了结论3。图8表明,供应商所提供的回购补偿价格越高,出于收益最大化的考虑,供应商所制定的批发价格就会越高;图10给出Φ对回购补偿供应链成员收益的影响,可以看出当制造商提供的购补偿价格满足此时供应链上下游成员也实现帕累托改进。

图7 区块链技术投入成本对收入共享批发价格的影响Figure 7Impact of ^con the wholesale price under revenue-sharing contract

图8 Φ对回购补偿契约批发价格的影响Figure 8Impact of Φon the wholesale price under repurchase compensation contract

图9 区块链技术投入成本对收益共享契约成员收益的影响Figure 9Impact of the revenue of supply chain members under revenue-sharing contract

图10 Φ对回购补偿契约成员收益的影响Figure 10Impact of Φon the revenue of supply chain members under repurchase compensation contract

表4中对比了收入共享契约、回购补偿契约供应链成员收益的变化,从中可以看出,在满足区块链技术投资条件下,回购补偿契约对零售商更有利,收入共享契约对供应商更有利。因此,在实际决策的过程中零售商应选择回购补偿契约,供应商应选择收入共享契约,但是对于供应链系统来说,不论选择哪种契约协调,其总收益均达到集中决策的情形。

表4 契约协调前后供应链成员收益对比Table 4Comparison of the profits of supply chain members before and after contract coordination

6 结论与展望

区块链技术所具有的非中心化、开放性、自治性、信息不可篡改性和匿名性等特性,使得该技术在促进供应链信息溯源和透明化管理方面极具吸引力,通过该技术可以实现产品实时信息溯源,供应链透明化,进一步消除信息不对称的影响。此外,区块链技术所具有的“智能合约技术”能够节约交易成本、缩短交易时间,进而能够减少生鲜产品新鲜度在流通过程中的损耗。

因此,本文构建由单一的供应商和风险规避零售商组成的二级生鲜供应链,利用区块链技术来解决生鲜供应链中新鲜度不对称问题,抑制供应商新鲜度的谎报行为,探讨不同情形下该技术的最优成本投资阈值和该技术投资前后对供应链均衡解的影响。在此基础上,设计收入共享契约、回购补偿契约来进行供应链的协调设计,并提出非对称的纳什均衡收益谈判模型,进行供应链盈余收益的分配。研究表明:在合作博弈的条件,投入区块链技术前后,零售商的最优订货量、供应链系统收益大小由单位产品区块链技术投入成本、缩短后的时间及单位产品的节约成本共同决定。当区块链技术投入成本越低,零售商的风险规避度越低,那么零售商的订货量、供应链系统的收益就越高,并且存在一个由区块链技术投入、缩短的时间和技术投入后所节约的成本三者之间的一个关系阈值,只有在低于阈值时投入区块链技术供应链才会收益,否则不利于供应链绩效的提升。Stackelberg博弈情形下,是否投资区块链技术取决于供应商,当零售商投入区块链技术能获取较大的收益时,可采取补贴供应商的方式,共同进行区块链技术的推广。在新鲜度信息透明和不透明两种情形下,都存在一个区块链技术投入的临界值,并且供应商和零售商所能接受的最优投资阈值不同。投资区块链技术后,通过回购补偿契约、收入共享契约均能够实现供应链的协调,使得供应链上下游成员的收益达到帕累托改进,实现双赢的效果。在非对称的纳什均衡谈判过程中,若供应商的谈判能力较强时,其分得的收益越高,反之就越低。

本文所提出的模型虽然对生鲜供应链产品信息溯源的管理具有一定的实践意义,但其仍然存在一定的局限性。首先,为了简化分析,将市场需求量假定为仅关于新鲜度的随机需求函数,因此下一步我们可以考虑将价格变动等影响因素引入到模型中;其次,本文只考虑了单个的制造商和零售商,而未考虑存在竞争的情形,下一步,我们将从竞争的角度出发做更深入的研究。