制造商創新決策下的零售商信息共享策略

（北京大學光華管理學院，北京 100871）

引 言

近年來，隨著產品多樣化趨勢日漸明顯，消費者的選擇日趨靈活，下游市場的需求不確定性也隨之增加[1]。對于制造商來說，傳統意義上通過預測而組織大規模生產的方式已不再適用，如何準確把握市場信息成為關鍵。由于零售商更加靠近市場，其掌握的市場信息對于上游企業來說至關重要，下游信息的傳遞和共享因而具有深遠意義。較多研究表明[2-4]，信息共享能夠有效協調供應鏈成員間的目標沖突，降低信息不確定性，緩解 “牛鞭效應”，從而大大提高供應鏈效率。然而， 由于缺乏信任[5，6]、 信息泄露[7，8]、 傳遞成本[9]等主客觀因素，愿意自發共享市場信息的零售商并不多見。Capgemlnl研究公司通過調查來自歐洲和北美11個國家的16家零售商發現，只有40%的零售商愿意與其制造商共享POS數據，而有超過40%的零售商更愿通過收費的方式進行[10]。

而在供應鏈實踐中，自發的信息共享行為時常伴隨著上游企業的創新活動發生。2017年，隨著美的以85億元的投入加大產品創新研發力度，同年國美成立大數據研究院，將反映消費需求的分析數據與美的共享；而后，蘇寧易購上線 “數據易道”，對美的全面開放包括行業、單品、銷售分析在內的全產品運營數據。

不難發現，上游制造商的產品創新活動與下游零售商的信息共享行為有著緊密聯系。制造商需要精確的市場需求信息以制定合適的產品創新決策，通過零售商提供市場信息無疑提高了制造商決策的正確性；另外，制造商進行產品創新又能為零售商開拓市場，形成縱向溢出，由此提高零售商的銷售利潤。因此，將制造商產品創新及零售商信息共享行為聯系起來，研究其內在的激勵和影響十分必要。而目前，與之相關的研究尚在少數。王文隆等[11]發現當制造商成本降低、創新能力較強時，才能激勵零售商自發共享信息，反之則需通過支付信息共享費用等方式獲取市場信息。王桐遠等[13]研究了存在溢出效應情況下，上游兩個競爭制造商成本降低時，創新對零售商信息共享策略的影響。Ha等[12]研究了鏈間競爭下的零售商信息共享決策，發現當競爭激烈或制造商能夠通過創新有效降低成本時，信息共享才會發生。

可見，現有文獻主要立足于制造商降低自身生產成本，間接激勵零售商共享市場信息的創新研發行為。事實上，相比于降低成本創新，產品創新活動往往具有更明顯的正外部性[14]。制造商能否以此實現對零售商信息共享的更充分激勵？零售商的共享信息又如何影響制造商的產品創新結果？本文將予以探究。

另外，目前已有文獻主要分析了制造商創新對零售商信息共享的正向激勵作用[11-13]，沒有進一步考慮在共享信息后可能出現的信息泄露問題。較多研究表明[8，19，20]， 即使制造商承諾不主動外泄，共享的信息也往往會通過其制定的批發價格泄露給不參與信息共享的零售商，信息泄露難以避免。在制造商產品創新激勵下，信息泄露所帶來的負效應將如何影響零售商的信息共享決策？當零售商沒有動機自發共享信息時，制造商又該采取何種措施？綜合以上問題，本文構建了由單個制造商和兩個零售商組成的供應鏈模型，分析了在制造商產品創新和信息泄露共同影響下，兩零售商的信息共享決策；進一步研究了零售商缺乏信息共享動機時制造商的補貼措施，以期回答上述問題，并為制造商產品創新活動及零售商信息共享決策提供一定啟示。

1 基本模型

考慮由一個制造商和兩個零售商組成的二級供應鏈，上下游之間為Stackelberg博弈，下游兩個零售商之間為古諾競爭。結合Zhang等[21]的研究，下游企業銷售價格的需求函數為：

