公平偏好行為下考慮區塊鏈投資的供應鏈運營決策研究

□馬 鵬 邢秀銘 曹 杰 孫明典

[1. 南京信息工程大學 南京 210044；2. 徐州工程學院 徐州 221018]

引言

激烈的全球競爭迫使許多企業在全球范圍內建立供應鏈網絡，以提高自身競爭力，從而達到降低成本、促進利潤增長的目的。為了推動供應鏈的健康發展，采用何種技術能幫助供應鏈平穩運行顯得尤為重要。供應鏈的全球化使得人們對他們的管理和控制變得更加困難。然而，區塊鏈技術作為一種確保透明度、可追溯性和安全性的分布式數字賬本技術，正顯示出緩解一些全球供應鏈管理問題的前景[1]。區塊鏈本質上是一臺信任機器，利用加密技術和共識機制保證交易的安全性和有效性[2]。區塊鏈允許數據、信息和交易可見并且透明，任何供應鏈成員在區塊鏈中記錄交易，以便所有其他供應鏈成員都可以可視化并跟蹤所有行為、事務和活動[3]。因此，區塊鏈技術提供的服務對于供應鏈的運營與管理具有積極作用。

一些學者將區塊鏈技術引入供應鏈，研究供應鏈的優化問題。Min對新興的區塊鏈技術進行概念化，并討論如何利用區塊鏈技術在風險和不確定性增加的情況下增強供應鏈的彈性[4]。Nandi等基于新冠病毒大流行的環境，用區塊鏈技術支持的循環經濟原則促進供應鏈本地化、敏捷性和數字化的發展[5]。Wamba和Queiroz考慮了區塊鏈在運營和供應鏈管理中的應用，且探討了企業如何利用區塊鏈創造和獲取商業價值[6]。Esmaeilian等評估了工業4.0的可持續性能力，提出了區塊鏈技術在四個主要領域開展的增強可持續性能力，并討論了區塊鏈在促進社會和環境可持續性方面的技術能力[7]。Venkatesh等開發了一個系統架構，將區塊鏈的使用，物聯網和大數據分析集成在一起，允許賣家可有效監控他們供應鏈的社會可持續性[8]。由上述研究可以發現，區塊鏈技術對供應鏈的管理和優化具有積極影響。而在目前的研究中，很少有學者通過構建理論模型來研究區塊鏈供應鏈優化決策問題。

在生活中，當自身利益與他人利益不對等時，會產生促使利益均衡的行為，即公平偏好行為。Fehr和Schmidt認為公平偏好行為普遍存在，即供應鏈成員不僅關注自身利益，還會比較供應鏈其他成員的利益[9]。一些學者基于公平偏好行為，研究了供應鏈的優化決策問題。例如，馬鵬和王海燕研究了零售商公平偏好下考慮質量和營銷努力的聯合決策問題[10]。馬曉平等考慮了不同擔保模式，研究了產品擔保模式及零售商公平偏好行為對閉環供應鏈定價及擔保期決策、經濟和環境效益的影響[11]。王玉燕等考慮了新舊動能轉換政策，分析了新動能創新投入成本與公平偏好系數對閉環供應鏈的影響，并設計成本共擔契約來協調該供應鏈[12]。孫嘉軼等分別建立了單渠道和雙渠道下的閉環供應鏈決策模型，分析了消費者對再制造產品的接受程度以及公平偏好程度對成員決策及利潤的影響[13]。李亞東等考慮了顯性公平偏好與隱性損失厭惡雙重行為偏好，研究了供應商主導型供應鏈的決策與協調[14]。王文隆等構建了包括普通制造商、低碳制造商與電商平臺的平臺供應鏈決策模型，對不同公平偏好情形下的均衡決策進行分析，并用服務成本共擔契約來改進該供應鏈[15]。竇曉樂等基于公平偏好行為，研究了網絡零售商店內推介策略選擇問題[16]。Jian等在綠色閉環供應鏈中引入零售商的銷售努力，分別考慮集中式與分散式模型，研究了公平偏好行為對零售商的銷售努力、產品的綠色度、回收率，以及產品價格決策的影響[17]。Pan等考慮由一個主導零售商和兩個制造商組成的供應鏈，研究了公平偏好系數對供應鏈成員的定價，利潤和效用的影響[18]。Wang等分別構建了不考慮公平偏好的分散式模型、考慮公平偏好的分散式模型，以及考慮公平偏好的集中式模型，研究了政府補貼、企業社會責任系數，以及公平偏好行為對決策的影響[19]。Sharma等考慮零售商通過期權契約向供應商采購產品，研究該二級供應鏈中成員的公平偏好問題[20]。從以上研究可以看出，很多學者基于公平偏好行為探討了供應鏈的定價決策或協調問題。這些理論與方法為本文結合區塊鏈技術研究公平偏好行為下的供應鏈運營決策提供了較為清晰的思路。

