考慮政府參與的生鮮冷鏈博弈分析

劉智寶 樊相宇 武小平

[摘 要] 針對生鮮冷鏈食品企業不一定按照行業標準采取高質量冷鏈措施的問題，采用完全信息靜態博弈方法，構建了政府和冷鏈食品供應商、分銷商之間的純策略博弈模型和混合策略博弈模型。通過分析Nash均衡解發現：冷鏈企業采取高質量冷鏈措施的概率與政府部門的賞罰力度和冷鏈企業自身成本有關，政府部門的監管概率與監管成本、賞罰力度等因素有關。相關部門應完善行業標準，加大賞罰力度;加強技術研發，降低運營成本;健全信息披露機制，降低政府監管成本;強化政府問責制度，加強政府監管，以此促進冷鏈食品行業健康發展。

[關鍵詞] 生鮮冷鏈;博弈分析;Nash均衡

[中圖分類號] F272.3[文獻標識碼] A[文章編號] 1009-6043（2020）02-0046-04

Abstract： In view of the problem that fresh cold chain food enterprises may not take high quality cold chain measures according to the industry standards， a pure strategy game model and a mixed strategy game model between the government and cold chain food suppliers and distributors were constructed by using the complete information static game method. Analyzing Nash equilibrium solution， it is found that the probability of cold chain enterprises adopting high-quality cold chain measures is related to the reward and punishment strength of government departments and the cost of cold chain enterprises， while the probability of government departments' supervision is related to supervision cost， reward and punishment strength and other factors. Relevant departments should improve the industry standards and increase the reward and punishment， strengthen technology research and development and reduce operating costs， improve the information disclosure mechanism and reduce the cost of government supervision， so as to promote the healthy development of the cold-chain food industry.

Key words： fresh cold chain， game analysis， Nash equilibrium

一、引言

生鮮冷鏈（Freshcoldchain）一般是指使肉、禽、水產、蔬菜、水果等生鮮產品從產地采收或捕撈之后，在產品加工、貯藏、運輸、分銷和零售等環節始終處于產品所必需的低溫環境下，以保證食品質量安全，減少損耗，防止污染的特殊供應鏈系統[1]。

我國是世界生鮮產品生產大國和消費大國，蔬菜、水果、水產品、肉類等生鮮農產品的產量均居世界第一位，但在供應鏈流通環節效率低下、損耗嚴重，且冷鏈服務質量良莠不齊，造成市場秩序混亂，據統計，發達國家的生鮮農產品損耗率在5%左右，而我國的損耗率高達30%[2]。因此，生鮮冷鏈現存問題一直頗受廣大學者的關注，目前的相關研究主要在以下幾個方面：

供應鏈協調角度，楊亞等[3]在考慮新鮮度信息不對稱的情況下研究了生鮮農產品供應鏈協調問題，提出了采用回購契約進行供應鏈協調;Yong-boXIAO等[4]考慮不確定運輸情況下的供應鏈優化協調問題，建立了一種具體的成本分擔機制來協調供應鏈關系;David Ljungberg等[5]研究了瑞典烏普薩拉市中心貨物分配問題，通過繪制貨物分配圖來探討貨物分配問題，以降低物流成本，緩解環境問題。

冷鏈配送模式角度，呂俊杰等[6]研究了城市冷鏈物流多溫共配模式的費用分攤機制問題，指出多溫共配模式在一定程度上激勵了城市物流服務商與傳統零售商合作;戴夏靜等[7]研究了帶時間窗的蓄冷式多溫共配冷鏈配送問題，指出蓄冷式多溫共配較傳統配送模式具有明顯優勢;陳耀庭等[8]研究了我國生鮮電商“最后一公里”眾包配送模式。

路徑優化角度，Osvald等[9]研究了新鮮蔬菜及類似易腐食品配送的車輛路徑算法問題，提出基于時間窗的路徑優化算法;Viet-Phuong Nguyen等[10]研究了二級供應鏈選址-路徑優化問題，并提出了一種混合元啟發式算法來自動搜索優化路徑;王淑云等[11]研究了隨機需求下冷鏈品多溫共配路徑優化問題，設計了集K-means聚類算法、蟻群算法和隨機動態規劃算法為一體的路徑優化算法。

