信息不對稱對閉環供應鏈MTO和MTS模式的影響研究

肖 群，馬士華

(1.云南財經大學商學院，云南 昆明 650221; 2.華中科技大學管理學院，湖北 武漢 430074)

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信息不對稱對閉環供應鏈MTO和MTS模式的影響研究

肖 群1,2，馬士華2

(1.云南財經大學商學院，云南 昆明 650221; 2.華中科技大學管理學院，湖北 武漢 430074)

在MTO(按訂單生產)和MTS(按庫存生產)兩種模式下，比對了信息不對稱和信息共享下產品定價、廢舊品回收率和零售商利潤的區別，研究結果顯示：(1) 產品定價、廢舊品回收率和零售商利潤不受生產模式改變的影響；(2) 在某些條件下，信息共享下產品的批發價、零售價、和廢舊品回收率均高于信息不對稱時的相應值，進行信息共享會增加閉環供應鏈的總體利潤，但零售商有可能通過信息共享喪失信息優勢，從而使得其利潤受損。因此為了促使零售商參與信息共享，信息共享參與方應投資建立安全的通信系統，以保證共享信息不被泄露。另外本文通過引入納什討價還價模型建立了一個公平的利潤劃撥機制，該機制使得最后的利潤劃分只取決于各參與方的議價能力，與各參與方對通信系統投資大小無關。

按訂單生產模式；按庫存生產模式；信息不對稱；信息共享

1 引言

20世紀90年代以來，廢舊產品引發的資源過度消耗和環境污染問題受到了全球的廣泛重視和關注，隨著社會的高速發展,對于節約能源和可持續性發展的呼聲越來越高。許多企業也發現利用回收的廢舊產品進行再制造能為企業贏得良好的聲譽和利潤，提升企業的競爭能力。廢舊物品的重新利用產生了與傳統物流方向相反的新型物流——從消費者回到生產商的“逆向物流”[1-4], 鑒于正向物流和逆向物流并存的實際問題，最近幾年，國內外的一些學者開始嘗試從正向物流和逆向物流集成的角度來進行研究，并提出閉環供應鏈管理這一全新的管理思想。國內外對于閉環供應鏈管理的研究大多數文獻都集中在信息對稱、新產品與再造品之間無差異假設下的建模分析，然而在實踐中，擁有私人信息的企業基于自身利益考慮可能會隱瞞信息甚至傳遞虛假信息，產生信息不對稱。信息不對稱對產品定價和公司績效產生的影響是目前學者研究的熱點[5-6]。Mukhopadhyay[7]研究的是生產互補產品的企業間共享非對稱的需求信息為產品定價和公司績效帶來的影響，研究顯示后做決策的公司總可通過信息不對稱而獲得更高的收益。需求信息共享后，互補產品企業的績效都隨之提高，并且信息共享帶來的價值增值將隨需求信息的預測精度的提高而增加。YanRuiliang[8]研究了雙渠道下，零售商通過制造商提供的批發價可以獲得更多的市場需求信息，形成需求信息不對稱。研究對比了信息不對稱時和信息共享后供應商和零售商的定價策略，得出信息共享可以提高整條供應鏈的收益。為了吸引零售商參與信息共享，該研究提出了基于各參與方議價能力的利潤劃撥方案，以保證各方信息共享后的收益高于信息共享前。Roy[9]研究了雙渠道下，各自渠道的進貨價格不一致時，信息不對稱對各自渠道定價的影響。艾興政[10]研究了傳統渠道與電子渠道進行需求信息共享對各自績效的影響。國內有部分學者對信息不對稱下閉環供應鏈進行了研究。熊中楷和張洪艷[11]分析了閉環供應鏈中，零售商具有私人回收成本的情況下的謊報行為,給出了信息不對稱情況下雙方的定價策略。ZhangPan[12]研究了零售商銷售成本為私有信息時，信息不對稱對供應鏈上各企業成員最優決策的影響。以上研究都基于制造商是按訂單生產模式MTO(Make-to-Order)的假設，沒有考慮到信息不對稱對制造商按庫存生產模式MTS(Make-to-Stock)下的績效影響。Yue(2006)研究了雙渠道下，信息不對稱對制造商在MTO和MTS模式下的定價和績效的影響[13]。研究顯示直銷渠道對零售商的績效產生負影響。而在某些條件下，信息共享能使得制造商和零售商的收益提高。相比傳統的開環供應鏈，閉環中正向物流中的產品定價和逆向物流中的廢舊產品回收率等更多變量會受到信息不對稱的影響。聶佳佳[14]研究了再制造商需求信息預測對回收再制造的影響，探討了再制造商與新產品制造商信息分享的可行性，但未考慮到零售商和制造商的需求預測信息相互共享對閉環供應鏈的影響。本研究基于以上分析和成果，提出在MTO和MTS模式下，對比了信息不對稱時和信息共享時閉環供應鏈的產品定價和廢舊品回收率的變化，并提出安全信息系統下的信息共享補償機制，來分撥信息共享帶來的利潤增值，以保證制造商和零售商都能通過雙方共享需求預測信息而提高收益。

