宋 煥，王瑞梅，胡 妤

·經(jīng)濟(jì)理論與經(jīng)濟(jì)建設(shè)·

食品供應(yīng)鏈中溯源信息共享的演化博弈分析

宋 煥，王瑞梅，胡 妤

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100083）

為滿足消費(fèi)者食品安全需求，防范食品安全風(fēng)險(xiǎn)，中國(guó)從2000年逐步推行可追溯體系，企業(yè)參與溯源信息共享的意愿決定了可追溯體系的推廣程度。因此，構(gòu)建了食品生產(chǎn)商和食品加工商的演化博弈模型，分析了二者在溯源信息共享中的穩(wěn)定策略，并利用數(shù)值仿真演示了不同參數(shù)下模型的演化路徑。結(jié)果表明：共享溯源信息的投入產(chǎn)出比，共享溯源信息所減少的損失值和“搭便車”收益的大小影響演化結(jié)果。最后，結(jié)合本研究的研究結(jié)論，為可追溯體系的發(fā)展提供相關(guān)建議。

食品供應(yīng)鏈；信息共享；可追溯體系

引 言

中國(guó)食品安全事件不斷爆發(fā)，引發(fā)了消費(fèi)者對(duì)食品安全的擔(dān)憂與關(guān)注［1］。食品不安全因素貫穿于生產(chǎn)、加工、包裝、流通、消費(fèi)等環(huán)節(jié)［2］。目前，中國(guó)食品安全事件產(chǎn)生的原因主要包括濫用食品添加劑、有害化學(xué)物質(zhì)超標(biāo)、微生物超標(biāo)及摻雜摻假等［3］1－8。但從經(jīng)濟(jì)學(xué)視角分析，消費(fèi)者與供應(yīng)商之間的信息不對(duì)稱是造成食品安全事件發(fā)生的根本原因［4］。可追溯體系通過(guò)對(duì)食品供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)信息進(jìn)行監(jiān)管，不僅為消費(fèi)者提供食品的質(zhì)量安全信息，而且具有識(shí)別食品安全問(wèn)題發(fā)生環(huán)節(jié)和為實(shí)施產(chǎn)品召回提供依據(jù)的功能。因此，可追溯體系被認(rèn)為是解決食品安全問(wèn)題的有效途徑［5］。中國(guó)的可追溯體系始于2000年，但主要集中在部分城市及有限品種，普及程度極低［6］。企業(yè)共享溯源信息時(shí)，增加的可追溯成本與預(yù)期產(chǎn)品收益之間存在巨大差異，從而降低了企業(yè)共享溯源信息的積極性。企業(yè)是否愿意共享溯源信息是推動(dòng)可追溯體系建設(shè)及保障食品安全的關(guān)鍵。

目前，已有眾多學(xué)者對(duì)可追溯企業(yè)的信息共享問(wèn)題進(jìn)行了探討。主要集中在以下幾個(gè)方面：一是可追溯體系實(shí)施效果的研究，可追溯體系對(duì)解決信息不對(duì)稱具有重要作用［7］；二是可追溯企業(yè)的信息共享機(jī)理研究，學(xué)者們利用信號(hào)博弈對(duì)溯源信息共享機(jī)理進(jìn)行分析，表明“優(yōu)質(zhì)”企業(yè)可通過(guò)披露足夠的食品安全信息實(shí)現(xiàn)與“劣質(zhì)”企業(yè)的分離，而“次優(yōu)”企業(yè)則需發(fā)送過(guò)量溯源信息才能獲取消費(fèi)者的信任［8］；三是影響可追溯企業(yè)信息共享行為的因素研究，可追溯企業(yè)信息共享的成本、利潤(rùn)［9］及消費(fèi)者對(duì)可追溯產(chǎn)品的偏好［10］等是影響企業(yè)決策的關(guān)鍵因素。進(jìn)而眾多學(xué)者實(shí)證分析了影響消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)可追溯產(chǎn)品的因素，主要包括消費(fèi)者的個(gè)人特征［11］，對(duì)可追溯體系的認(rèn)知程度［12］及信任程度［13］等。

