重大工程關鍵部件供應商合作機制研究

時茜茜　朱建波　盛昭瀚　陶莎

摘要：針對重大工程關鍵部件供應商的合作問題，基于演化視角建立供應商的合作博弈模型，分析雙方合作的影響因素，并進一步構建業主參與下的激勵與懲罰機制，對其影響因素進行探討。研究結果表明，合作生產的超額收益與不合作時支付的租金的增加對雙方合作有促進作用，合作投資成本與“搭便車”收益的增加則不利于博弈雙方走向合作，投資成本的合理分擔與業主參與下有效的激勵和懲罰機制可以降低“搭便車”行為的產生，促進供應商間的合作。

關鍵詞：重大工程；關鍵部件；有限理性；合作機制

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.11.27

中圖分類號：F284 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2015）11-0124-06

Abstract：By the evolutionary game theory， this paper researched on the cooperation mechanism between key components suppliers in mega project， and analyzed the influence factors of bilateral cooperation， and then studied the impact of the incentive and punishment mechanism when the owner participated in. Result showed that， the probability of cooperation of both sides had a positive correlation with excess income of cooperation and the rent paid when noncollaboration， and a negative correlation with cost of investment and extra income obtained by freerider behavior. Reasonable sharing of investment cost and the incentive and punishment mechanism can control the freerider behavior and promote the cooperation between suppliers.

Key words：mega project； key component； bounded rationality； cooperation mechanism

當前，建筑工業化的理念得到了工程實踐界的普遍認同，我國重大工程建設正經歷著由“工程建造”向“工程制造”轉變[1]，特別是鋼箱梁、圍堰鋼結構等關鍵部件，在質量要求高和工期要求緊的雙重壓力下采取工廠化預制的生產方式，使得工程由開放的施工環境變為封閉條件下流水線式的精密制造環境，降低了施工的管理復雜性、提高了產品的質量穩定性[2～4]。

在工廠化預制的生產方式下，重大工程關鍵部件的模塊化生產使其形成了分布式的供應方式，例如，港珠澳大橋鋼結構制造按工序分解為板單元制造、梁段拼裝、現場連接三階段，其中構成鋼箱梁的各種板單元，分別在中鐵山橋、武船重工、上海振華、中鐵寶橋的位于山海關、武漢、南通、揚州的基地制造，再分別集中到各企業的中山基地進行拼裝。不在制造企業中一次完成加工，而采用模塊化生產、近場大節段拼裝，這種分布式供應鏈的產生，來源于節約運輸成本、保障運輸安全、業主合同要求等內外部多重需求，在這種分布式供應鏈下，供應商間的協同合作可以使其以較少的投入獲得所需要的其他000000000000資源[5]。因此，重大工程分布式供應鏈尤其是近場制造拼裝中的合作問題值得深入研究。

目前，關于供應鏈中的合作問題研究主要集中在合作伙伴的選擇、合作的投資和利潤分配、合作的懲罰與監督等方面。王紅衛等研究了工程建設中動態物資需求情況下動態選擇合作伙伴的問題[6]，Akintoyeet和Saad等分別通過對英國建筑業的調查研究，實證分析了建筑企業越來越多利用供應鏈管理方法來建立長期的戰略合作伙伴關系[7，8]。宋波等探討了非對稱性視角下戰略聯盟合作的穩定性問題[9]。陳洪轉等關注復雜產品主制造商與供應商協同合作問題，研究了主制造商激勵供應商的最優成本分擔問題，為復雜產品主制造商供應商的長期戰略合作激勵策略制定提供決策依據[10]。Juho Ylimki構建了產品開發的合作供應鏈的新的理論框架，研究了合作者的參與水平和其關系的合法結構對合作的影響[11]。Michael Song等認為供應商的參與對產品開發有很大的促進作用，投資和收益分擔影響了制造商與供應商的合作概率[12]。宗勝亮等構建了合作研發的一般契約和利益共享契約模型，并研究得出在合理的利益分配區間內共享契約是較優選擇[13]。Laan等通過實證研究表明，采用工程聯盟方式可減少工程建設的機會主義行為，合理的激勵機制可以防范機會主義行為[14]。丁絨等從復雜適應系統理論的自組織演化視角探討企業聯盟中增強懲罰的合作規范機制，為企業合作提供具體的實施指導[15]。

本文在現有研究基礎上，對分布式供應鏈下重大工程關鍵部件供應商間的合作問題進行研究。重大工程關鍵部件供應商具有較強的異質性，限于推理和認知能力，很難做到完全理性，因此，本文以有限理性為假設前提，運用演化博弈的方法，構建重大工程關鍵部件供應商間的合作博弈模型，探討超額收益、“搭便車”收益、租金支付、投資額分擔等因素對合作策略的影響，為重大工程關鍵部件供應商間合作機制的建立提供新思路和理論建議。