1 問題描述和模型假設

1.1 問題描述

考慮由一個制造商和一個零售商組成的二級供應鏈，制造商生產一種產品。該產品即可全由原材料生產也可由回購的廢舊產品進行制造和再制造，制造和再制造產品的性能完全相同，且在同一市場上銷售。制造商為渠道雙方的領導者，負責產品生產和回收，零售商為追隨者，負責產品銷售。具體結構如圖1：

圖1 閉環供應鏈系統結構

1.2 符號約定

cM：制造商用原材料生產新產品的單位成本。

cR：制造商采用回收舊產品進行生產的單位成本。

p：產品的銷售價格。

w：產品的批發價格。

τ：回收率。0<τ<1，表示從所有已銷售產品中回收到廢舊品比重。企業可以通過增加對回收的投入來提高回收率。該比例越高，制造商使用回收到的產品進行再制造的產品越多。

Q：制造商在觀察到實際需求前提前生產的產量。

h：制造商的成品庫存成本。

s：制造商的缺貨懲罰成本。

1.3 模型假設

(1)制造商為渠道的領導者，零售商為追隨者。

(4)產品的需求是線性函數為：a-bp。a為潛在的市場規模，b為市場對產品價格的敏感度。

制造商和零售商對需求信息預測時使用的經驗數據和預測方法使得誤差項εM和εR是相關的，而其使用的歷史數據和預測方法越相似，相關程度越高。預測誤差的協方差矩陣為：

2 信息不對稱和信息共享下MTO生產模型

圖2 信息不對稱時貝葉斯博弈時序(MTO模型)

期望利潤函數分別為：

(1)

(2)

2.1 信息不對稱下貝葉斯博弈

在貝葉斯博弈時，制造商和零售商之間未進行信息共享，用上角標NS表示信息不對稱情況下的各個決策變量，與角標S表示信息共享時的各個決策變量相區別。

博弈的時序如圖2。無信息共享時，制造商用其私有的預測信息fM來決策最優的批發價wNS和回收率τNS，并提供給零售商。零售商可以根據制造商提供的批發價wNS和回收率τNS推知制造商對市場需求的預測信息fM。零售商做決策時已經知道fM和fR，但制造商做決策時卻只知道自己的市場預測信息fM，形成信息不對稱。

根據以上分析，信息不對稱時制造商和零售商的期望利潤函數轉換為：

(3)

(4)

命題1 信息不對稱時，MTO模式下制造商和零售商貝葉斯均衡為：

(5)

證：用逆向歸納法，零售商由制造商提供的批發價w和τ可推知制造商對需求市場的預測fM。此時零售商的期望利潤為:

將上式求出的零售商最優價格函數代入到制造商的期望利潤函數中有:

