徐兵，劉露

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信息搭便車下供應鏈訂貨與信息服務決策及協(xié)調研究

徐兵，劉露

（南昌大學管理科學與工程系，江西南昌330031）

假定產品存在次品需返修、產品需求為隨機且受到零售價格與信息服務水平的影響，建立單生產商和單零售商組成的傳統(tǒng)渠道供應鏈的訂貨與信息服務的分散式和集中式決策模型，給出了協(xié)調供應鏈的回購加信息服務補貼合同。進而考慮電子商務零售商引入后免費搭乘傳統(tǒng)零售商提供的信息服務行為，利用均衡分析方法建立了雙渠道供應鏈的分散式決策的MPEC模型和集中式決策的優(yōu)化模型，提出了協(xié)調雙渠道供應鏈的回購加信息服務補貼合同。最后的算例表明模型的合理性和協(xié)調合同的有效性。研究表明：電子渠道的引入有利于供應鏈整體，恰當的信息搭便車行為、及產品正品率的提高有利于供應鏈各方。

雙渠道供應鏈；信息搭便車行為；次品退貨與返修; 帶均衡約束的數學規(guī)劃；回購加信息服務補貼合同

0 引言

信息與網絡技術的發(fā)展推動了網上交易量的井噴。許多企業(yè)在鞏固傳統(tǒng)零售渠道的同時，大力發(fā)展電子銷售渠道，形成雙營銷渠道運作模式。雙渠道供應鏈引起學者的極大重視，其中信息搭便車行為特別值得研究?，F(xiàn)實中,大量消費者先到實體店了解和體驗產品，再低價到網店購買相應產品，如今服裝零售店已儼然是網購者的試衣間。可見，電子零售商免費搭乘了傳統(tǒng)零售商的信息服務。學者首先從零售商角度分析信息搭便車行為的影響。文獻[1]研究發(fā)現(xiàn)，搭便車行為加劇了零售商間的價格分離,導致信息服務水平和消費者的產品需求的降低；文獻[2]研究表明，即使存在信息搭便車行為，零售商通過提供信息服務來鎖定具有正搜索成本的顧客可獲得正利潤；文獻[3]指出搭便車行為可以減緩零售商之間價格競爭強度,對提供服務和不提供服務的零售商都是有益的。學者進而研究單生產商單零售商供應鏈中生產商直銷和傳統(tǒng)零售的信息搭便車行為及其協(xié)調合同設計。文獻[4]分析了服務具有溢出效應下供應商直銷渠道對傳統(tǒng)零售渠道的服務搭便車行為對供應鏈各方決策以及供應鏈績效的影響,構建了成本共擔的協(xié)調合同；文獻[5]研究了生產商直銷與傳統(tǒng)渠道同時提供服務下的價格競爭和服務雙向搭便車行為,給出了協(xié)調供應鏈的三步定價機制。伴隨電子商務的發(fā)展壯大，學者逐步重視電子零售商(如京東商城、亞馬遜)與傳統(tǒng)零售商的競爭及其所在供應鏈的研究。文獻[6]利用兩階段博弈模型研究了電子商務零售商與傳統(tǒng)零售商的價格競爭行為,給出了二者競爭的最優(yōu)定價和均衡利潤。文獻[7]在雙源渠道環(huán)境下,構建了信息搭便車效應下的消費者效用模型,分析了信息搭便車現(xiàn)象對生產商、傳統(tǒng)零售店、電子商店以及供應鏈系統(tǒng)的收益的影響。文獻[8]針對生產商、網絡零售商和傳統(tǒng)零售商三者組成的雙渠道供應鏈，建模分析了存在搭便車行為下最大化供應鏈利潤的定價以及分散決策下各主體的價格競爭均衡,給出了收益共享協(xié)調契約。