1模型建立與分析

11基本假設和模型建立

本文考慮的是重大工程關鍵部件供應商間（假設分別為供應商1與供應商2）的合作關系，即是否選擇共建廠房、共用設備人員等資源進行合作生產。假設供應商1與供應商2相互獨立，通過構建演化博弈模型，研究供應商間合作的演化情況。

假設：

（1）供應商獨立生產的正常收益為ui（i=1，2，u1≠u2，u1，u2>0）。

（2）如果供應商之間合作生產，對廠房和設備等資源的投資額為c，合作雙方對投資額的分擔系數為ρ和（1-ρ），ρ∈（0，1）。

（3）如果供應商之間合作生產，則提高了廠房、設備和工人的利用率，在原收益基礎上獲得超額收益，分別用e1和e2表示。

（4）如果一方合作一方不合作，不合作方會選擇租賃合作方的廠房和設備等資源，支付合作方租金，供應商1和供應商2獲得的租金分別用m、n表示（m，n>0），另獲取因“搭便車”行為而獲取的額外收益，分別用e′1和e′2表示（e′1，e′2>0）。雖然合作方可以獲得租金，但由于重大工程關鍵部件的高標準和高技術要求，使得租金遠不及對廠房和設備等資源的投資額，因此有m-ρc<0，n-（1-ρ）c<0；而不合作方由于“搭便車”行為使得獲得的額外收益大于租金投入，因此有e′1-n > 0，e′2 -m>0。

（5）供應商1采取合作策略的概率為x，采取不合作策略的概率為1-x；供應商2采取合作策略的概率為y，采取不合作策略的概率為1-y（x，y[0，1]）。

由此，構建重大工程關鍵部件供應商的博弈支付矩陣[16]，見表1。

根據圖3，當供應商選擇合作策略下的超額收益與獲得租金的總和大于它選擇不合作策略下的額外收益與支付租金的總和時，雙方最終的博弈結果要么都選擇合作，要么都選擇不合作，即系統最終收斂到O（0，0）或B（1，1）。這兩個點都是此博弈系統的ESS，但系統最終收斂到O（0，0）還是B（1，1）取決于此系統的初始狀態。當初始狀態落入圖中的M區域（即四邊形OCDA）時，系統朝著O（0，0）收斂，即供應商均選擇不合作策略；當初始狀態落入圖中的N區域（即四邊形ABCD）時，系統朝著B（1，1）收斂，即供應商均選擇合作策略。

13演化穩定策略的影響因素分析

根據上文可知，供應商合作演化博弈的穩定策略是（合作，合作）和（不合作，不合作），最終選擇哪個策略，由區域M、N的面積大小來定。因此，分析區域N面積的影響因素即可得到影響供應商合作的因素。

當供應商1選擇合作時獲得的收益與單獨合作時獲得的收益和不合作時獲得的收益的差值大于供應商2時，即e1+n-e′1-m>e2+m-e′2-n，則SNρ>0，SN是ρ的增函數，那么供應商1分擔的投資額應該增加；當供應商1選擇合作時獲得的收益與單獨合作時獲得的收益和不合作時獲得的收益的差值小于供應商2時，即e1+n-e′1-m

2考慮業主參與的模型拓展

在重大工程中，業主非常關切工程整體價值的提升，業主希望工程安全、優質、高效地建成，因此，業主往往會參與供應商的生產過程，特別是考慮到對產品生產質量、進度的控制及創新管理等問題時，業主往往會鼓勵供應商間進行合作生產，同時為控制“搭便車”行為，在業主的監督下，供應商間制定懲罰機制[17]。因此，假設激勵和補貼收益為E，懲罰成本為P，E，P>0，業主參與下供應商合作博弈的支付矩陣如表2所示。

結論6：引入業主參與的情形下，當獎懲力度較小時，合作演化系統最終收斂到（0，0），即供應商均采取不合作的策略；當獎懲力度適中時，（0，0）和（1，1）都是此博弈模型的ESS，此博弈模型的最終收斂平衡點和采取的策略取決于初始狀態；當懲罰力度較大時，系統最終收斂到（1，1），即供應商均采取合作的策略，此時，懲罰力度足以補償合作方的損失，不合作的一方會因為高額的罰金和合作補貼的誘惑而放棄不合作的“搭便車”想法，而合作方會因為高額的激勵補貼而選擇繼續合作，因此，此情形下供應商博弈的結果將是（合作，合作）。