(6)

制造商期望利潤函數的變換過程中，利用到一個結果E(aI|fM)=aM。

結論1 信息不對稱時，MTO模式下制造商和零售商的相應利潤為：

(7)

證：將命題1的結果代入到制造商和零售商的期望利潤函數(3)和(4)中即可。

2.2 信息共享時斯坦伯格博弈

制造商和零售商將自己的市場預測信息與對方進行共享，雙方決定最優的批發價、廢舊品回收率和產品價格以最大化期望利潤。故制造商和零售商的期望利潤函數為(博弈時序如圖3)：

(8)

(9)

命題2 信息共享時，MTO模式下制造商和零

圖3 信息共享時斯坦博格博弈時序(MTO模型)

售商斯坦伯格均衡為：

(10)

證明同命題1。

結論2 信息共享時，MTO模式下制造商和零售商的期望利潤分別為：

(11)

證：將命題2的結果代入到式(8)，式(9)。即可得結論2。

命題3 信息共享時，MTO模式下制造商和零售商的期望利潤隨著任何一方的預測信息的精度提高而增加。

信息共享時，潛在市場由雙方的預測信息共同決定，制造商和零售商任何一方的決策變量的確定都依賴于雙方對潛在市場的預測信息，任何一方預測信息的精度提高，都有助于制造商和零售商期望利潤的提高。

2.3 信息不對稱與信息共享時比較

命題4MTO模式下，當aM

證：信息共享前后產品的最優零售價、批發價和回收率有如下關系：

制造商和零售商集中決策下，保證雙方利潤為正，有4k-bΔ2>0。故上述三式與(aI-aM)同號。

當制造商對未來的需求持悲觀態度時，對需求預測比較保守，零售商與制造商分享市場需求信息后，消除信息不對稱帶來的負面效應，受零售商看好未來市場影響，制造商會提高批發價，而零售商為了保持一定的利潤也會提高零售價，同時舊產品的回收比例也會隨著需求預測增大而增大；當制造商對未來需求估計過高，導致產品生產過量，零售商為了減小庫存壓力，不得不降價以進行促銷，而制造商也不得不降低批發價以保證零售商愿意參與產品促銷，由于市場已有產品過剩，減少投入新產品生產，需要回收的舊產品也隨之減少，回收率下降。

命題5MTO模式下，當aM

證：信息共享分別為制造商和零售商帶來的價值為：

aI>aM時，由于4k-bΔ2>0，根據需求函數非負，有aI-bcM>0，則(aI-aM)(bΔ2-4k)+8k(bcM-aI)<0，

信息不對稱時，制造商只能根據自己對市場的估計向零售商提供批發價格，當制造商對需求的預測小于潛在需求時，制造商決定的生產量很有可能不能滿足市場需求，產品最終會因為供不應求而提高零售價，但由于信息不對稱，制造商仍根據自己的悲觀估計來制定批發價，產品因為不能滿足市場需求而提高零售價所帶來的額外利潤全歸零售商所有。故此情形下進行信息共享會使得制造商受零售商樂觀估計影響，增加對未來市場的信心，提高產品批發價，從而增加了利潤，而批發價格升高使得零售商的利潤產生損失。

表1 信息不對稱和信息共享下MTO模式的最優決策

3 信息不對稱和信息共享下MTS模型

在按庫存生產模型中，將各決策變量的上角標加*，與MTO模型中的各決策變量相區別。

制造商在知道實際需求前就要進行預生產，假設制造商的生產量為Q，實際需求發生以前，制造商根據自己的需求預測信息決定產量Q、批發價格和回收率，并提供批發價格給零售商，零售商仍可從批發價格推知制造商對需求的預測，聯合自己的需求預測決定最優零售價格。在信息不對稱時制造商和零售商的期望利潤函數為：

E[πR|fR,fM]=E[(p-w)(a-bp)|fR,fM]

(12)

(13)