但上述文獻未涉及隨機需求情況[1-8]。針對具有直銷與零售渠道的單生產商單零售商供應鏈，文獻[9]研究了隨機需求下的定價策略和協(xié)調機制，文獻[10]研究了隨機需求和零售商促銷下的價格競爭均衡及供應鏈協(xié)調。文獻[11]假定直銷渠道和零售渠道面臨隨機需求、且因缺貨而未得到滿足的需求將在渠道間轉移，研究了生產商在供給能力有限和無限兩種情況下的庫存分配，提出了逆向收益共享協(xié)調合同(生產商將部分直銷收益給零售商)。另外，產品的次品率、退貨與回收再制造策略將影響零售商訂貨決策和供應鏈利潤。文獻[12]建立了缺陷產品完全退貨下的庫存控制模型，分析了缺陷率對于訂貨量和銷售利潤的影響；文獻[13]基于市場細分建立了零售商回收與第三方回收廢舊產品情形的閉環(huán)供應鏈決策模型。文獻[14]研究了單生產商和單零售商組成的逆向供應鏈中二者的Stackelberg博弈和合作下的零售價和回收再制造率決策，進而拓展至單生產商和n個競爭零售商情形，分析了一主多從Stackelberg博弈和聯(lián)合決策，給出了協(xié)調供應鏈的利潤共享合同。文獻[15]假設直銷渠道影響傳統(tǒng)零售渠道需求和回收再制造可降低生產成本，研究了分散式控制下生產商與零售商之間的Stackelberg博弈和集中式控制下閉環(huán)供應鏈的決策,得到最優(yōu)決策和利潤，提出了帶轉移支付的批發(fā)價協(xié)調合同。但文獻[9-15]未涉及搭便車行為。

可見，現(xiàn)有文獻未綜合考慮存在次品回收再制造和隨機需求下雙渠道供應鏈中信息搭便車行為[1-15]。本文將針對由單生產商、單傳統(tǒng)零售商和單電子商務零售商組成的供應鏈，假定產品存在次品需返修、需求隨機且與傳統(tǒng)零售商的信息服務相關，研究電子商務零售商的信息搭便車行為,建模分析引入電子商務零售商前后供應鏈的分散式和集中式決策，并給出相應的協(xié)調合同，拓展了現(xiàn)有的研究結果。

1 傳統(tǒng)渠道供應鏈的建模分析

1.1 模型假設

考慮同一市場上兩條閉環(huán)供應鏈，供應鏈由生產商M和零售商R組成，進行生產、銷售與回收品牌產品(=1,2)，且兩種產品為僅具有品牌差異的相同產品(如海爾電視、海信電視)。M委托R回收廢舊產品，給其單位回收補貼s.M可完全用原材料生產或使用回收品零件生產，兩種生產方式的單位成本分別為和，其中為成本節(jié)約率。設和分別為R的單位銷售成本和單位回收成本，滿足批發(fā)價、，供應鏈的單位回收收益.產品的需求函數為，其中p為產品的零售價，d>0刻畫了潛在需求規(guī)模，1刻畫了兩種產品間的價格替代效應：產品的需求量關于自身價格單調遞減(彈性為-)，關于替代產品價格單調遞增(彈性為)。廢舊產品的供給函數為,其中b為廢舊產品的回收價、q>0刻畫了潛在回收規(guī)模，1刻畫了兩種廢舊產品間的價格替代效應：廢舊產品的供給量關于自身價格單調遞增(彈性為)，關于替代產品價格單調遞減(彈性為)。設為單位回收再制造所產生的環(huán)境效益，政府給予生產商單位回收再制造補貼，以最大化環(huán)境效益與政府補貼的差額。供應鏈競爭均衡時產品售價和廢舊產品回收價對應購銷平衡和回收供給平衡,故M、R和閉環(huán)供應鏈的利潤函數、及政府的目標函數：