其中pi為零售商i的零售價格，q1和q2分別為兩零售商面臨的市場需求量。考慮到同一種產品在不同零售商處的包裝、售后等都不盡相同，因此兩零售商的銷售產品具有高度相關但不完全一致的特點，用b表示兩零售商銷售產品的替代系數，不失一般性，假設b的范圍是0＜b＜1。u為確定性需求，θ表示隨機需求（E（θ）＝0，Var（θ）＝σ2），σ體現了市場需求波動的大小。上游制造商遠離市場，因此無法觀測到θ，但是零售商i可以獲得關于它的信號yi，其為θ的無偏估計量， 即E[yi｜θ]＝θ， 且（θ，y1，y2）的聯合分布為公共知識。參照Zhang等[21]對于信息結構的線性假設：

A1：E（θ｜y1，y2）＝α0＋α1y1＋α2y2，αi為常數，y1和y2條件獨立于θ；

A2：y1和y2同分布。

可以得出[19]：

其中：

為零售商對市場需求觀測準確性的負指標，體現了零售商的信息觀測能力。s越小，則零售商的信息觀測能力越強，信息的準確性越高。零售商i可決定是否將市場信號yi共享給制造商，制造商根據零售商的信號共享情況決定相應的創新水平x。用kx2表示制造商用于產品創新的投資成本，創新投資系數k越小，制造商達到一定創新水平時所需的創新成本越低，其創新能力越高。由于存在縱向溢出效應，制造商進行產品創新時將在零售商處額外產生x的市場需求，此時需求確定性部分提高至u＋x。

綜上所述，本文的供應鏈模型結構可由圖1表示：

博弈順序如下：

（1）制造商決定是否進行產品創新。記創新為D，不創新為U；

（2）兩個零售商分別決定是否向制造商共享市場需求信號，制造商決定是否接受該觀測值。記共享信號為S，不共享信號為N；

（3）零售商1、零售商2分別觀測到市場需求信號y1、y2，制造商獲得同意共享的零售商的觀測信號；

（4）若進行產品創新，則制造商決定產品批發價格w以及創新水平x；若不創新，則制造商僅決定產品批發價格w；

（5）零售商1和零售商2分別決定各自訂購量q1、q2。

2 模型求解

從制造商創新決策角度，有進行或不進行產品創新兩種選擇；從信息共享角度，有2個零售商均共享、僅1個共享和都不共享3種情況。下面分成6種情況討論。

2.1 制造商不創新（U），兩個零售商均共享信號（SS）

當兩零售商均共享信號時，制造商可以獲得零售商們對市場需求的觀測值y1，y2。此時制造商的期望收益是：

由于存在信息泄露，兩零售商均可獲知對方的市場需求觀測，因此零售商i的期望收益可表示為：

令

其中Ai（Aj）為兩零售商批發量的確定性部分，Bi（Bj）、Ci（Cj） 為隨機性部分的系數。 解得USS情形下批發量關于批發價格w的均衡結果是：

根據式（4）的結論，可得制造商和兩零售商的無條件期望收益分別為：

2.2 制造商不創新（U），僅1個零售商共享信號（SN）

不失一般性，假設零售商1向制造商共享市場需求信號，而零售商2不共享（下文亦同）。則零售商1和零售商2的期望收益分別是：

制造商的期望收益是：

2.3 制造商不創新（U），零售商均不共享信號（NN）

當兩零售商均不共享信號時，市場需求觀測值為其各自的私有信息，此時零售商1的期望收益為：

制造商的期望收益為：

解得制造商和兩零售商的無條件期望收益分別是：

2.4 制造商創新（D），2個零售商均共享信號（SS）

當制造商以x的創新水平進行產品創新時，其期望收益為：

零售商i因制造商產品創新而實現x的創新溢價，其期望收益表示為：

將q1（w，x，y1，y2）、q2（w，x，y1，y2） 代入式（16），求得制造商期望收益函數關于w和x的Hesse矩陣為，使該矩陣負定的條件是。無條件期望下，制造商和零售商的收益為：。

2.5 制造商創新（D），僅1個零售商共享信號（SN）

假設僅零售商1分享信號根據上文的分析，零售商1和零售商2的期望收益如下：

制造商的期望收益為：

參照上文關于q1、q2的信息結構假設及求解過程，可得制造商的無條件期望收益為， 零售商1和2的無條件期望收益分別為：

2.6 制造商創新（D），零售商均不共享信號（NN）

DNN情形下制造商和零售商1、2的期望收益為：

DNN下制造商和零售商1、2的無條件期望收益分別是：

3 產品創新與信息共享策略

定理1：下游市場的高競爭強度激勵制造商產品創新。

定理1的證明過程略（如有需要可向作者索取），下文其他定理亦同。當下游兩零售商之間的競爭性較強時，原產品的市場需求趨于飽和。此時制造商進行產品創新將有利于開拓新的市場，在緩和下游競爭的同時實現自身期望收益的提升。反之，當下游競爭強度較低時，制造商沒有動機進行產品創新。因此，當制造商進行產品創新決策時，有必要考察下游市場的競爭情況，選擇合適的創新時機。