命題6MTS模式下，信息不對稱和信息共享下制造商和零售商的最優決策如表2。

證：與MTO模式下的證明一樣。當需求信息不對稱時，用逆向歸納法，在零售商的期望利潤最大化下求出零售商對制造商提供的 批發價和回收率的最優反應函數

表2 信息不對稱和信息共享下MTS模式的最優決策

命題7 在MTS模式下，aM

σMN-σI>0,但σMN,σI相對需求aMN,aI比較小，故QS*-QNS*>0。

Lee[16]指出需求的不確定性在供應鏈的傳遞過程中產生牛鞭效應。在按訂單生產時，制造商不用決定生產量，其利潤只受批發價格和銷售量影響，而零售商在維持一定利潤水平的同時會盡可能多的銷售產品。按庫存生產模式中制造商的批發價和生產量都受到了需求預測的影響。如果產量不足則會有缺貨成本懲罰，產量過剩又會導致持有庫存成本增加。故信息共享對提前生產模式影響更大。

命題8 零售商的期望利潤、廢舊品的回收率、產品定價并未受到制造商生產模式改變的影響。但在MTS模式下，當aM

證：由表1和表2可知庫存生產模式下，制造商承擔了所有的庫存風險，故零售商的期望利潤、廢舊品的回收率和產品定價只受需求預測的影響，與制造商采取何種生產模式無關。生產模式的改變只會使制造商的利潤有所改變。故在MTS模式下，信息不對稱對零售商的影響與MTO模式下一樣，當aM

命題9 當aM0則在MTO和MTS兩種模式下，信息共享會提高整個供應鏈的收益。

證：在MTO模式下，由表1有供應鏈的總利潤在信息不對稱下和信息共享后的差別為：

因為需求非負有aM-bcM>0，且4k-bΔ2>0。

當aI>aM，

同理可得在MTS模式下：

即此時在兩種生產模式下，整條供應鏈信息不對稱時的收益低于信息共享時的收益。由命題5知，信息共享使得零售商的利潤降低，但由于信息共享為制造商帶來的利潤增額大于零售商所減少的利潤，故整條供應鏈的總利潤比信息共享前高。制造商可在保證自己利潤增加的前提下，分撥部分由信息共享帶來的利潤增額給零售商，吸引零售商參與信息共享。

4 安全信息共享下的利潤劃撥方案

上述分析得出當制造商對市場持悲觀態度，特別是當制造商對市場的信息了解有限時，信息不對稱會影響制造商的利潤，處于供應鏈領導地位的制造商可以將由信息共享帶來的額外利潤劃撥一部分給零售商，使得零售商參與信息共享后所得的利潤不比信息不對稱時少，建立戰略聯盟關系進行長期的需求信息共享。

以往的文獻一般提出建立補償機制以激勵零售商與制造商進行信息共享。但在實際中很多企業為了安全運營而不愿進行信息共享。互聯網的便利性使得信息更容易及時傳遞和共享，但其開放性使得傳遞的信息容易被黑客或者競爭對手截獲，從而泄露其商業機密，使進行信息共享的雙方蒙受損失[17-19]。Atallah[20]首次提出將密碼技術里面的安全多方計算引入供應鏈管理中，設計了安全供應鏈合作(SSCC:SecureSupplyChainCollaboration) 協議。隨后不少學者對安全供應鏈進行了研究，提出了安全的聯合采購協議，安全的經濟批量的計算模型和安全的產能分配模型[21-26]。引入安全的通信系統建立安全供應鏈，讓供應鏈參與各方能在協同合作的同時，保護自己的商業信息安全是實施信息共享的必行趨勢。我們提出讓制造商與零售商投入一定的資金建立安全通信系統，以保證信息共享的安全實施。

假設安全信息系統是一次性投入，但分攤到每次通信中，成本比較小，遠小于信息共享帶來的利潤。假設每次通信投入成本為IR和IM,信息共享后，通過利潤劃撥方案制造商可獲得ΔπM的利潤，零售商可得到ΔπR的利潤。則有IR<ΔπR,IM<ΔπM。