綜上所述，目前對(duì)供應(yīng)鏈中可追溯企業(yè)信息共享問(wèn)題的研究取得了一些進(jìn)展，但也存在一定的局限性。主要包括：一是對(duì)供應(yīng)鏈中參與主體的博弈分析多為完全理性的靜態(tài)博弈，但是供應(yīng)鏈中參與主體的決策行為多受局部最優(yōu)及短期利益最大化的影響，往往為有限理性；二是目前，考慮單個(gè)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的溯源信息共享行為的研究較多，鮮少考慮多個(gè)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的溯源信息共享行為。因此，本文在參與企業(yè)有限理性的假設(shè)下，運(yùn)用演化博弈理論，建立了供應(yīng)鏈中食品生產(chǎn)商和食品加工商共享溯源信息的博弈模型，分析了不同參數(shù)對(duì)穩(wěn)定策略的影響，目的在于得出影響企業(yè)共享溯源信息的因素，為中國(guó)可追溯體系的發(fā)展提出政策建議。

一、基本假設(shè)和模型構(gòu)建

食品安全隱患貫穿于食品供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)約67%的食品安全事件發(fā)生在食品生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)［3］8。因此本文考慮供應(yīng)鏈中多個(gè)食品生產(chǎn)商與食品加工商作為演化博弈主體。食品生產(chǎn)商與食品加工商為有限理性，需要通過(guò)長(zhǎng)期合作不斷調(diào)整策略，直到達(dá)到均衡狀態(tài)。食品生產(chǎn)商（m）和食品加工商（s）的行為策略為（共享溯源信息，未共享溯源信息）記為（Y，N）。假設(shè)條件如下：

第一，市場(chǎng)上為理性消費(fèi)者，消費(fèi)者愿意為可追溯食品支付更高的價(jià)格；

第二，若食品生產(chǎn)商與食品加工商都未共享溯源信息，此時(shí)雙方的初始收益為πm與πs，食品安全事件發(fā)生的概率為r（0＜r＜1），食品安全事件發(fā)生時(shí)企業(yè)的損失為Qn，包括企業(yè)面臨的罰款及消費(fèi)者信譽(yù)損失等。若食品生產(chǎn)商與食品加工商聯(lián)合共享溯源信息，則保證了食品生產(chǎn)加工過(guò)程中信息的透明性，從而減少食品安全事件發(fā)生造成的損失，且減少的損失值為△Qn，共享溯源信息的成本為C，包括采集信息、管理信息及傳遞信息的成本等，且雙方約定的成本分擔(dān)比例為β、1－β。食品生產(chǎn)商和食品加工商共享溯源信息的收益增加比分別為a和b；

第三，若食品生產(chǎn)商單獨(dú)共享溯源信息，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)降低了食品安全隱患，最終提供了可追溯食品，此時(shí)減少的損失值為△Qm，而食品加工商未共享溯源信息，但享受了食品生產(chǎn)商共享溯源信息的收益Ts(Ts＞πs)，出現(xiàn)了“搭便車”現(xiàn)象。若食品加工商單獨(dú)共享溯源信息，在加工環(huán)節(jié)降低了食品安全隱患，最終提供了可追溯食品，此時(shí)減少的損失值為△Qs，而食品生產(chǎn)商未共享溯源信息，但享受了食品加工商共享溯源信息的收益Tm(Tm＞πm)，出現(xiàn)了“搭便車”現(xiàn)象。具體的參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 設(shè)定參數(shù)的定義

根據(jù)以上假設(shè)，建立食品生產(chǎn)商與食品加工商博弈的支付矩陣，見(jiàn)表2所示。

表2 單個(gè)食品生產(chǎn)商與單個(gè)食品加工商的支付矩陣

二、食品生產(chǎn)商和食品加工商的演化博弈分析

（一）演化過(guò)程的均衡點(diǎn)分析

假設(shè)食品生產(chǎn)商中采用“共享溯源信息”策略的比例為x（0≤x≤1），則采用“未共享溯源信息”策略的比例為1－x；食品加工商中采用“共享溯源信息”策略的比例為y（0≤y≤1），則采用“未共享溯源信息”策略的比例為1－y。

食品加工商選擇“共享溯源信息”策略與“未共享溯源信息”策略的期望收益及平均期望收益分別為U

若某一均衡點(diǎn)滿足雅克比矩陣的行列式（de?tJ）大于零且跡（trJ）小于零，則復(fù)制方程的均衡點(diǎn)記為局部穩(wěn)定，即為演化穩(wěn)定策略（ESS）［14］。

