模糊博弈環境下共享單車O2O供應鏈收益分配研究

沈佳杰 （蘭州交通大學 交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070）

1 共享單車發展現狀

隨著移動互聯網的發展，智能手機的普及和移動支付功能的不斷完善，無樁停靠的共享單車模式獲得了市場的廣泛認可，共享單車行業日益發展壯大，越來越多的共享單車運營企業加入到這種基于共享經濟的新型企業經營模式中[1-2]。根據中商產業研究院《2018-2023年共享單車行業市場前景及投融資戰略研究報告》數據顯示，截至2017年12月，國內共享單車用戶規模已達2.21億，2018年底將突破2.98億人。2018年國內共享單車市場規模將達178.2億元，增速達73.3%；到2020年，國內共享單車市場規模或將突破300億元。當前共享單車行業發展由成長期逐漸過渡至成熟期，新品牌運營商不斷出現形成充分競爭，行業格局發展為較集中的競爭形勢。當各共享單車運營商占領了一定比例的用戶基礎和市場規模之后，不再使用大量搶占市場份額的擴張策略，在市場成長期內，運營企業必須要考慮收益問題，研究新收益模式，以確保企業在激烈的市場競爭中維持運營。

2 共享單車收益模式分析

共享單車運營商前期投資成本高，資金回收周期長，短期內盈利困難[3]。目前共享單車運營商的收益模式主要來自三個方面：

（1） 計費收益

計費收益是共享單車盈利的主要來源，市場投入量大，用戶基礎多，盈利越多。ofo小黃車的計費標準為在校師生每小時0.5元，社會用戶每小時1元，不滿1小時的按1小時來計費；摩拜單車根據車身標注的不同車型和版本，分為每半小時0.5元和每半小時1元，不滿半小時的以半小時計。哈羅單車收費標準為每半小時1元，不足半小時的按半小時計。計費收益周期長，對于運營商來說是一個考驗。

（2） 廣告業務收入

對于廣告商來說，新興的“互聯網+”產業往往是首選的宣傳平臺。共享單車運營商通過在手機APP平臺以及單車車體投放企業廣告，來收取廣告業務收益，并以其用戶基數多，APP點擊量大，單車數量多、流動性強等優勢，與企業合作得到雙贏。

（3） 押金投資收益

在共享單車行業起步之初，用戶需交付押金才可使用共享單車。群眾普遍認為這是共享單車運營商的一種特殊融資方式，飽受爭議；并且在行業發展中有不少運營商因為押金退還危機而退出市場。從2017年3月開始，ofo小黃車聯合芝麻信用推行650信用分免押金活動，隨后覆蓋至25個城市；但從2018年5月開始，ofo逐漸取消了信用免押金騎行服務。哈羅單車于2018年3月開啟全國信用免押金服務。2018年7月5日，摩拜單車宣布在全國推出無門檻免押金服務，超過2億用戶可享受免押金騎行。如今，免押金服務成為共享單車行業競爭的又一大法寶。

3 共享單車O2O供應鏈

共享單車O2O供應鏈由共享單車制造商、運營商和用戶直接參與，通過互聯網交易平臺即手機APP，把線下的商務機會傳遞給消費者。在線上處理用戶訂單和資金流動，線下處理商流和客流。

為共享單車運營商代工生產單車已經成為我國自行車產業發展的主流，市場上的共享單車并不全由運營商自己制造，往往有專門的單車制造商，如富士達、飛鴿、上海鳳凰、騎達、富士康等企業。在共享單車產業鏈中，制造商不會只接受一家運營商的訂單，同等而言，運營商也有多個制造商為其生產制造共享單車。由于技術水平或者經濟因素的影響，各制造商企業在供應鏈中的資源投入程度不盡相同。在一個共享單車運營商與其對應的多個共享單車制造商構成的供應鏈中，運營商根據價格、效率選擇制造商生產單車，各制造商依據自己的業務能力，承擔相應數量的訂單。

4 基于模糊博弈的共享單車O2O供應鏈收益模型

為使共享單車企業自身兼具競爭力和盈利能力，其O2O供應鏈上的企業往往會合作結成聯盟以謀求整個供應鏈收益最大化。在博弈論中所有局中人的集合視為聯盟，企業間的收益分配與博弈論中各局中人的收益分配具有相同的數學基礎[4]。由于技術水平或經濟因素限制，共享單車企業以一定的參與程度進行聯盟合作，即為模糊博弈下的共享單車供應鏈收益分配問題，可利用模糊博弈理論和模糊Owen聯盟值來求解。

（1） 模型描述與分析

給出以下模型中涉及到的參數符號說明：Omi表示線上對制造商i生產的共享單車需求次數；Oni表示線下對制造商i生產的共享單車需求輛數；Nmi表示市場對制造商i生產的共享單車潛在需求次數；Pm表示用戶每次使用共享單車的平均計費價格；Pn表示每輛共享單車損耗、運營維護成本；x、yi分別表示共享單車運營商的產品研發投入和共享單車制造商i的生產力投入；λ、ε、η分別表示用戶對共享單車計費金額的敏感度、對共享單車技術含量的敏感度以及對共享單車性能體驗的敏感度；γ表示共享單車運營商產品研發投入彈性；σ表示共享單車制造商i的生產力投入彈性。

本文考慮共享單車運營商投入對于市場需求的拉動作用，建立基于冪函數的市場需求函數。共享單車運營商和制造商進行聯盟合作，形成O2O供應鏈整體，以整體收益為決策目標，以運營商的產品研發投入和制造商的生產力投入為決策變量。則線上用戶對制造商i生產的共享單車需求次數為：