考慮由生產商與傳統(tǒng)零售商組成的傳統(tǒng)渠道(實體店銷售渠道)供應鏈，二者間進行Stackelberg博弈：先決定批發(fā)價>1,1為的單位生產成本；再決定訂貨量和信息服務(如產品宣傳、打廣告、客戶體驗等)水平；按訂單生產，并在銷售季節(jié)前交付給所訂商品，但產品正品率為；收貨時對商品進行檢驗，不合格產品由就地修復，單位修復成本為2; 假定次品在銷售期內經修復后的完好率為，對于未能修復好的次品生產商將進行回收再制造，單位回收品可節(jié)約原材料費用為1,但需按批發(fā)價給補償。銷售季節(jié)結束后，對未售出的商品進行降價或處理，單位商品處理價格為2，滿足1<2<(即處理殘品要承擔損失).假定零售價>+為外生變量，為的單位銷售成本(含訂貨、收獲檢驗、貨架展示等成本).的信息服務成本()是信息服務水平的可微凸函數，滿足(0)=0.處產品需求可表示為與售價和信息服務相關的確定項和隨機項(刻畫其它因素對需求的影響)之和:

其中，參數>0表示潛在市場規(guī)模，>0刻畫信息服務對需求的正外部溢出效應,0, 隨機變量的密度函數和分布函數分別為()和(), 且()為嚴格單調遞增的二次可微函數，滿足(0)=0, 并存在逆函數F. 式(1)表明，產品需求關于價格單調遞減、關于信息服務水平單調遞增。產品正品率(含修復達標品)為，可供銷售的商品數量應滿足. 記,經推導,處產品的期望未銷售量為、期望銷售量為. 不考慮缺貨(因需求受到信息服務的影響)損失下生產商、零售商和供應鏈的利潤分別為

(2)

(4)

結論1 傳統(tǒng)渠道供應鏈中生產商、零售商及供應鏈的利潤隨產品的正品率、次品修復完好率、合格率的提高而增加。

1.2 傳統(tǒng)渠道供應鏈的分散式決策模型

分散式供應鏈(Decentralized Supply Chain)中各成員均以自身利潤最大化為目標進行決策。完全信息下傳統(tǒng)渠道供應鏈分散式決策模型(生產商與零售商的Stackelberg博弈模型)是如下二層規(guī)劃

由命題1，零售商決策滿足如下一階條件

求解上式，可得到傳統(tǒng)零售商的決策

(6)

1.3 傳統(tǒng)渠道供應鏈的集中式決策模型

集中式供應鏈(Centralized Supply Chain)中存在主導企業(yè)以供應鏈利潤最大化為目標支配各方決策。完全信息下傳統(tǒng)渠道供應鏈的集中式決策模型是如下優(yōu)化問題

由命題2，類似2.3節(jié)，求解供應鏈利潤函數的一階條件方程組，得到供應鏈集中式最優(yōu)決策

1.4 傳統(tǒng)渠道供應鏈的協(xié)調合同設計

假定兩條供應鏈均為分散式供應鏈(Decentralized Supply Chain)，政府、生產商和零售商基于自身目標進行完全信息三階段博弈：政府先決定單位回收再制造補貼；M再決定批發(fā)價w和單位回收補貼s；然后R決定產品的零售價p、回收價b、以及向M的訂貨量和返回廢舊產品的數量，M組織生產并在銷售季節(jié)前給R供貨。DD模式下政府、生產商和零售商的三階段博弈模型為：

2 雙渠道供應鏈的建模分析

假定新增電子商務零售商進行網上產品銷售，除了不進行信息投入外，決策過程與傳統(tǒng)零售商類似。模型假設與上節(jié)相同，分別用下標與標注傳統(tǒng)零售商和電子零售商相關的參數(如銷售成本、價格等)和決策變量(訂貨量、信息服務水平)。傳統(tǒng)渠道和電子渠道相互競爭，需求函數可表示為：

(10)

與上節(jié)推導類似，可得到生產商、傳統(tǒng)零售商、電子零售商和供應鏈的利潤分別為

(11)

(13)

(14)