在引入了安全通信系統下的補償機制后，制造商和零售商的期望利潤分別為：

(14)

(15)

零售商與制造商最終的利潤取決于通過信息共享帶來的整體利潤如何在二者之間劃分，下面將引入納什討價還價模型來最優化制造商和零售商的利潤劃撥。假設零售商與制造商的效用函數為:

μi(Δπi-Ii)=(Δπi-Ii)γi,i=R,M

(16)

其中，γR和γM分別是零售商和制造商的風險規避程度，其值越大則風險偏好程度越大。根據納什討價還價模型，信息共享帶來的利潤劃撥可通過解決以下最優化問題得到：

MaxμR(ΔπR-IR)μM(ΔπM-IM)=(ΔπR-IR)γR(ΔπM-IM)γM

(17)

上述問題化解為：

(18)

則制造商和零售商在安全的通行系統中進行信息共享后，最終利潤為：

(19)

制造商和零售商的最終利潤與總的安全信息系統投資有關，與零售商或制造商某一方的投資量無關，無論零售商還是制造商誰多出資建立安全信息系統都不影響最后的利潤獲得。即使信息系統全部由某一方投入，也不會使得該方在最終的利潤獲得上處于不利地位。這使得實際中安全信息系統不會受某方資金短缺而影響雙方進行信息共享。最終的利潤分撥比例取決于制造商和零售商的議價能力γM和γR。當γR>γM時，說明零售商的議價能力高于制造商，零售商將分得較多的利潤；反之則是制造商將分得較多的利潤；如果γR=γM，制造商和零售商將分得一樣多的利潤為(Δπ-I)/2。

5 數值算例

假設a=50,σ0=4,cM=12,b=0.8,k=2,Δ=3,σR∈{2,3,4,5,6},σM=3,隨著零售商的需求預測誤差增大，產品的零售價偏離最優零售價越大，而依賴價格的需求會隨之受到影響，從而使得制造商的利潤隨著零售商的需求預測的誤差增大而減少。圖4中制造商在信息共享下的利潤一直高于信息不對稱時的利潤，說明信息共享總是使得制造商受益。且預測信息誤差越大，信息共享帶來的效用越大，制造商促進信息共享的主動性越強。

圖4 零售商信息預測對制造商利潤影響

圖5 零售商信息預測對零售商利潤影響

圖5說明信息不對稱時，零售商從批發價推知制造商需求預測，擁有信息優勢的零售商將獲得更多的利潤。故此時零售商利潤在信息不對稱下高于信息共享下的利潤。而一旦零售商的需求預測誤差增大，制造商的批發價不受零售商預測的影響，但零售商的產品零售價和需求同時受到其需求預測誤差增大的影響，故此時零售商利潤減少的特別快，低于信息共享下的利潤。

圖6 制造商信息預測對零售商利潤影響

圖7 制造商信息預測對制造商利潤影響

假設a=50,σ0=2,cM=12,b=0.8,k=2,Δ=3,σM∈{1,2,3,4,5},σR=3,圖6說明信息不對稱時，后做決策的零售商因為擁有完全信息而獲得額外的利潤，故信息不對稱時零售商的利潤總高于信息共享下零售商的利潤。隨著制造商的預測誤差增大，信息不對稱時，完全信息優勢為零售商帶來的利潤越高，而在此時進行信息共享會使得零售商的這部分利潤減少。故隨著制造商的預測誤差增大，信息共享不僅使得零售商的利潤減少，而且減少得特別快。

圖7說明制造商利潤因為需求預測誤差增大而減小。因為零售商在任何情況下都擁有完全信息，故零售商對需求的預測在信息共享前后對產品零售價影響變化不大。信息共享對制造商的批發價影響較大，特別當制造商對需求信息的預測誤差比較大時，信息共享會使得制造商會聯合零售商的需求預測修正自己的需求預測，此時信息共享能為制造商帶來利潤增值更為明顯。