定理2：若制造商不進行產品創新，任一零售商共享市場需求信息都會導致制造商期望收益增加，而自身期望收益下降。

定理2表明，當制造商不進行產品創新時，沒有零售商愿意自發共享市場需求信息。顯然，零售商的信息共享行為將使得制造商在制定批發價格的過程中更有優勢，但信息泄露將導致該零售商在橫向競爭中處于不利地位。綜合以上兩點分析，當制造商不進行產品創新時，零售商沒有動機自發共享信息。

與現有文獻的結論類似[6，9，12]， 一般情況下，零售商往往缺乏共享市場信息的激勵。因此，制造商需采取一定的激勵措施，下文將對此重點討論。

定理3：若制造商進行產品創新：

Li等[19]曾指出，在信息泄露的影響下，沒有零售商愿意自發共享市場信息，但其并未考慮制造商進行產品創新時的情況。定理3進一步表明，特定條件下的制造商產品創新能夠激勵零售商共享信息。而信息共享演化結果不僅受制造商創新決策的影響，還與其創新能力有關。創新能力較強的制造商可以獲得零售商的信任，即使存在信息泄露的風險，兩零售商依然愿意共享市場需求信息并實現各自利潤的提升；反之，當制造商創新能力較弱時，即使進行產品創新，依然無法激勵零售商自發共享信息。因此，制造商應不斷提高自身的創新能力，獲取零售商的充分信任；就零售商而言，應充分識別上游制造商的創新能力，謹慎做出信息共享決策。

基于定理3結論，可得制造商產品創新決策及零售商信息共享決策的演化過程，如圖2所示。

圖2 產品創新-信息共享決策演化過程（s＝1.5）

在DSN情形下，進一步比較零售商1和零售商2的期望收益，可得如下結論：

定理4：DSN情形下，共享市場信息的零售商期望收益總低于不共享信息的零售商期望收益，即

對于零售商而言，信息泄露將造成共享信息方在競爭中處于不利地位，導致其期望收益下降；而不共享信息方能夠順利 “搭便車”，既獲得制造商產品創新所帶來的縱向溢出，又獲得競爭零售商的市場信息，因而更具競爭力。

結合定理3，當制造商創新能力達到一定水平時（演化結果為DSN），即使零售商1清楚信息泄露所帶來的損失，也仍有動機向制造商共享市場需求信息。說明相比于信息泄露的損失，創新溢出給零售商帶來的得益更大。

4 產品創新下的制造商期望收益分析

基于上文的分析，零售商信息共享決策既受到制造商創新決策的影響，也和制造商創新能力有關。而零售商通過信息共享又如何影響制造商的創新得益？本文將進一步研究制造商進行產品創新時，信息結構參數對其期望收益的影響。根據演化規律，有以下定義：

定理5：制造商期望收益隨共享信息的零售商數量增加而提高，但增幅逐漸下降，即ΔMDNN→DSN＞ΔMDSN→DSS＞0。

定理5表明，當制造商進行產品創新時，零售商的信息共享行為總能提高制造商的期望收益。不難理解，隨著共享信息的零售商數量增多，信息的準確性得到提升，制造商可以更高效地組織生產和創新活動。但當零售商1已共享信息時，零售商2進一步共享信息為制造商帶來的期望收益增量低于零售商1單獨共享信息為制造商帶來的期望收益增量。其原因在于，制造商往往可以通過第1個零售商的觀測信息較大程度上把握市場需求，隨著共享信息的零售商數量的增多，信息的價值越來越小。因此，由信息共享產生的制造商收益存在邊際效用遞減規律[22]。