結論3雙渠道供應鏈中生產商、傳統(tǒng)零售商、電子零售商及供應鏈的利潤隨產品的正品率、次品修復完好率、合格率的提高而增加。

2.1 雙渠道供應鏈的分散式決策模型

完全信息下雙渠道供應鏈的分散式決策模型是如下MPEC問題(帶均衡約束的優(yōu)化問題)：

該模型下層是兩個零售商相互競爭的博弈均衡，上層是生產商利潤最大化問題。

求解上式，可得到兩種渠道零售商的競爭均衡決策

(16)

2.2 雙渠道供應鏈的集中式決策模型

完全信息下雙渠道供應鏈的集中式決策模型是如下優(yōu)化問題

由命題4，求解供應鏈利潤函數的一階條件方程組

可得到集中式控制下零售商為風險中性時的供應鏈最優(yōu)決策

(18)

對比傳統(tǒng)渠道供應鏈和雙渠道供應鏈的決策(式(6)、式(8)和式(16)、式(18))可知,當引入電子渠道前后的參數沒有變化()時,有:、、；、、.但當需求轉移效應大于價格效應()時,傳統(tǒng)零售商將受損：、、、；、、、.如下命題5成立。

命題5在參數保持不變的情況下，在傳統(tǒng)渠道供應鏈中引入電子銷售渠道后，將增大供應鏈的產品總需求量和總供給量、提升信息服務水平,但需求從傳統(tǒng)渠道向電子渠道轉移量太大時傳統(tǒng)零售商將受損。

2.3 雙渠道供應鏈的協(xié)調合同設計

3 算例與敏感性分析

依據調查和統(tǒng)計分析，得到模型參數：1=50,2=55,1=60,2=15,=2,,,此時,；產品需求函數中，=1000,=3,=5,隨機變量服從均勻分布。下面進行模型求解和敏感性分析(參數含義見建模部分，求解結果進行了四舍五入)。

(1) 利用Matlab分別求解模型式(5)、式(7)、式(15)、式(17)，得到傳統(tǒng)渠道供應鏈和雙渠道供應鏈的各方決策和利潤(見表1), 可得到如下結論。

①在傳統(tǒng)渠道供應鏈中引入電子銷售渠道后，傳統(tǒng)零售商的分散式訂貨量決策和及其利潤下降(1552.4>1333.6、11523>10531），說明電子零售商的加入分擔了一部分市場份額，對傳統(tǒng)零售商造成負面影響；為此，生產商降低了傳統(tǒng)零售商的產品批發(fā)價(78.9<82.5)，同時傳統(tǒng)零售商提升了信息服務水平(25.9<34.9)；此時，生產商和供應鏈的利潤有所提高(29236<32705, 40759<47846.7)，說明引入電子渠道對供應鏈整體而言利大于弊。這也表明命題5的正確性。

②集中式決策下傳統(tǒng)渠道(雙渠道)供應鏈的訂貨量、信息服務水平和利潤均大于分散式決策情形：3104.8>1552.4、74>25.9、55376>40759 (2702.7>1333.6、2413.5>1130.4、94.8>34.9、65715>47846.7)，故需對分散式供應鏈進行協(xié)調以達到集中式控制效果。

表1 傳統(tǒng)渠道供應鏈和雙渠道供應鏈各成員的決策與利潤及協(xié)調性分析

傳統(tǒng)單渠道供應鏈分散式決策集中式決策回購加信息補貼下的決策 w82.584 q1552.43104.83104.8 25.97474 2923638763.2 1152316612.8 407595537655376 雙渠道供應鏈分散式決策集中式決策回購加信息補貼下的決策 78.981 74.372 1333.62702.72702.7 1130.42413.52413.5 34.994.894.8 3270539429 1053113143 4610.713143 47846.76571565715