（二）均衡點(diǎn)及穩(wěn)定性分析

本文結(jié)合參數(shù)a和b的取值范圍，分析五種不同情景下均衡點(diǎn)成為ESS的可能。

一是當(dāng)食品生產(chǎn)商和食品加工商共享溯源信息的收益增加比a和b的值較小，即a＜時(shí)，如表3所示，（0，0）為ESS，（0，1）和（1，0）為鞍點(diǎn)，（1，1）為不穩(wěn)定點(diǎn)，即食品生產(chǎn)商和食品加工商都未共享溯源信息是演化穩(wěn)定策略?？勺匪蒹w系的寬度越大、深度越深、精度越高，其提供的可追溯信息將越全面，但企業(yè)的成本投入隨之越高［15］。若投資成本超過(guò)其參與可追溯所能帶來(lái)的收益，則食品生產(chǎn)商和食品加工商共享溯源信息的動(dòng)機(jī)較小。系統(tǒng)相應(yīng)的演化相圖如圖1（見(jiàn)下頁(yè)）所示。

食品生產(chǎn)商與食品加工商的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程分別為F（x）和F（y）：

令F（x）＝0，F(xiàn)（y）＝0，該系統(tǒng)的均衡點(diǎn)為（0，0），（0，1），（1，0），（1，1），（x?，y?），其中x?＝

對(duì)式（7）和式（8）依次求x，y的偏導(dǎo)數(shù)，可得系統(tǒng)的雅克比矩陣：

表3 情景1的局部穩(wěn)定性分析

圖1 情景1的演化相位圖

表4 情景2的局部穩(wěn)定性的分析

圖3 情景3的演化相位圖

圖2 情景2的演化相位圖

表5 情景3的局部穩(wěn)定性的分析

四是當(dāng)食品生產(chǎn)商和食品加工商的收益增加比分別為，如表6（見(jiàn)下頁(yè)）所示，（0，0）和（1，1）為ESS，（0，1）和（1，0）為不穩(wěn)定點(diǎn)，（x?，y?）為鞍點(diǎn)。

圖4 情景4的演化相位圖

此時(shí)的演化穩(wěn)定策略為食品生產(chǎn)商與食品加工商都不共享溯源信息或食品生產(chǎn)商和食品加工商都共享溯源信息，但是系統(tǒng)演化到哪一種狀態(tài)與其原始狀態(tài)和食品生產(chǎn)商和食品加工商的支付矩陣相關(guān)。如圖4（見(jiàn)上頁(yè)）所示，由（0，1）、（x?，y?）和（1，0）的連接線構(gòu)成了兩個(gè)狀態(tài)的臨界線。系統(tǒng)相應(yīng)的演化相圖如圖4所示。

表6 情景4的局部穩(wěn)定性分析

區(qū)域A和區(qū)域B的面積大小決定了系統(tǒng)最終會(huì)收斂于哪個(gè)狀態(tài)，分別用SA和SB表示兩個(gè)區(qū)域的面積。當(dāng)SA＞SB時(shí)，雙方選擇（共享溯源信息，共享溯源信息）的概率大于（未共享溯源信息，未共享溯源信息）的概率；當(dāng)時(shí)SA＜SB，雙方選擇（共享溯源信息，共享溯源信息）的概率小于（未共享溯源信息，未共享溯源信息）的概率；若SA＝SB時(shí)，雙方選擇（共享溯源信息，共享溯源信息）與（未共享溯源信息，未共享溯源信息）的概率相等。SA的面積為：

進(jìn)一步討論幾個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)演化的影響：

第一，食品生產(chǎn)商和食品加工商“搭便車”收益Tm和Ts：SA是Tm和Ts的單調(diào)減函數(shù)，隨著搭便車收益不斷減少，SA的面積就越大，此時(shí)該系統(tǒng)收斂于（1，1）的概率不斷增大，雙方選擇（共享溯源信息，共享溯源信息）策略的概率增大。