推論1：當制造商進行產品創新時，零售商自發的信息共享總能實現供應鏈各成員期望收益的Pareto改進。

結合定理3、定理4，當制造商創新能力較強時，兩零售商都有動機共享市場信息以提高自身期望收益；當制造商創新能力一般時，單一零售商的信息共享行為也能實現自身期望收益及競爭零售商期望收益不同程度的提高。定理5進一步表明，零售商的信息共享行為總能保證制造商期望收益的提升，因此零售商自發的信息共享行為總能實現供應鏈各成員期望收益的Pareto改進。

定理6：當有零售商共享市場信息時，制造商增加的期望收益隨需求波動水平的增大而提高，即?ΔMDNN→DSN／?σ＞0，?ΔMDSN→DSS／?σ＞0。

定理6表明，市場需求波動越大，信息共享為制造商帶來的期望收益增量也越大。其原因在于，制造商產品創新所面臨的不確定性隨市場需求波動的上升而提高，此時信息共享對制造商績效的促進效果更顯著。就制造商而言，當市場需求波動較大時，零售商的市場觀測信息顯得尤為重要。反之當不存在波動時，市場需求僅為確定性部分，制造商可以完全掌握市場規律，零售商的信息共享行為不能提高制造商期望收益。

定理7：當時， 有?ΔMDSN→DSS／?S＞0；當時， 有?ΔMDSN→DSS／?s＜0。 總有?ΔMDNN→DSN／?s＜0。

定理7表明，當觀測準確性較低（s較大）時，零售商共享信息后制造商期望收益的增量總能隨信號觀測準確性的提高而得到增加。而當零售商1的觀測準確性較高，零售商2進一步共享信息時，其帶來的期望收益增量卻隨觀測準確性的提高而下降。其原因在于，信息觀測的準確性越高，零售商1共享的信號觀測值越接近于真實的市場需求，這時制造商已能充分把握市場規律，所以零售商2進一步共享信息的作用也就越小。

5 激勵零售商信息共享的補貼策略

當零售商沒有動機自發共享市場需求信息（演化均衡為DNN或UNN）時，制造商可嘗試支付一定的信息共享費用[11]，補貼零售商因信息泄露造成的損失，形成激勵。基于上文的分析，第1個共享信息的零售商往往能給制造商帶來較大的期望收益提升。因此，本文將進一步探討制造商如何通過有效的補貼措施，激勵下游至少1個零售商共享市場信息。

定理8：當零售商信號觀測準確性較高，即時， 有：

定理8說明，當零售商信息觀測準確性較高時，其通過信息共享給制造商帶來的期望收益大于信息泄露給自身帶來的損失。此時，制造商可以通過補貼的方式與下游某零售商形成信息共享聯盟，實現雙方期望收益的Pareto改進。純策略演化均衡DNN及UNN下補貼的信息共享費用SD、SU需分別滿足以下條件：

由式（25）～（26） 可得定理9：

定理 9：當時， 制造商在演化均衡DNN、UNN下可分別通過支付信息共享費用SU、SD激勵零售商共享信息，其中：

定理9表明，制造商是否愿意共享信息費用與零售商的信息觀測能力有關。當零售商信息觀測能力較強、信息準確性較高時，制造商才有動機通過一定的信息共享費用予以補貼，形成激勵。而補貼的費用既與零售商信息觀測能力有關，也受到市場波動的影響。不難證明，市場波動水平σ越大，制造商愿意提供的最低信息共享費用相對越高。其原因在于，市場波動越大，需求的不確定性越高，制造商愿意通過更高的費用換取市場信息，避免損失。而費用的具體取值往往需要通過雙方的談判確定，當制造商面臨兩個具有相同信息觀測能力的零售商時，選擇議價能力較低的零售商形成信息共享聯盟是一種較好方式。

6 算例分析

根據上文所求均衡可知，當制造商進行產品創新時，供應鏈成員的期望收益既受到市場環境因素（市場競爭水平b、需求波動水平σ）的影響，也受到自身能力因素（制造商創新能力k、零售商信息觀測能力s）的影響。為清晰展現上述影響機理并說明模型的有效性，本文將通過具體算例進行分析。參考Ha等[12]的研究，取u＝5、k＝1.5、s＝1.5、σ＝10、b＝0.5， 在此參數設定下討論供應鏈成員的期望收益。

