第四方物流作用下供應鏈定價決策與協調機制研究

文/范昌昌徐東明

針對供應鏈中的產品回收問題，研究構建了由制造商、銷售商與第四方組成的供應鏈模型，在制造商主導的Stackelberg博弈模型下分別計算出集中、分散決策下供應鏈決策變量最優值，分析對比發現集中決策比分散決策整體效益更優，通過加入利益共享-費用分擔契約對分散決策情形進行協調，使其達到了集中決策水平。進一步論證了模型的有效性和實用性，也為供應鏈中的管理者協調各方利益提供科學的理論依據。

0.引言

在供應鏈中，買賣雙方被稱為第一、第二方，專門為其提供運輸、倉儲等服務的物流公司被稱為第三方，而向前三方提供供應鏈管理、物流咨詢、培訓等系統解決方案的企業，就是第四方物流。在互聯網、物聯網、大數據信息快速發展的時代，中國企業已經面臨國際市場的激烈競爭，而通過發展第四方物流，整合和帶動第三方物流的發展，達到人和設施的高效利用。作為整合供應鏈逆向物流的集成商，4PL近年來已成為提高物流業運營效率的重要焦點。國內學者對4PL的研究主要集中于其運作模式、路徑優化和資源整合決策三個方向，在運作模式上孫永波[1]提出了第四方物流存在的三種運作方式并對其未來發展趨勢進行研究。李肖鋼[2]將4PL作為一種知識密集型服務機構嵌入集群網絡，構建了基于4PL嵌入的產業集群升級模型。王勉[3]探討了基于4PL的消費品逆向物流運作模式。在路徑優化方面黃敏[4]采用改進的蟻群算法解決了帶有隨機運輸時間和成本的4PL路徑優化問題。李銳[5]設計混合蛙跳算法（SFLA）解決了多種運輸方式的4PL多到多網絡設計問題。在資源整合決策方面，豐佳棟[6]研究了4PL在供給側改革背景下通過模塊化創新構建高效靈活的服務創新模式。謝家平等[7]針對線上線下商家組成的閉環供應鏈系統進行研究，通過設計收益共享-成本共擔契約來提高其逆向回收能力和渠道服務水平。彭甜[8]以戴爾公司為例，對供應鏈企業合作的激勵機制展開研究，促進國內企業供應鏈設計與管理的全面發展。徐鵬等[9]構建了信息不對稱情況下農產品供應鏈金融中第四方物流分別與銀行和第三方物流雙邊討價還價博弈模型。對以上研究分析，大多文獻集中在宏觀層面對4PL模式及其資源整合方面的研究。較少探索4PL的加入對整個供應鏈成員決策的影響。因此，本文從第四方負責整個供應鏈產品回收的角度出發，建立了由4PL掌控整個供應鏈逆向物流活動的模型，對比分析集中、分散決策兩種情形下供應鏈各方利潤。并通過加入利益共享—費用分擔契約來協調分散決策下的供應鏈，以此來應對分散式供應鏈的“雙重邊際效應”，從而使供應鏈各成員利益得到帕累托優化。

1.模型描述與符號說明

1.1 模型描述

該供應鏈由制造商、銷售商和第四方物流構成。該供應鏈模型如圖1所示。在該模型中，4PL作為回收主體，回收整個供應鏈中的產品。基于以上供應鏈各節點之間的關系，4PL供應鏈中產品回收可以分為兩個渠道：（1）銷售商渠道：顧客可以先退給銷售商，銷售商再將產品退回給4PL。（2）消費者：4PL直接從一級消費者處進行回收。

圖1 4PL作用下的供應鏈結構圖

1.2 符號說明與基本假設

為了符合模型的建立，本文必須滿足以下假設：

假設1制造商生產產品的成本高于4PL加工處理產品的成本，即cm>cf。假設2銷售商給一級銷售市場的銷售價格高于4PL給二級銷售市場的銷售價格，即ps>pf。假設3銷售商支付給消費者的退貨價為as；4PL支付給一級消費者的退貨價為af，且af>as。假設4 4PL模式下的基準情形，由制造商承擔4PL的全部回收補償費用，根據前人的研究假設一級市場需求函數為：Q1=a1-b1ps+γaf；二級市場需求函數為：Q2=a2-b2ps。其中a1、a2分別表示一級銷售市場與二級銷售市場的最大需求量，b1、b2表示需求對價格的敏感度。γ是需求對退貨價格的敏感度。假設5假設銷售商的回收量函數為：Ds=kas-saf；4PL的回收量函數為Df=kaf-sas：。其中k為消費者對產品回收價格敏感程度的彈性系數，k越大，表示回收量相對于自身回收價格越敏感；s為回收方之間回收競爭的彈性系數，s越大，表示自身回收量受其他方回收的競爭性越大，且有k>s>1。