上述研究多是從冷鏈食品企業的角度出發，研究冷鏈配送模式、路徑優化、供應鏈協調等問題，謀求企業利潤最大化或者供應鏈整體利益最大化，較少從冷鏈食品行業發展及市場秩序的角度考慮問題。因此，本文所做研究與上述研究有以下不同之處：

第一，在博弈模型中引入政府部門，從行業的長遠發展和市場秩序的角度分析問題;第二，博弈主體更為細化，并不是籠統的政-企兩方博弈，更符合實際;第三，現有文獻多側重于對企業的分析，而忽略了政府這一方，本文對政府部門并未避而不談，也做了詳細分析。總結了冷鏈食品行業運營與管理中存在的問題，并提出了一些應對建議，對冷鏈食品行業的健康發展和管理有一定的現實意義。

二、政府、供應商、分銷商的純策略Nash均衡博弈模型

（一）模型的基本假設與說明

1.完全信息靜態博弈，即各博弈主體完全了解各自在各種情況下可能的博弈策略，各自獨立行動。

2.假設該博弈模型中有三個參與主體：政府監管部門、生鮮冷鏈食品供應商和分銷商;三個參主體完全理性，都追求各自利益最大化。

3.參與主體的策略空間：政府監管部門的策略空間為（監管、不監管）;供應商的策略空間為（采取高質量冷鏈措施、不采取高質量冷鏈措施），簡記為（采取、不采取）;分銷商的策略空間為（采取高質量冷鏈措施、不采取高質量冷鏈措施），簡記為（采取、不采取）。采取高質量冷鏈措施是指冷鏈食品供應商或分銷商嚴格按照冷鏈食品行業標準，采用制冷技術對生鮮食品進行生產、貯藏、運輸和銷售。否則，即認為沒采取高質量冷鏈措施。

4.假設生鮮冷鏈食品分銷商和供應商采取高質量的冷鏈措施的額外成本分別為Ch1、Ch2;政府監管部門對市場進行監管所付出的監管成本Cg;在政府監管部門進行監管的前提下，分銷商或供應商采取高質量冷鏈措施而獲得政府監管部門獎勵Fg;在政府監管部門進行監管的前提下，發現分銷商或供應商不采取高質量冷鏈措施而受到的政府監管部門罰款Pg;當分銷商和供應商均采取高質量冷鏈措施時，政府監管部門會因市場秩序良好而受到上級部門的獎勵Fs;當分銷商和供應商均不采取高質量冷鏈措施時，市場情況混亂，若政府監管部門未進行監管，將因工作失職受到上級部門的罰款Ps。

5.若生鮮冷鏈食品分銷商或供應商只有一方未采取高質量冷鏈措施，對市場未造成顯著惡劣影響，政府監管部門也未進行監管，上級部門不會察覺到市場異樣，因此不會做出任何獎懲。因信息不對稱，冷鏈食品供應商和分銷商以相同的價格提供不同質量的冷鏈服務，即基本收益不隨策略的改變而改變，為了處理分析方便，假設各方基本收益為0。可得表1：

表1 政府、供應商、分銷商純策略博弈模型

（二）模型分析

1.當Fg-Ch1<-Pg時，即Ch1>Fg+Pg，即當分銷商采取高質量的冷鏈措施的額外成本Ch1大于在政府監管部門進行檢查的前提下，分銷商采取高質量冷鏈措施而獲得政府監管部門獎勵Fg和不采取高質量冷鏈措施而受到的政府監管部門罰款Pg之和時，冷鏈食品分銷商存在唯一的占優策略——不采取高質量冷藏措施。

2.當Fg-Ch2<-Pg時，即Ch2>Fg+Pg，即當供應商采取高質量的冷鏈措施的額外成本Ch2大于在政府監管部門進行檢查的前提下，供應商采取高質量冷鏈措施而獲得政府監管部門獎勵Fg和不采取高質量冷鏈措施而受到的政府監管部門罰款Pg之和時，冷鏈食品供應商存在唯一的占優策略——不采取高質量冷藏措施。