6.1 均衡策略DNN下各成員期望收益

當制造商進行創新，兩零售商均不共享市場信息時，市場環境因素及能力因素對供應鏈各成員期望收益的影響如圖3、圖4所示。

圖4 能力因素對期望收益的影響（DNN）

（1）相較于制造商，零售商期望收益受市場環境因素的影響更明顯。這說明當沒有零售商為制造商提供市場信息時，產品創新所面對的市場風險主要由更靠近市場的零售商承擔。特別是當零售商信息觀測能力較弱時，其期望收益往往低于制造商期望收益。

（2）當需求波動水平較高且市場競爭水平較低時，零售商的期望收益高于制造商。對于較高的市場需求波動，具有市場信息觀測能力的零售商往往可以及時調整訂貨策略，實現自身期望收益最大化；而制造商無法得到市場觀測信息，導致其期望收益相對較低；另外，較低的市場競爭水平降低了零售商間惡性價格競爭的可能性，保證了零售商較高的期望收益。

6.2 均衡策略DSN下各成員期望收益

圖5、圖6展現了DSN均衡策略下市場環境及能力因素對供應鏈成員期望收益的影響。

圖5 市場環境對期望收益的影響（DSN）

圖6 能力因素對期望收益的影響（DSN）

（1）對比圖3、圖4可知，通過零售商共享市場信息，各供應鏈成員期望收益均得到了提升，其中制造商的獲益最大。且在特定的市場環境及能力因素下，制造商的期望收益高于任一零售商的。因此，當零售商沒有動機主動分享市場需求信息時，制造商通過補貼方式進行激勵是有必要的，供應鏈整體利潤也將因此得到改進。而由于信息泄露的原因，共享信息的零售商期望收益總低于不共享信息的零售商期望收益，符合定理4。

（2）不共享市場信息的零售商期望收益隨信息觀測能力的上升先升后降，符合定理7。本文假定兩零售商的信息觀測能力相同，在該假設下，觀測能力較強且自發共享信息的零售商可以幫助制造商實現高效的產品創新過程，從而實現雙方期望收益的提高；而不共享市場信息的零售商無法影響制造商的創新過程，導致其期望收益下降。

6.3 均衡策略DSS下各成員期望收益

當制造商進行創新，且兩零售商均向其共享市場信息時，市場環境及能力因素對供應鏈各成員期望收益的影響如圖7、圖8所示。

圖7 市場環境對期望收益的影響（DSS）

圖8 能力因素對期望收益的影響（DSS）

在均衡策略DSS下，供應鏈各成員期望收益受到市場環境及能力因素的影響同上文結論類似。對比圖3、圖4可知，當兩零售商都共享市場需求信息時，其期望收益的增加并不明顯，而制造商的期望收益增加幅度更大。這說明零售商的信息共享決策主要有利于制造商。進一步對比圖5、圖6發現，隨著共享信息的零售商數量增加，制造商期望收益的提高相對更小，符合定理5。

7 結 語

本文通過構建一個具有產品創新能力的制造商及兩個具有市場需求觀測能力的零售商所組成的供應鏈，研究了存在縱向溢出及信息泄露情況下的零售商信息共享策略，并進一步研究了上下游決策的相互作用。

研究發現，當制造商進行創新且創新能力達到一定程度時，零售商在面臨信息泄露的情況下依然有動機向制造商共享市場信息。而零售商信息共享決策的演化結果與制造商的創新能力有關，制造商能力越強，愿意共享市場需求信息的零售商越多，最終制造商的期望收益也越高。因此，創新能力較強的制造商可通過產品創新激勵零售商信息共享，并實現供應鏈各成員期望收益的Pareto改進。

當制造商不進行產品創新或創新能力較弱時，沒有零售商愿意自發共享信息。此時，制造商需進一步考察零售商的信息觀測能力，提供適當的信息共享費用，激勵零售商信息共享。本文給出了考察標準和該費用的合理范圍，實現了制造商和信息共享零售商期望收益的Pareto改進。

相較于目前的研究成果，本文進一步探索了橫向信息泄露和縱向溢出效應對零售商信息共享決策的綜合影響，為制造商激勵零售商共享信息提供了指導。事實上，產品創新的過程往往面臨巨大風險，本文未考慮制造商的創新風險偏好，也未考慮兩零售商的信息觀測能力可能存在差別，以上問題均有待更深入的研究。

注釋：

①該條件亦為DSN、DNN情形下的負定條件。如未特殊說明，下文均在k＞1／（4＋2b）的前提下進行討論。