第二，食品生產(chǎn)商和食品加工商聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值△Qn：SA是△Qn單調(diào)增函數(shù)，隨著聯(lián)合共享減少的損失值不斷增大，SA的面積就越大，該系統(tǒng)收斂于（1，1）的概率不斷增大，雙方選擇（共享溯源信息，共享溯源信息）的概率增大。

第三，食品生產(chǎn)商和食品加工商單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值△Qm和△Qs：SA是△Qm和△Qs的單調(diào)減函數(shù)，隨著食品生產(chǎn)商和食品加工商單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值不斷減少，SA的面積不斷增大，該系統(tǒng)收斂于（1，1）的概率不斷增大，此時(shí)雙方選擇（共享溯源信息，共享溯源信息）的策略增大。

表7 情景5的局部穩(wěn)定性分析

圖5 情景5的演化相位圖

三、仿真模擬

本文利用Matlab對(duì)演化博弈模型進(jìn)行仿真分析，分析了隨著食品生產(chǎn)商和食品加工商的“搭便車”收益Tm和Ts、聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值△Qn、單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值△Qm及△Qs變化時(shí)的演化趨勢(shì)。首先，設(shè)定參數(shù)初始值：Tm＝60，πm＝40，a＝0．25，Ts＝70，πs＝50，△Qn＝8，△Qs＝2，△Qm＝2，β＝0．4，b＝0．3，C＝15。

一是食品生產(chǎn)商和食品加工商聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值對(duì)演化結(jié)果的影響。討論了聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值的不同演化路徑，如圖6所示，隨著食品生產(chǎn)商和食品加工商聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值不斷增大，食品生產(chǎn)商和食品加工商趨向共享溯源信息；隨著食品生產(chǎn)商和食品加工商聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值不斷減小，食品生產(chǎn)商和食品加工商趨向未共享溯源信息。此外，受到初始收益大小的影響，食品生產(chǎn)商趨向共享溯源信息的速度快于食品加工商趨向共享溯源信息的速度，而食品加工商趨向未共享溯源信息的速度快于食品生產(chǎn)商趨向未共享溯源信息的速度。

圖6 食品生產(chǎn)商和食品加工商聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值對(duì)演化結(jié)果的影響

二是食品生產(chǎn)商和食品加工商單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值對(duì)演化結(jié)果的影響。討論了單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值的不同演化路徑，如圖7所示，隨著食品生產(chǎn)商和食品加工商單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值不斷減小，食品生產(chǎn)商和食品加工商趨向共享溯源信息。

圖7 食品生產(chǎn)商和食品加工商單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值對(duì)演化結(jié)果的影響

三是食品生產(chǎn)商和食品加工商“搭便車”收益對(duì)演化結(jié)果的影響：討論了不同“搭便車”收益情況下的演化路徑，如圖8（見(jiàn)下頁(yè)）所示，隨著食品生產(chǎn)商和食品加工商“搭便車”收益不斷減小，食品生產(chǎn)商和食品加工商趨向共享溯源信息。此外，“搭便車”的收益越小，則趨向共享溯源信息的速度就越快。

四、結(jié)論與政策建議

基于演化博弈理論研究了供應(yīng)鏈中食品生產(chǎn)商和食品加工商之間的溯源信息共享問(wèn)題。研究結(jié)果表明：第一，食品生產(chǎn)商和食品加工商的策略選擇與雙方共享溯源信息收益增加比密切相關(guān)，當(dāng)雙方共享收益增加比不斷發(fā)生變化時(shí)，出現(xiàn)不同的演化結(jié)果。第二，食品生產(chǎn)商和食品加工商聯(lián)合共享溯源信息減少的損失值越大，單獨(dú)共享溯源信息減少的損失值越小，則雙方共享溯源信息的概率增大。第三，若“搭便車”收益較大，食品生產(chǎn)商和食品加工商共享溯源信息的積極性會(huì)大大降低。根據(jù)以上結(jié)論，本文對(duì)建立有效的可追溯體系，實(shí)現(xiàn)信息共享提出以下建議：