3數值模擬與分析

為進一步驗證相關結論，本文應用Matlab進行數據模擬。由于供應商不合作情形下的正常收益不影響模型的計算結果，在數值模擬中不予給出。

以重大工程某兩個供應商的合作生產為例，在研究某一些參數變動時，相關參數取值為：c=1000萬元，e1=4000萬元，e2=2500萬元，e′1=2000萬元，e′2=1000萬元，ρ=06，m=100萬元，n=150萬元。投資額對博弈演化結果的影響為較簡單的線性，在數值模擬中不作考慮。

31合作生產下的超額收益對合作的影響

假設供應商采取合作生產的策略下獲得的超額收益e1、e2分別在[2500，4500]、[1500，3500]區間內變動，其他參數不變，得到圖4?？梢园l現當e1、e2逐漸增大時區域N的面積也逐漸增大，這說明當供應商在合作生產的情形下獲得的超額收益逐漸增加時，其選擇合作策略的概率也逐漸增大。這主要是因為合作生產的超額收益越大，供應商獲得的利益就越大，這種逐漸增大的利益會使雙方的合作動力越來越強，從而選擇合作生產的概率就越大。圖4驗證了結論2。

32不合作下支付的租金對合作的影響

假設供應商選擇不合作時支付的租金m、n在[50，200]區間內變動，其他參數不變，得到圖5?？梢园l現當m、n逐漸增大時區域N的面積也逐漸增大，這說明當供應商選擇不合作的情形下所需支付的租金越大，雙方合作的概率越大。這主要是因為選擇不合作一方所需支付的租金越多，風險顧慮越大，這使得其改變策略選擇合作生產的動力越來越強，因此雙方合作的概率就越大。圖5驗證了結論3。

33不合作下的額外收益對合作的影響

假設供應商不合作時的額外收益e′1、e′2分別在[2000，3500]、[500，2000]區間內變動，其他參數不變，得到圖6?？梢园l現當e′1、e′2逐漸增大時區域N的面積逐漸減小，這說明當供應商選擇不合作時獲得的額外收益逐漸增加時，其選擇合作策略的概率逐漸減小。這是因為當不合作方“搭便車”行為產生的收益越大時，機會主義行為產生的動力越強，從而選擇合作生產的概率就越小。圖6驗證了結論4。

34投資額分擔與超額收益占比對合作的影響

假設e2=2500萬元，供應商1在合作時獲得的超額收益的占比α在[05，09]區間變化，其他參數不變，得到圖7。從圖中可以發現當α增大時ρ也增大，區域N的面積才會增大，ρ減小時區域N的面積就會減??；而當α減小時ρ減小，區域N的面積才會增大，ρ增大時區域N的面積會減小。因此為了保障區域N的面積增大，ρ應與α呈正相關關系。這說明供應商合作生產時對投資額的分擔應與其獲得的超額收益的占比呈正相關關系，此時博弈系統向（合作，合作）演化的概率會變大。這是因為當供應商的付出與收入正相關時會獲得公平感，在公平感的激勵下，雙方更傾向于選擇共同合作。圖7驗證了結論5。

35業主參與對合作的影響

當業主參與時，假設激勵收益E=500萬元，懲罰成本P=200萬元，供應商獨立生產的正常收益分別為u1=1500萬元、u2=700萬元，其他參數不變，得到業主參與下供應商合作博弈的支付矩陣，見表4。

從表4可見，供應商1和供應商2的占優決策均是合作策略，在此情形下，供應商合作博弈的納什均衡為（合作，合作）。這證明了結論6，當P+E=700>max{ρc-m，（1-ρ）c-n}=max（500，250）時，即獎懲力度較大時，合作演化系統最終收斂到（合作，合作）。這是因為獎懲力度足夠大時，可以使一方不合作時合作方的損失得到彌補，從而雙方一致選擇合作。

4結語

本文從演化視角出發，以供應商的有限理性為假設前提，研究重大工程關鍵部件供應商之間的合作機制，構建了雙方合作的演化博弈模型，分析了策略選擇的影響因素，并結合工程實際情形，構建業主參與下的激勵和懲罰機制，進行參數設置和數值模擬。研究結果表明，供應商合作生產所獲得的超額收益與不合作時所需支付的租金的增加，可以使得博弈雙方向合作策略演化；供應商合作生產的總投資額與“搭便車”行為產生的額外收益的增加，不利于博弈雙方選擇合作策略；供應商合作生產時投資成本的合理分擔有利于實現公平感，保證雙方有利可圖；業主參與下有效的激勵和懲罰機制可以減少“搭便車”行為的出現，保障供應商間合作的順利進行。

本文僅研究了重大工程中兩個供應商的合作關系，更多供應商參與的情形有待進一步探討，并結合工程實踐進行修正和深化研究。

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（責任編輯：石琳娜）