3.當Pg-Cg-Fg<0、2Pg-Cg<-Ps時，即Pg

4.當1、2、3中條件均滿足時，此模型存在唯一的純策略Nash均衡——（0，0，-Ps），即冷鏈食品供應商和分銷商均不采取高質量冷藏措施，且政府部門不監管。

推論2.1若冷鏈食品供應商和分銷商采取高質量的冷鏈措施的額外成本大于政府可能給予的獎勵或罰款，那么企業為了追求利益最大化，均會選擇不采取高質量冷鏈措施。若政府監管部門的監管成本大于其對冷鏈食品分銷商和供應商的罰款所得和上級部門對自己的罰款之和，且對企業的罰款收益小于可能支付的獎勵及監管成本，那么政府監管部門為避免資金支出會選擇不進行監管，這種情況對政府和冷鏈食品企業的長期發展均不利。應設法降低企業采取高質量冷鏈措施的成本及政府監管部門的監管成本，同時適當調整政府給予的獎勵和罰款。

三、政府、供應商、分銷商的混合策略Nash均衡博弈模型

（一）模型基本假設與說明

實際情況中，難以達到純策略Nash均衡的條件，各方均以一定的概率采取各項策略來執行。假設冷鏈食品分銷商以x的概率采取高質量冷藏措施，以1-x的概率不采取高質量冷鏈措施;冷鏈食品供應商以y的概率采取高質量冷藏措施，以1-y的概率不采取高質量冷鏈措施;政府監管部門以z的概率進行監管，以1-z的概率不進行監管（0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1）。可得表2：

（二）模型分析

當政府監管冷鏈企業運營情況的概率z和供應商采取高質量冷鏈措施的概率y給定時，假設分銷商采取高質量冷鏈措施策略時獲得的收益為E，不采取高質量冷鏈措施策略時獲得的收益為E，則有

顯然，（4）中（Ch1-zFg）>0時，有00，則有00，則有0

關于概率x影響因素分析：

X*對Pg求偏導，可得=，當zCh1-z2Fg>0時，即Ch1>zFg時，X*是關于Pg的增函數，隨X*的Pg增大而增大。

同理可知x是關于Ch1的減函數，x隨Ch1的增大而減小;x是關于Fg的增函數，x隨Fg的增大而增大。

推論3.1當分銷商采取高質量冷鏈措施的額外成本Ch1大于其可能從政府監管部門獲得的獎勵時，隨著政府監管部門罰款Pg的增大，冷鏈食品分銷商為避免增高的罰款，會主動采取高質量冷鏈措施，因此概率x隨之增大;分銷商采取高質量的冷鏈措施的額外成本越大，其采取高質量冷鏈措施獲取的收益就越小，甚至入不敷出，故分銷商采取高質量冷鏈措施的概率x也就越小;當政府監管部門對企業的獎勵Fg增大時，分銷商采取高質量冷鏈措施可能獲得的收益也會增高，因此冷鏈食品分銷商采取高質量冷鏈措施的可能性增大。

關于概率y影響因素分析：

y*對Pg求偏導，可得=，當zCh2-z2Fg>0時，即Ch2>zFg時，y*是關于Pg的增函數，y*隨Pg的增大而增大。

同理可知y*是關于Ch2的減函數，y*隨Ch2的增大而減小;y*是關于Fg的增函數，y*隨Fg的增大而增大。

推論3.2當供應商采取高質量冷鏈措施的額外成本Ch2大于其可能從政府監管部門獲得的獎勵時，隨著政府監管部門罰款Pg的增大，冷鏈食品供應商為避免增高的罰款，會主動采取高質量冷鏈措施，因此概率y隨之增大;供應商采取高質量的冷鏈措施的額外成本越大，其采取高質量冷鏈措施獲取的收益就越小，甚至入不敷出，故供應商采取高質量冷鏈措施的概率y也就越小;當政府監管部門對企業的獎勵Fg增大時，供應商采取高質量冷鏈措施可能獲得的收益也會增高，因此冷鏈食品供應商采取高質量冷鏈措施的可能性增大。

關于概率z影響因素分析：

z*對Fs求偏導，可得=，當（2-x-y）Pg+（1-x）（1-y）Ps-（x+y）Fg+Cg>0，即（2-x-y）Pg+（1-x）（1-y）Ps>（x+y）Fg+Cg時，z*是關于Fs的增函數，z*隨Fs的增大而增大。