圖8 食品生產(chǎn)商和食品加工商“搭便車”收益對(duì)演化結(jié)果的影響

一是建立合理的可追溯成本分擔(dān)機(jī)制?？勺匪莩杀镜牟缓侠矸謸?dān)，導(dǎo)致最優(yōu)供給與生產(chǎn)者公益的不一致性［16］，降低了企業(yè)共享溯源信息的收益增加比。因此，政府應(yīng)實(shí)施鼓勵(lì)政策，對(duì)可追溯企業(yè)進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼，減輕企業(yè)共享溯源信息的成本壓力；同時(shí)可追溯企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)追溯體系及食品的宣傳，制定相關(guān)的推廣戰(zhàn)略，提升消費(fèi)者對(duì)可追溯體系及可追溯食品的信任度，提高消費(fèi)者的支付意愿，實(shí)現(xiàn)可追溯成本的合理分?jǐn)?，進(jìn)而提高企業(yè)共享溯源信息的意愿。

二是完善不同食品種類的追溯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。中國(guó)的可追溯體系建設(shè)“各自為陣”，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，降低了追溯體系的運(yùn)行效率，未能減少可追溯企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)損失值。因此，應(yīng)針對(duì)不同食品種類的生產(chǎn)流通特點(diǎn)，制定相應(yīng)的可追溯標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一不同供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集指標(biāo)、信息記錄及傳輸標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)整合中國(guó)不同部門(mén)的可追溯平臺(tái)，建立國(guó)家統(tǒng)一的可追溯管理平臺(tái)，消除供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)溯源信息的共享障礙，提升可追溯體系的運(yùn)行效率，減少可溯源企業(yè)的食品風(fēng)險(xiǎn)損失值，進(jìn)而提高企業(yè)共享溯源信息的意愿。

三是加大監(jiān)管力度。對(duì)不安全企業(yè)監(jiān)管的缺乏導(dǎo)致了企業(yè)“搭便車”行為產(chǎn)生。因此，政府部門(mén)應(yīng)提高責(zé)任意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)食品企業(yè)安全生產(chǎn)的監(jiān)督檢查，充分發(fā)揮政府督促引導(dǎo)作用。同時(shí)第三方監(jiān)管有助于企業(yè)更加重視食品安全問(wèn)題，在一定程度上也有利于政府監(jiān)管部門(mén)履行監(jiān)管職能［17］，因此應(yīng)建立以政府監(jiān)管為主，第三方監(jiān)管為輔的協(xié)同監(jiān)管模式，促使單一的政府監(jiān)管模式向政府與第三方協(xié)同監(jiān)管模式的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而提高對(duì)不安全企業(yè)的監(jiān)管成功率，杜絕“搭便車”行為發(fā)生，引導(dǎo)企業(yè)參與可追溯體系建設(shè)。

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Evolutionary Game Analysis of Traceable Information Sharing among Enterprises in Food Supply Chain

SONG Huan，WANG Rui?mei，HU Yu
（College of Economics and Management，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

In order to meet consumers＇demand for safer food and avoid food safety incidents，government departments have already implemented food traceability system in different cities since 2000．And whether the promotion of traceability system is successful or not inherently depends on the food enterprises＇willingness to share traceable information．Therefore，the paper was composed to build the model of manufacturers and pro?cessors on the evolutionary game．This paper explored the evolutionary stable strategies in traceable information sharing and the evolutionary equilibrium with respect to different parameters between manufacturers and pro?cessors．The result illustrated that the traceable information sharing of both manufacturers and processors are related to the ratios of input－output．The loss of information sharing and the reward of“free rider”behavior had also a certain impact on evolutionary game result respectively．Lastly，on the basis of the above analysis，the paper proposed some associative suggestion for the development of the food traceability system．

food supply chain；information sharing；food traceability system

F274；F224．32

：A

：1009－1971（2017）02－0111－08

［責(zé)任編輯：王 春］

2016－12－20

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“村鎮(zhèn)服務(wù)業(yè)協(xié)同發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究”（2014BAL07B05）；教育部人文社科項(xiàng)目“食品可追溯體系中參與主體的行為特征及其影響因素研究”（13YJCZH182）

宋煥（1988—），女，河北唐山人，博士研究生，從事信息管理與電子商務(wù)研究；王瑞梅（1973—），女，吉林長(zhǎng)春人，教授，博士，從事信息管理與電子商務(wù)研究；胡妤（1992—），女，河南鄭州人，博士研究生，從事信息管理與電子商務(wù)研究。