令Qm=∑Qmi，Qn=∑Qni，Nm=∑Nmi，y=∑yi。則共享單車運營商的收益函數為：

共享單車制造商i的收益函數為πvi=QniPn-yi。則共享單車O2O供應鏈總收益函數：

將上式目標函數（1）對x,y分別求一階、二階及混合偏導數：

（2） 模糊Owen聯盟值的定義

給出Owen聯盟值定義[5]：令N={1,2 ,…,n}為所有局中人的集合，P（N ）表示N的冪集，函數滿足v：P（N ）→R滿足：v（φ ）=0；對于?S,T∈P（N ），S∩T=φ，有 v（ S∪ T ）≥v（S）+v（T）。（N,v）表示N上的合作博弈，B={B1,B2,…,Bm}表示關于N的聯盟結構，Bi是聯盟，M={1,2 ,…,m }是聯盟結構下標的集合。將 [Bi]視為單個局中人，則所有單個局中人的集合記為[B]。（N, vB）記為[B ]上的合作博弈，其中?[S],[T]∈[B]，vB（[S],[T]）=v（ S,T ）。應用到實際情況中時，Bi表示第i個企業，k∈Bi表示第i個企業中的局中人k，稱（N,v,B ）為聯盟合作博弈，N上所有聯盟合作博弈全體記為∏N。

定理1：對于（N,v,B ）∈∏N，如果任意i,j∈N，S∈P（ N {i,j}），有 v（ S∪ {i }）=v（ S∪ {j}），則稱i和j關于v對稱。

定理2：在聯盟合作博弈（N,v,B ）∈∏N中，存在唯一函數φ:∏N→RN。

根據上述Owen聯盟值定理，運用Choquet積分給出基于模糊Owen聯盟值的收益分配公理，其模糊有效性、聯盟內部平等性、聯盟平等性、可加性和啞元性確保模糊Owen聯盟值是公平有效的收益分配方式。

令S=（S（1）,S（2）,…,S（m ）），表示模糊聯盟，其中S（i）為供應鏈中第i個企業的資源投入程度。id（S）={i|S （i）＞0}表示模糊聯盟中企業對供應鏈的有效投入，模糊聯盟形成的集合全體記為L（M ），記具有模糊聯盟合作博弈全體為FN。

定理3[6]：對于給定的S∈L（M ），[S ]h={i|i∈N,S（i）≥h }（?h∈ [0,1]）。令Q（S）={S（i）|S（i ）＞0,i∈N }，q（S）為Q（S）中元素的個數，將Q（S ）中元素按非減序列排列為h1≤h2≤…≤hq（S），則具有Choquet積分形式的模糊博弈具有形式[7-8]：

設S∈L（M ），

（3） 應用算例

假設存在由一個共享單車運營商O，兩個共享單車制造商A、B組成的共享單車O2O供應鏈，記運營商O為局中人0；記制造商A生產的單車為局中人1，記制造商B生產的兩款單車分別為局中人2和3，則共享單車O2O供應鏈上的運營商與制造商進行合作，即各局中人形成聯盟合作。

模型中參數值設定如表1所示，根據聯盟值計算公式（3）及共享單車O2O供應鏈合作聯盟結構劃分，計算其局中人聯盟值即收益分配φi（N,v,B ），結果如表2所示：

表1 參數值設定

表2 收益分配

上述合作聯盟的收益分配是基于共享單車供應鏈上的運營商與制造商以百分之百的資源投入確定的，然而在現實中由于技術水平和經濟因素等差異，各企業的局中人分別以一定的投入程度來進行聯盟合作。假設算例中局中人0的資源投入度為80%，局中人1的資源投入度為50%，局中人2和3的資源投入度分別為60%和20%。其中局中人2和3的投入程度對于共享單車制造商B的影響權重相同，則運營商O，制造商A和B的資源投入度為：

模糊聯盟S=S（ S1,S2,S3）=（0.8,0.5,0.4 ）。根據Choquet積分公式 （4） 以及模糊Owen聯盟值分配公式 （5） 可得：v（U）=v（{0},{1},{2,3}）×0.4+v（{0 },{1}）×（0.5-0.4 ）+v（{0}）×（0.8-0.5 ）；φi（N,v,B ）（U ）=φi（N,v,B ）（{0},{1},{2,3}）×0.4+φi（N,v,B ）（{0 },{1}）×0.1+φi（N,v,B ）（{0}）×0.3。

即：φ0（N,v,B ）=234×0.4+123×0.1=105.9；φ1（N,v,B ）=865×0.4+865×0.1=432.5；φ2（N,v,B ）=511.5×0.4=204.6；φ3（N,v,B ）=335.5×0.4=134.2。

因此在模糊聯盟下，局中人0、1、2、3的收益分配分別為105.9、432.5、204.6、134.2，共享單車運營商和制造商按不同的資源投入程度參與供應鏈合作博弈時，較完全合作下的收益分配額分別減少55%、50%、60%、60%，表明供應鏈上企業的資源投入程度直接影響其收益分配，企業的收益與資源投入度成正比，局中人對企業影響的權重也與收益分配息息相關。

5 結論

共享單車已經成為人們首選的短途出行方式，真正解決了出行最后一公里問題，因其經濟便利、綠色環保等優點廣受市場歡迎。本文分析討論了共享單車企業的收益模式，在運營商與制造商形成合作的情況下，以供應鏈收益最大為目標，建立基于模糊博弈的共享單車O2O供應鏈收益分配模型，最終得到企業在供應鏈上的資源投入度與其最后的盈利成正比。本文以探討共享單車的收益模式來促進共享單車供應鏈的穩定性與行業的持續發展。