綜上，目前尚沒有學者將公平偏好行為引入區塊鏈供應鏈中來研究其運營決策問題，不同供應鏈成員的公平偏好程度對該情形下供應鏈運營決策影響等都是值得關注的問題。鑒于此，本文假定制造商為供應鏈中的主導者，考慮供應鏈成員存在公平偏好行為的不同情況，基于區塊鏈投資來構建相應的供應鏈模型，并找出最優的運營決策。進而研究公平偏好行為對供應鏈決策、供應鏈成員利潤、制造商服務努力水平的影響。本文的主要貢獻在于：（1）將區塊鏈投資與公平偏好行為相結合。國內外很多學者考慮了公平偏好行為對供應鏈決策的影響，例如研究成本共擔和收益共享契約模型，或是考慮公平偏好系數對定價決策與供應鏈績效的影響，但是尚缺乏將區塊鏈投資與公平偏好行為結合的相關研究。（2）基于博弈論對區塊鏈供應鏈進行決策優化。不同于國內外很多學者基于定性方法來研究區塊鏈供應鏈，本文采用數學建模的方法進行定量化分析。

一、問題的描述與假設

假設一個由單一制造商和單一零售商組成的兩級供應鏈模型（如圖1所示），且該供應鏈使用區塊鏈技術平臺來進行管理。制造商是供應鏈中的領導者，零售商是供應鏈中的跟隨者，零售商向制造商采購產品的批發價格為、采購的產品數量為，然后以零售價格將產品賣出去。

圖1 供應鏈結構

類似于Giovanni[3]的研究，假設市場需求為：D=αQ-βp+θS ，為產品合格率，代表市場潛力，零售商賣出產品的數量小于或等于。是消費者對價格的敏感度。反映了消費者對在線服務的敏感度，

表1為本文的部分參數設置：

表1 參數設置

零售商和制造商的利潤函數，分別為：

假設 w -cM-cB>0，否則，當通過區塊鏈完成交易時，制造商的邊際收益為負。

零售商與制造商通過建立契約進行合作生產，當供應鏈上成員一方的利潤低于另一方時，利潤低的一方會產生嫉妒心理，利潤高的一方會產生同情心理，從而對供應鏈整體決策產生影響。參考Fehr和Schmidt[9]建立的公平偏好模型：

本文考慮制造商為供應鏈的主導者，因此，零售商和制造商分別具有嫉妒偏好和同情偏好的情況，重新記其效用函數分別為[21]：

接下來，分別研究不存在公平偏好（模型I）、僅零售商存在嫉妒偏好（模型Ⅱ）、僅制造商存在同情偏好（模型Ⅲ），以及零售商和制造商均存在公平偏好（模型Ⅳ）等四種模型。

二、模型的構建與分析

（一）不存在公平偏好（模型Ⅰ）

首先，考慮不存在公平偏好的情況，即供應鏈各成員在決策時均以獲得自身最大利潤為目標，研究該情形下供應鏈的最優決策模型。

命題1說明在區塊鏈供應鏈中，期權價值越高，制造商提供的服務努力越多，但若使用區塊鏈的相關邊際成本越高，制造商提供的服務努力則越少。期權價值代表了供應鏈成員獲得的認可和信任，當制造商獲得的期權價值較多時，它在服務上投資更多，供應鏈上其他成員高度信任和相信制造商的行為，并表示出在未來合作的額外意愿。區塊鏈的使用激發了更高的服務努力，但隨著區塊鏈使用成本增加，服務努力會減少。