圖1 變化時雙渠道供應鏈各成員的決策與利潤

圖2變化時雙渠道供應鏈各成員的決策與利潤

圖3 變化時雙渠道供應鏈各成員的決策與利潤

(3)基于算例和敏感性分析、及建模分析，提出如下管理建議：

①電子銷售渠道的引入有利于供應鏈整體，供應鏈管理者應積極實施雙渠道戰(zhàn)略，但需避免需求轉移過大使得傳統(tǒng)渠道受損，可采取恰當的措施來隔離市場,如讓兩種渠道銷售不同型號的同種產品。

②適度信息服務搭便車行為有利于供應鏈各方，但生產商應給傳統(tǒng)零售商信息服務補貼，保證其提供信息服務的積極性。

③供應鏈管理者應對供應鏈進行必要協(xié)調，特別要避免發(fā)生傳統(tǒng)零售渠道與電子銷售渠道之間的惡性競爭，以提高供應鏈整體收益，實現(xiàn)各方共贏。

④生產商應盡可能提高產品正品率，避免產品返修；兩種渠道零售商在制定訂貨決策時要考慮產品正品率和返修率，保證一定的需求滿足率。

4 結論

本文首先建模分析了由生產商和零售商組成的傳統(tǒng)渠道供應鏈的訂貨與信息服務決策，給出了實現(xiàn)供應鏈協(xié)調的回購加信息服務補貼合同；進而考慮引入電子渠道零售商，建立雙渠道供應鏈的分散式決策模型和集中式決策模型，分析了電子渠道的免費信息服務搭便車行為，提出了回購加信息服務補貼的協(xié)調合同形式；最后進行了數值仿真和和敏感性分析。研究表明，(1)通過引入電子銷售渠道有利于供應鏈整體，即雙渠道供應鏈運作模式優(yōu)于傳統(tǒng)單渠道供應鏈；產品合格率越高，各成員和供應鏈的利潤將上升；(2)分散式控制下的訂貨量、信息服務水平和成員利潤均小于集中式控制情況，需對供應鏈進行必要的協(xié)調；(3)兩種回購加信息服務補貼合同可分別協(xié)調傳統(tǒng)渠道供應鏈和雙渠道供應鏈的訂貨與信息服務決策；(4)恰當的電子渠道的信息服務搭便車行為有益于供應鏈各方。

本文只考慮了相對簡單的供應鏈結構，未來可針對多個上游與多個下游、以及多條供應鏈的競爭結構，結合決策者的風險偏好、信息不對稱等情況展開進一步研究。

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Research on the Decisions of Order and Information Service and Coordination of Supply Chain with Information Free-riding

XU Bing, LIU Lu

(Department of Management Science and Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China)

The development of information and network technology promotes the online transaction. The dual-channel mode, where the traditional retail channel and the network channel controlled by e-commerce retailers coexist, is widely adopted by many enterprises. There exists the information service free-riding behavior since e-commerce retailers may benefit from the information service of traditional retailers. For example, a lot of consumers acquire product information at the traditional store, and then purchase the product online in order to pay at the lower price. At the same time, the product defective rate, return policy and remanufacturing strategy affect the retailers’ order decision and the profit of supply chain. However, lack of studies has been done on the information free-riding behavior and remanufacturing defect products in dual-channel supply chain (DCSC) under stochastic demand. This paper establishes models to research on this problem.

Firstly, his study considers that one supply chain (SC) with traditional retail channel consists of one manufacturer and one retailer. This study makes the assumption that there are defective products that need to be repaired, and the product demand is random and affected by retailers' sales price and information service level. This paper studies the Stackelberg game between the manufacturer and the retailer. The decentralized and centralized decision models of order and information service of SC are set up. It shows that the order quantity and information service level are lower in the decentralized mode than in centralized mode. Thus, one buy-back plus information service subsidy contract is put forward to coordinate this SC. Secondly, this study considers that the information service free-riding behavior of one e-commerce retailer, the MPEC model of decentralized decision mode and optimal model of centralized decision of DCSC are put forward by using the equilibrium analysis method. The order quantity and information service level are also lower in the decentralized mode. Another buy-back plus information service subsidy contract is presented to coordinate this DCSC. Finally, the reasonability of the proposed models and feasibility of the coordinative contracts are demonstrated by a numerical example and its sensitivity analysis.