圖8 制造商信息預測對回收率影響

圖9 零售商信息預測對回收率影響

本研究中，制造商負責廢舊產品的回收，而回收率是隨需求增加而增加的。如圖8所示，當制造商的需求預測誤差增大時，回收率會因為需求預測偏離真實需求增大而減小。由前面分析知信息共享總是使得制造商獲得更多的信息，故信息共享下的廢舊產品的回收率高于信息不對稱下的回收率。而集中決策消除了零售商和制造商的雙重邊際化效應，使得回收率高于分散決策下的回收率。

圖9說明信息不對稱時，由于廢舊產品回收率由制造商根據自己的需求預測而決定，因而受零售商需求預測的影響較小。信息共享下，制造商的需求預測誤差會受到零售商預測誤差增大的影響隨之增大，回收率會因為需求預測偏離真實需求增大而減小。低于信息不對稱下的回收率。

6 結語

以往大部分文獻對信息不對稱下閉環的研究都集中在如何設計契約進行協調，并未研究信息不對稱對不同生產模式的影響。本文考慮了按訂單生產和按庫存生產兩種模式下，閉環中產品的定價、廢舊品回收率和各企業的利潤在信息不對稱下和信息共享時的區別。研究結果顯示廢舊品的回收率、產品的定價和零售商的利潤未受到生產模式的改變的影響，但信息不對稱會影響這些決策變量最優值的確定，并引起供應鏈非效率現象出現。通過分析可知在某些條件下，進行信息共享，增加信息透明度會增加閉環供應鏈的總體利潤，但零售商有可能通過信息共享喪失信息優勢，從而使得其利潤受損。故提出安全通信系統下的信息共享補償機制，該補償機制使得無論哪方出資建立安全信息系統都不影響最終利潤的分撥，而利潤的分撥取決于雙方各自的議價能力。公平的利潤分撥方案促使供應商和制造商進行安全的信息共享。

附錄1

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The Research on the Effect of Asymmetric Information on MTO and MTS in Closed-loop Supply Chain

XIAO Qun1，2，MA Shi-hua2

(1.Yunnan University of Finance and Economics, Kunming 650221, China;2.Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

A decentralized distribution closed-loop channel is considered.The manufacturer is the stackelberg leader of the channel, who has incorporated a remanufacturing process for used products into her original production system, so that she can manufacture a new product directly from raw materials, or remanufacture part or whole of a returned unit into a new product.Facing random demand of a single product with a short life cycle, a setting where the retailer has accurate demand information while the manufacturer does not is considered.Under the asymmetric and complete information condition, the product pricing, the recovery rate and the retailer’s profit in make-to-order scenario and make-to-stock scenario respectively are compared.It is found that:(1) the product pricing, the recovery rate and the retailer’s profit are not affected by the change of the production mode; (2) In some conditions, information sharing would increase the whole supply chain profit, but the retailer would lose the information superiority so that his profit would decrease.In order to attract the retailer to share his private information, the manufacturer and the retailer can invest to establish a security communication system jointly to assure to reach the demand information won’t be revealed.Then the whole revenue of the closed-loop supply chain will be more than that in asymmetric information.For ensuring an information sharing equilibrium and an fairly revenue allocation, a nash bargain model is proposed, in which the manufacturer and the retailer not only get back the communicaiton investment cost, but also get more profit decided by their bargain power respectively and is independent of the amount of the communication system investment.

make-to-order; make-to-stock; asymmetric information; information sharing

1003-207(2016)05-0139-10

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2016.05.016

2014-10-29；

2015-07-22

國家自然科學基金資助項目(71472069)

簡介：肖群(1979-)，女(納西族)，四川內江人，云南財經大學商學院講師，華中科技大學管理學院博士生，研究方向：物流與供應鏈管理，E-mail:xiaoqun182@sina.com.

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