命題2說明隨著期權價值增高，零售商和制造商的利潤越多；采用區塊鏈技術的成本越高，零售商和制造商的利潤越少。

（二）僅零售商存在嫉妒偏好（模型Ⅱ）

本部分考慮僅零售商存在嫉妒偏好行為，即當零售商相較于制造商利潤較低時，產生提高利潤，與制造商均衡的自利行為。

命題3說明僅零售商存在嫉妒偏好時，嫉妒偏好系數越大，零售商從制造商處購買的產品數量越少，產品銷售價格越低，市場需求量越少。

證明：通過計算，可得：

命題4說明嫉妒偏好系數越大，零售商利潤越多，而制造商利潤越少。

（三）僅制造商存在同情偏好（模型Ⅲ）

本部分考慮僅制造商存在同情偏好行為，即當制造商利潤高于零售商時，制造商產生利他行為。

由于制造商主導該供應鏈，且僅制造商存在同情偏好，那么零售商不存在任何公平偏好，將模型Ⅰ中零售商效用最大化時的最優決策代入，如式（11）（12）。

將式（11）（12）代入式（6），可得：

（四）零售商和制造商均存在公平偏好（模型Ⅳ）

本部分考慮供應鏈成員均存在公平偏好行為。由于制造商為供應鏈主導者，當兩者同時存在公平偏好時，先將零售商效用最大化時的最優決策代入，如式（23）（24）。

將式（23）（24）代入式（6），可得：

命題6 零售商最優的采購數量、零售商最優的零售價格、最優的市場需求，以及零售商和制造商的最優利潤分別為：

三、數值分析

參考Giovanni[3]以及Talat和Giovanni[22]等研究，假設η =0.5,ρ =0.5,v=1,F=1,α =0.9,β =1,θ=1,w=0.8,cM=0.02,cR=0.02,cB=0.02。

圖2對比了不存在嫉妒偏好與存在嫉妒偏好時的零售商利潤，圖3對比了不存在嫉妒偏好與存在嫉妒偏好時的制造商利潤。研究發現：基于模型Ⅰ和模型Ⅱ，零售商的最優利潤與嫉妒偏好系數呈正相關；制造商的最優利潤與嫉妒偏好系數呈負相關。

圖2 零售商嫉妒偏好系數對零售商利潤的影響（模型ⅠVS模型Ⅱ）

圖4給出了僅制造商存在同情偏好的情形。由圖4可得，當 γ <0.4514時，制造商利潤較高；當γ>0.4514時，零售商利潤較高，零售商的利潤隨著同情偏好系數增加而增加，制造商的利潤則隨著同情偏好系數增加而減少。結合圖2及圖3可知，公平偏好行為有利于平衡供應鏈成員利潤，促進供應鏈長期穩定發展。在現實中，企業可以基于自身，尋找供應鏈成員獲得利潤較為平衡的情況，以達到供應鏈整體優化，平穩發展的目的。

圖3 零售商嫉妒偏好系數對制造商利潤的影響（模型ⅠVS模型Ⅱ）

圖4 制造商同情偏好系數對制造商和零售商利潤的影響

此外，分別考慮服務成本系數 η =0.5和η=1.5時，僅存在制造商同情偏好的情形，如圖5所示。圖5描述了不同服務成本系數下制造商同情偏好對制造商服務努力水平的影響。可以看出：服務成本系數相對較小時的服務努力水平高于服務成本系數相對較大的情形。

圖5 不同服務成本系數下制造商公平偏好對服務努力水平的影響

所得結果如圖6所示。圖6描述了零售商和制造商公平偏好系數分別對制造商服務努力水平的影響，并呈現出了兩種系數對于服務努力水平影響程度的比較。可以看出制造商服務努力水平關于制造商同情偏好系數遞減，但不受零售商嫉妒偏好系數影響。也就是說，制造商服務努力水平僅對制造商同情偏好程度敏感。

圖6 零售商和制造商公平偏好對服務努力水平影響的比較

四、結論

本文聯合考慮區塊鏈投資與公平偏好行為，以二級供應鏈為研究對象，分析了公平偏好行為在不同情況下的最優服務努力水平、零售價格，零售商的采購量和利潤，研究了公平偏好系數對供應鏈成員利潤以及制造商服務努力水平的影響。研究發現：首先，零售商的利潤隨著零售商嫉妒偏好系數的增大而增大，隨著制造商同情偏好系數的增大而增大；制造商的利潤隨著零售商嫉妒偏好系數的增大而減小，隨制造商同情偏好系數的增大而減小。其次，制造商服務努力水平關于制造商同情偏好系數遞減，但不受零售商嫉妒偏好系數的影響。也就是說，制造商服務努力水平僅對制造商同情偏好程度敏感。

在制造商主導的供應鏈中，利益也往往向制造商傾斜，但是零售商嫉妒偏好和制造商同情偏好行為限制了制造商獲取更多利益的情況，有利于制造商和零售商同時獲益。使用區塊鏈帶來的服務努力僅受制造商影響，制造商過度的同情偏好行為不利于在供應鏈中發揮區塊鏈技術的優勢。制造商需要基于實際情況，與零售商合作共贏。

本文分析了制造商為供應鏈領導者的情形，但現實中也存在零售商主導的供應鏈，基于此條件考慮公平偏好行為的影響，還有待研究。此外，本文基于二級供應鏈進行建模分析，后續可以將模型推廣到閉環供應鏈，或者結構更為復雜的供應鏈系統進行研究。