以上符號及其代表的含義如表1所示：

表1 符號及其代表含義

2.模型建設與求解

根據上述符號說明與假設，制造商、銷售商、第四方物流以及供應鏈系統的利潤分別表示為：

其中cm

2.1 集中決策（情形C）

集中決策下，供應鏈各方利益者作為一個整體，以整個供應鏈的利潤最優為目標來進行決策，供應鏈整體目標利潤函數如下：

對（5）式目標利潤函數求關于ps、as、pf和af的一階偏導，可得海塞矩陣為：

集中決策情形下，當4b1（k2-s2）-kγ>0時，供應鏈有最優定價決策（psc，asc，pfc，afc）為：

2.2 分散決策（情形D）

分散決策下，制造商、銷售商和4PL分別考慮自身利益最大化進行決策，處于供應鏈領導地位的制造商首先決定批發價格w和回收補償價格am，其次銷售商根據制造商決策決定銷售價格ps，然后4PL決定其回收價格af和銷售價格pf，最后銷售商根據pf決定其回收價as。根據供應鏈各方的目標利潤函數為：

3.利益共享-費用分擔契約協調機制（情形T）

供應鏈各成員的目的往往是追求自身利潤最大化而非系統的整體最優化。此種情形下，采用利益共享—費用分擔契約{w，am，α，β}來協調分散式供應鏈，制造商與銷售商共同分享銷售利潤，銷售商分享α比例的銷售利潤，制造商獲得（1-α）比例的銷售利潤；制造商與第四方共同承擔回收成本，第四方承擔β比例的回收成本，制造商承擔（1-β）比例的回收成本。其中α，β（0，1）。協調后的供應鏈各方利潤函數可表示為：

在契約機制下，令asT=asc，afT=afc，psT=psc。使用逆向歸納法進行求解可得在契約機制{w，am，α，β}情形下，供應鏈定價決策

4.算例分析

為了明確的展示三種情形下模型的最優解，本文根據產品制造及回收相關數據，選取符合前文假定的市場參數進行仿真。具體參數取值如表2所示。

表2 參數取值

在利益共享—費用分擔契約{w，am，α，β}機制下，兩個協調參數α，β取值必須滿足πmT≥πmD、πsT≥πsD、πfT≥πfD，在表2取 值 的 基 礎 上，經 計 算 可 得α∈（0.17，0.73）、β∈（0.238，0.25）。在協調參數范圍內選取兩組數據，形成的兩個協調機制均與集中決策下的供應鏈總利潤相等，即供應鏈總利潤達到最大化，且協調參數取值不影響供應鏈總利潤。因此本文選取，α=0.2，β=0.25通過計算，比較集中決策、分散決策與協調機制下的決策變量及最優利潤，結果如表3所示。

表3 三種情形下各決策變量的最優解

通過表3可以看出協調機制下供應鏈各方利潤較分散決策均得到顯著提高，且供應鏈整體利潤達到集中決策水平，說明利益共享—費用分擔契約可以有效協調供應鏈各方利益，并使其整體利潤最大化。證明了利益共享—費用分擔契約的有效性。

5.結論

本文構建了由第四方負責整個供應鏈逆向物流活動的供應鏈決策模型，探究了制造商主導供應鏈定價與協調問題。通過利益共享-費用分擔契約對供應鏈進行協調，使其各方面達到集中決策水平。研究結果表明：加入利益共享-費用分擔契約后，供應鏈整體利潤與集中決策水平一致。此契約既可以使供應鏈整體達到最優，又可使各方利潤達到均衡。

引用出處

[1]孫永波,王道平.我國第四方物流運作模式及其發展趨勢研究[J].北京工商大學學報：社會科學版,2007,22(6):85-90.

[2]李肖鋼,李秋正.基于4PL嵌入的產業集群升級理論模型與案例研究[J].科技進步與對策,2016,33(7):69-73.

[3]王勉,周潔.基于4PL的消費品逆向物流運作模式探討[J].商業經濟研究,2014(34):30-31.

[4]黃敏,任亮,王興偉,等.帶有隨機運輸時間和成本的4PL路徑優化問題[J].系統工程學報,2019,34(01):82-90+101.

[5]李銳,孫福明.多種運輸方式的4PL多到多網絡設計模型與算法[J].計算機工程與應用,2018(1):229-234.

[6]豐佳棟.供給側改革下第四方物流模塊化服務創新模型設計[J].中國流通經濟,2017,31(03):71-78.

[7]謝家平,梁玲,楊光,等.互補型閉環供應鏈的收益共享與成本共擔契約協調優化[J].中國管理科學,2018,26(08):94-105.

[8]彭甜.供應鏈企業合作的激勵機制研究[J].商業經濟,2021(02):59-60.DOI:10.19905/j.cnki.syjj1982.2021.02.021.

[9]徐鵬,陳曉旭,黃勝忠,等.基于農產品供應鏈金融的物流作業承接雙邊討價還價博弈[J].系統管理學報,2019,28(03):569-578.