同理可知當（x+y）Fg+Cg>xyFs+（2-x-y）Pg時，z*是關于Ps的增函數，z*隨Ps的增大而增大;當（1-x）（1-x）Ps>xyFs時，z*是關于Pg的增函數，z*隨Pg的增大而增大;當xYFs<（1-x）（1-y）Ps時，z*是關于Fg的減函數，z*隨Fg的增大而減小;當xyFs<（1-x）（1-y）Ps時，z*是關于Cg的減函數，z*隨Cg的增大而減小。

推論3.3因市場秩序良好上級部門給政府監管部門的獎勵越高，政府監管部門就越有動力去進行積極的監管，相應的監管概率z也隨之增大;因政府監管部門失職，缺乏監管造成市場秩序混亂，上級部門給予的罰款越高，政府監管部門為避免高額罰款就會進行積極的監管，相應的監管概率z也隨之增大;當監管部門因市場秩序混亂受到上級部門的罰款大于因市場秩序良好受到上級部門的獎勵時，隨著政府監管部門對企業未采取高質量冷鏈措施罰款Pg的增大，其罰款收益也就越大，政府監管部門更有動力去監管，其監管概率也增大;當監管部門因市場秩序混亂受到上級部門的罰款大于因市場秩序良好受到上級部門的獎勵時，隨著政府監管部門對企業采取高質量冷鏈措施獎勵Pg的增大，其財政支出也就越大，為減小財政支出，監管部門的監管概率越小;當監管部門因市場秩序混亂受到上級部門的罰款大于因市場秩序良好受到上級部門的獎勵時，隨著政府監管部門監管成本Pg的增大，政府監管部門的監管概率越小。

綜上所述，生鮮冷鏈食品分銷商和供應商在冷鏈食品銷售和運輸過程中是否采取高質量冷鏈措施的概率x、y，與在政府監管部門進行監管的前提下，分銷商或供應商采取高質量冷鏈措施而獲得政府監管部門獎勵Fg，以及在政府監管部門進行監管的前提下，發現分銷商或供應商不采取高質量冷鏈措施而受到的政府監管部門罰款Pg成正比，與冷鏈食品分銷商或供應商采取高質量的冷鏈措施的額外成本成反比。政府監管部門進行市場監管的概率z，與政府監管部門對市場進行監管所付出的監管成本Cg，以及在政府監管部門進行監管的前提下，分銷商或供應商采取高質量冷鏈措施而獲得政府監管部門獎勵成反比，與在政府監管部門進行監管的前提下，發現分銷商或供應商不采取高質量冷鏈措施而受到的政府監管部門罰款Pg、政府監管部門因市場秩序良好而受到上級部門的獎勵Fs，以及因工作失職受到上級部門的罰款Ps成正比。

四、算例分析

下面通過數值分析進一步驗證考慮政府參與的模型的有效性。

分別令Ch1=Ch2=500，Cg=200，Fg=300，Pg=300，Fs=500，Ps=500;令Ch1=Ch2=500，Cg=200，Fg=400，Pg=400，Fs=500，Ps=500;令Ch1=Ch2=500，Cg=200，Fg=500，Pg=500，Fs=500，Ps=500。利用MATLAB軟件仿真可得政府監管概率、賞罰力度與企業采取不同策略時的成本關系如圖1所示：

由圖1可以看出，當政府參與時，冷鏈食品企業采取高質量冷鏈措施的額外成本降低了，不采取高質量冷鏈措施的額外成本增加了，且政府賞罰力度越大，越早達到均衡點，當政府的監管概率達到均衡值之后，冷鏈食品企業更愿意采取高質量冷鏈措施，故而考慮政府的參與能夠更有效地引導冷鏈食品行業健康發展。

五、結語

為促進冷鏈食品行業健康發展，結合以上政府、供應商和分銷商的博弈分析，提出如下建議：完善行業標準，加大賞罰力度;加強技術研發，降低運營成本;健全信息披露機制，降低政府監管成本;強化政府問責制度，加強政府監管。本文是基于政府、冷鏈食品供應鏈企業之間的三方博弈研究，將冷鏈運營博弈的主體簡化為三方，這與實際情況有所偏差，將來可以進一步細化分析。如將供應商拆分為生產制造商和物流服務提供者，以確保問題研究更接近實際況。

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[責任編輯：潘洪志]