After introducing electronic sale-channel benefits into the whole supply chain, the centralized decision mode is superior to the decentralized decision mode. Two buy-back plus information service subsidy contracts can respectively coordinate the SC with traditional channel and the DCSC effectively. According to the sensitivity analysis, the improvement of the rate of qualified product and the recovery rate of unqualified product lead to the increment of order quantity and information service level, which enhances the profits of manufacturer, traditional retailer, e-commerce retailer and whole DCSC in decentralized decision mode. Similar conclusions can be obtained in centralized decision mode. In decentralized decision mode, the higher the degree of information service free-riding behavior is, the more order quantity and higher information service traditional retailer makes, and the more profit traditional retailer and manufacturer obtain. However, the profit of e-commerce retailer will firstly increase, and then decrease. This means that the information service free-riding behavior is propitious to the e-commerce retailer, but excessive free-riding behavior may have adverse effect on their profit. The manufacturer will reduce the wholesale price of products selling to the traditional retailer in order to stimulate them to increase the information service level.In the centralized decision mode, the order quantity, the information service level and the profit of DCSC will increase along with the improvement of information service free-riding factor.

Based on the modeling and sensitivity analysis, some management countermeasures are put forward as following. Firstly, supply chain managers should actively implement the strategy of dual-channel since the introduction of electronic channel is advantageous to the whole supply chain. However, the transfer of excessive demand from traditional channel to electronic channel should be avoided. Some appropriate measures should be taken to partially isolate two kinds of channels. For example, the same products sold in the electronic channel and traditional channel internet can be different in model, dimension or color and so on. Secondly, the manufacturer should subsidize the traditional retailer to prompt his devotion of information service since the suitable information free-riding behavior benefits all agents of DCSC. Thirdly, the managers of supply chain should coordinate with the agents in order to avoid the vicious competition between traditional retail channel and electronic channel, which can improve the profit of whole supply chain and create win-win situations. Fourthly, the manufacturer should improve the rate of qualified product as much as they can do, and avoid excessive unqualified products that can’t be recovered. At the same time, the retailers from two kinds of channels should consider the rate of qualified product and the recovery rate of unqualified product when ordering the products in order to guarantee the realized proportion of demand.

This paper makes some contributions as following. Firstly, the decentralized and centralized decision models of the SC with traditional channel and the DCSC are introduced to understand e-commerce retailers. Secondly, two buy-back plus information service subsidy contracts are put forward to coordinate traditional SC and DCSC. Thirdly, the rate of qualified product, recovery and remanufacturing product and the factor of information free-riding are studied based on the sensitivity analysis. Finally, some management countermeasures are obtained. These studies can guide the practical operation of e-commerce and DCSC. There exist some potentially interesting extensions such as the DCSC with multiple upper-layer enterprises, multiple lower-layer enterprises, the risk preference of decision makers, information asymmetry and so on. More research should be done on the competition between two DCSCs and how to coordinate one DCSC under competition.

dual-channel supply chain (DCSC);information free-riding behavior; defective products’ return and repairing; MPEC (Mathematical Programs with Equilibrium Constrains); buy-back plus information service subsidy contract

中文編輯：杜 健；英文編輯：Charlie C. Chen

F224

A

1004-6062(2016)04-0117-07

10.13587/j.cnki.jieem.2016.04.015

2013-10-09

2014-05-03

國家自然科學基金資助項目(NSFC70961006)；中國博士后科學基金資助項目(20100481186)；中國博士后科學基金特別資助項目(2012T50593)

徐兵(1972—)，男，江西南昌人；南昌大學管理科學與工程系教授，碩士生導師；研究方向：運籌學、物流與供應鏈管理。